浅析电力系统故障恢复过程中的过电压控制

2017-12-13张瀚壬

科技与创新 2017年24期

关键词：工频过电压谐振

张瀚壬

（云南电网公司曲靖师宗供电局，云南曲靖 655700）

浅析电力系统故障恢复过程中的过电压控制

张瀚壬

（云南电网公司曲靖师宗供电局，云南曲靖 655700）

随着我国经济飞速发展，电力方面的日常需求也在不断增加，所以，对我国电网电压的要求也更高，不仅要满足日常大容量需求，还要保持电压的稳定性。大力发展国家电网建设事业可以保障电力工业的顺利发展，这也是保障国家进行能源宏观调控的重要手段。

电力系统；过电压；过电压控制；恢复控制

在电力系统的运行控制中，故障诊断与恢复控制的有效实施力度不足，所以，故障诊断与系统恢复已经成为电力系统提高安全性、可靠性，减少恶性停电事故频发的一个重点问题。就目前来看，故障诊断和系统恢复无论是在理论研究上，还是在实用性上，都不能满足于实际要求。所以，对导致电力系统故障的原因进行了分析，提出了对恢复过程中的过电压有效控制的举措，这对深化电力系统有效运行控制有极大的意义。

1 过电压

过电压是指电力系统在特定条件下所出现的超过正常电压，出现电压异常升高的情况，这种现象的出现多是由于电力系统中受到电磁干扰现象。电力系统设备绝缘长时间耐受着电压，与此同时还要长时间承受一定的过电压，只有这样才可以保障电力系统稳定安全运行。过电压分为外过电压和内过电压两类。

1.1 外过电压

外过电压又称雷电过电压、大气过电压，是大气中的雷云对地面放电而引起电力系统电压升高的现象。雷电是一种自然现象，它除了会对人身安全造成损害外，还会对电子设备、电力系统造成巨大的破坏。由于夏季雷电活动频繁，所以，夏季是雷电高发期，雷电落在电线路上被称为直击雷，落在输电线附近和至电线上称为感应雷，它们会在输电线路上形成短暂状态过电压，并沿着线路向各个发配电力系统和用电设备侵袭，严重危害设备安全。在实际生活中，限制外过电压的方法很多，比如安装避雷针、避雷线、避雷器等。

1.2 内过电压

内过电压是指由于电力系统内部运行方式发生改变而引起的过电压现象，这种线在电力系统中非常普遍。内过电压分为工频过电压、操作过电压和谐振过电压。

具体而言，工频过电压指在系统中把线路空载、不对称接地故障和甩负荷引起的频率等于工频（50 Hz）或接近工频的过电压，形成主要原因是空载长线路出现电容效应、不对称短路所引起的非故障相电压升高、甩负荷引起的工频电压升高。降低工频过电压的方法有很多，比如采用快速励磁、装设高抗、采用良导体线等措施。

谐振过电压是指电力系统中电感、电容等储备能源的工具在某些接线方式下与电源频率发生谐振形成的过电压。谐振过电压的产生与电网的运行状态、运行参数等有关。在实际工作过程中，平行谐振的判断方法很简单，即过补偿引起谐振（空线并联对抗补偿度与所连接电感的Х0/Х1的比值）。操作过电压是指由电力系统线路故障、空载线路投切、隔离开关操作空载母线、操作空载变压器等所引起的相对地或者相间瞬态过电压。操作过电压的出现具有随机性和不确定性。

2 故障恢复过程中的过电压控制

借助灵敏度分析方法可确定出可靠控制过电压的控制变量或扰动变量，纳入伴随网络法，借助于潮流解的雅可比矩阵进行电网灵敏度分析，具体如下。

由电网节点电压方程推得：

式（1）中：Y为节点导纳矩阵；EM是由节点电压矢量UM的相应分量所构成的对角矩阵；E*M是EM的共轭矩阵；SM是节点功率矢量；S*M是其共轭矢量。

基于对电网参数变化的考量，潮流计算方程扰动形式为：

对于给定函数f，其一阶便分成：

式（3）中：δfp是除了UM之外的其他变量变化所引起的f变分，定义为和

基于上述分析可得：

上述是直角坐标系下的伴随系统方程式，该系数矩阵是潮流计算方程中的雅可比矩阵转置。在给出函数f之后，便可得到矢量，再按照求解该线性方程得到伴随电压矢量和，将二者代入上述公式中，就能得到函数f的一阶变分δf.如果某处故障恢复中出现过电压，则可以经由调节某些发电机端的电压、变压器分接头或接入并联的电抗器、负荷等，将其控制在允许范围之内。设定f为这一节点电压模值函数，按照上述灵敏度的极端方法，则可以推算得到这一节点电压对种种控制变量的灵敏度，之后再按照得到的灵敏度大小情况，相应地确定降低这一节点电压最有效的控制变量。