电力直流电源系统空气开关级差配合的研究

发布时间：2017-10-28 11:11

  本文关键词：电力直流电源系统空气开关级差配合的研究

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【摘要】：随着智能电网技术要求的提高,变电站内保护及控制负荷越来越多,对自动化及智能化设备的要求也相应提高,因而变电站内直流电源系统需要保证高度的可靠性。对直流系统保护电器的过载保护、短路保护要求更为严格,要求不能误动和拒动,尤其不能越级动作,否则有可能导致电力元件的损坏,事故范围扩大,以至于造成大面积停电。因此,国家电网针对电力系统直流电源可靠性问题,提出了一系列研究工作要求,其中一个就是直流系统空气开关短路级差配合。近年来,大多采用短路试验来研究级差配合情况,通过模拟变电站的实际运行环境了解不同型号空气开关在不同情况下的级差配合特性。但这种研究方案耗费人力和时间较多,可操作性很差,且多是定性分析,并不能提供一个对整个直流系统进行级差配合研究的方案。为了提高直流系统级差配合问题的研究深度,本文设计了直流电源系统保护电器级差配合软件,能够定量地计算各阶段保护电器出口的短路电流,判断出级差配合情况,保证保护电器的选择可靠性;并进行灵敏度分析,保证保护电器的灵敏性。该软件的研发为变电站直流系统保护电器级差配合问题提供了有力的保障。本文首先介绍了典型220kV变电站220V直流系统的特点,分析了高频开关电源直流输出纹波,推算出高频开关电源的纹波电压计算公式。采用高频开关电源可以大大降低直流系统输出电压的脉动成分,其输出电压可认为是幅值不变的220V电压,这为后面短路电流的计算提供了简化基础。其次,分析了直流系统两母线间以及电缆两芯线之间分布电容的影响,在直流系统电路中分布电容的存在会有一个很快的瞬时电流,但大约1ms后电容就会放电完毕,这远小于保护电器的动作时间,因此对保护电器动作不会造成影响。在直流电源系统出现故障时,短路电流计算中对分布电容的影响可以不予考虑。再次,以DL/T5044-2004《电力工程直流系统设计技术规程》为基础,利用c#语言,在Microsoft Visual Studio 2010 sql环境下研发了针对直流电源系统空气开关级差配合软件,从系统的高度定量地判断出空气开关级差配合情况,保证保护电器的选择可靠性;并进行灵敏度分析,保证保护电器的灵敏性。该软件的研发为变电站直流系统保护电器级差配合问题提供了有力的保障。最后,根据直流空气开关时间电流动作特性建立了空气开关的MATLAB模型,针对本课题的变电站直流系统结构进行空气开关级差配合问题的仿真分析,其仿真分析结果和本文所开发软件的分析结果是一致的,证明了本文所开发软件的正确性。
【关键词】：直流系统 空气开关 级差配合 软件开发 MATLAB仿真
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN86;TM63
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 背景和意义9-10
• 1.2 电力直流电源系统的研究现状10-12
• 1.3 本文主要研究内容12-14
• 第2章 变电站直流电源系统的结构14-20
• 2.1 直流电源系统的构成14-15
• 2.2 直流电源系统的工作原理15-17
• 2.3 空气开关工作特性17-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第3章 级差配合影响因素分析20-35
• 3.1 开关电源输出纹波的影响20-27
• 3.1.1 高频开关电源的工作原理20-24
• 3.1.2 高频开关电源的低纹波输出分析24-27
• 3.2 分布电容对直流电源系统短路电流的影响27-33
• 3.2.1 分布电容的产生27
• 3.2.2 含分布电容的短路电流计算27-33
• 3.3 本章小结33-35
• 第4章 直流电源系统空气开关级差配合及软件开发35-47
• 4.1 级差配合35-37
• 4.1.1 短路电流的计算35-36
• 4.1.2 灵敏度分析36
• 4.1.3 级差配合的算法36-37
• 4.2 软件的开发37-46
• 4.2.1 软件简介38-44
• 4.2.2 软件在直流电源系统空气开关级差配合的应用分析44-46
• 4.3 本章小结46-47
• 第5章 直流电源系统空气开关级差配合的仿真分析47-53
• 5.1 空气开关的MATLAB建模47-49
• 5.1.1 空气开关的时间电流曲线拟合47-48
• 5.1.2 空气开关的建模48-49
• 5.2 级差配合仿真分析49-51
• 5.3 本章小结51-53
• 第6章 结论和展望53-55
• 6.1 全文总结53-54
• 6.2 后期工作展望54-55
• 参考文献55-58
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果58-59
• 致谢59

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