电网黑启动过程中的铁磁谐振分析.pdf

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1、第24卷第2期电力系统及其自动化学报Vo1．24No．22O12年4月ProceedingsoftheCSU—EPSAApr．2O12电网黑启动过程中的铁磁谐振分析刘涛，闫贻鹏，林济铿(1．天津市电力公司技术中心，天津300384；一～嗽d～一～一m眦u一∽Ⅲ一1u～一_～m～e目苎一．№～一～一．咖～0mer眦一h一．～_～h～董w一C暑眦～一～t一om∞瑚m～一～b～一咖川mu～一山一～一．幽一一¨～md～一甜～一蛳T～一yn一_歪m一一～一～t一∞"m一Ⅲ2．天津大学智能电网教育部重点实验室，天津300072)摘要：在电网的黑启动过程中，可能发生的铁磁谐振线性的本质及相应预防措施，文中分

2、析了母线电容对铁磁谐振的影响，给出了铁磁谐振的本质是电容及电感的充放电过程，及补偿电容对非线性电感的助增作用；给出了在黑启动过程为了避免铁磁谐振的发生，应切除补偿电容器，待黑启动过程完成之后再投入相应的电容器的预防措施。电网最佳黑启动路径的铁磁谐振仿真分析结果验证了该文的上述观点及策略。关键词：铁磁谐振机理；黑启动；补偿电容；助增作用中图分类号：TM7ll文献标志码：A文章编号：1003—8930(2012)02—0090—06AnalysisofFerroresonanceinBlackstartofPowerGridLIUTao，YANYi—peng，LINJi—keng。(1．Tianj

3、inElectricPowerCorporationTechnologyCenter，Tianjin300384，China；2．KeyLaboratoryofSmartGridofMinistryofEducation，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)在电网的黑启动过程中，可能发生铁磁谐振。至烧毁PTll～】。因此，为了黑启动过程的设备安全其过程是在合线路与母线相连的断路器时，由于电及黑启动过程能够顺利完成，需密切关注该问题对感和对地电容的存在，会产生暂态冲击电流，对于于黑启动路径的影响。母线处安装的电压互感器PT(potential数十年来，国内

4、外的专家学者对铁磁谐振进行transformer)，冲击电流可能会使PT铁芯进入饱了大量深入研究，从各个不同角度解释了PT铁磁和区，从而与母线对地电容及线路分散电容间产生谐振的现象及其变化规律，给出了一些判据以及相具有正反馈作用的充放电，而推高系统过电压和应的分析方法，如物理模拟法]、图解法l_8]、解析PT中的过电流。该现象的发生可能使得系统中弱法’]、微分方程数值解法口一、数字仿真分析绝缘设备发生对地闪络和PT的高压熔丝熔断，甚法口¨]、小波分析法口等。收稿日期：2011—1202；修回日期：2012—01—12第2期刘涛等：电网黑启动过程中的铁磁谐振分析·91·物理模拟方法利用物理模型来

5、仿真实际的铁路两端电压向量为磁谐振现象，不改变原系统物理量的性质，只是物理量大小不同，因此它们之间有相同(或相似)的物理过程，但受设备的限制，其研究规模一般不大。图解法是利用铁芯线圈的U-1特性曲线及电路运L(屯)行的伏安特性曲线在同一直角坐标系下进行分析，但其基础是建立在电路中各部分电流和电压都是工频或同一频率，对其他频率的谐振则没有考虑。图1合闸时的等效电路解析法利用方程式代替电路的伏安特性和铁芯线Fig．1Equivalentcircuitforswitchon圈的U-I特性，通过方程组联立求解，给出是否发生铁磁谐振的判据，但也只是工频铁磁谐振的判URL一(+)(R+jc山)(1)据。微

6、分方程数值解法通过电路的微分方程与铁芯其中对地电容电流向量j为线圈的U-I特性方程，联立求解微分方程组，给出一(j(UC)一(j(cJC)一J(j止)(j)是否发生铁磁谐振的判据；该方法较为精确，考虑式中，、(，L分别为母线对地电容和PT两端的电了全部频率，但求解过程相对复杂。小波分析法是压向量，则式(1)可化成：利用一系列的滤波器对信号进行滤波，并对每一个一(+(j()(jc))(R+jcuL))=尺度的小波分解，提取一个频段的信号分量，根据L(1一LC)(R+j1)(2)能量最大的频段判断谐振的类型；该方法由于需进若将PT特性分两段线性化表示，，为PT电行滤波和信号提取等操作，过程相对较为

7、复杂。流临界值的有效值(即lllI时，PT处于饱和区)，则根据式磁谐振的判据或建模仿真，并没有对电路发生铁磁(2)，可写出线路两端电压有效值U皿，与PT中电谐振的基本机理进行讨论。迄今并没有一个很统一流有效值I的关系式：的铁磁谐振的定义。本文首先讨论了铁磁谐振的物fIL(1一。L(L)c)(、F)理本质是电容与非线性电感之间