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铁磁谐振是电力系统的一种过电压行为,多发生在中性点不直接接地的配电网中,在中性点直接接地的电网中也时有发生,谐振时所产生的过电压和过电流,严重影响了电力系统中输变电设备和网络安全运行的可靠性和稳定性。为了保障系统安全运行,充分认识铁磁谐振过电压的产生机理并找到合适的方法来避免过电压的产生就显得尤为重要。
本文基于ATP-EMTP 以及MATLAB 程序平台,对配电网谐振过电压进行了以下研究:
首先,对非线性磁链—电流曲线进行了更精确的拟合研究,主要是创新性地引入插值法到传统的最小二乘法拟合励磁特性曲线过程中,从而使得线性部分误差由1.5[%]降低到不超过0.3[%],非线性部分误差也从2.5[%]降到1.5[%];
其次,提出利用小扰动分析法依次对单相电路、三相电路进行了暂态谐振过电压分析研究,分析得出暂态谐振频率和谐振衰减能力与系统各个运行参数之间的关系,并进行了仿真验证;
再次,提出并引入时变相量的概念,创新性的利用等面积法则分别对单相电路、三相电路进行了稳态谐振过电压分析研究:通过建立单相以及三相电路的时变相量数学模型,分析得出不论单相还是三相电路都具有三个平衡点(正常工作平衡点、不稳定平衡点以及谐振稳定平衡点),在此基础上,提出利用等面积法则定义系统的加速面积(扰动量面积)最大减速面积(稳定裕度)来判别稳态谐振的方法,分析并仿真验证得出结论:当加速面积大于最大减速面积时,系统满足谐振条件,适时触发下发生稳态谐振过电压;当加速面积小于最大减速面积时,系统在任何条件下都不会进入稳态谐振状态;
最后,本文结合胜利油田东辛变电站实际情况,建立了相应的ATP/ EMTP 仿真模型,仿真验证了利用小干扰法和等面积法对铁磁谐振过电压分析的实用性和可行性。
本文在铁磁谐振过电压研究中插值法的灵活使用,克服了过去拟合过程中线性部分精度差、样本点不足以及整体精度低的缺陷;运用小干扰稳定性分析法对暂态谐振过电压的分析,弥补了过去研究中的暂态空白;最后等面积法则的引入,使得对于铁磁谐振过电压的研究由定性分析跃变到定量分析。