遼河石化公司雙電源系統(tǒng)合環(huán)潮流暫態(tài)過程分析

1、<p>　　遼河石化公司雙電源系統(tǒng)合環(huán)潮流暫態(tài)過程分析</p><p>　　摘要：在進行合環(huán)電流分析時，一般只考慮合環(huán)后的穩(wěn)態(tài)量是否引起系統(tǒng)中線路或設備的過載，而忽略了合環(huán)操作的暫態(tài)過程。為了解決這一問題，在對合環(huán)潮流中環(huán)流分量的暫態(tài)過程進行時域分析的基礎上，推導了合環(huán)網(wǎng)絡中環(huán)流的數(shù)學表達式，并對合環(huán)分量進行了詳細討論。最后對合環(huán)暫態(tài)過程進行了暫態(tài)仿真，暫態(tài)仿真證明了分析結(jié)果的正確性，為實際合環(huán)操作提供

2、了依據(jù)。 </p><p>　　關鍵詞：合環(huán)潮流；暫態(tài)分析；環(huán)流分量；暫態(tài)仿真 </p><p>　　Abstract：In the analysis of loop power flow, the steady-state power flow that would cause the transmission lines or equipments overloaded is focu

3、sed on and the transient process is ignored. Based on the analysis of the transient process in time domain, the mathematic expression of the loop power flow was established and discussed. The transient simulation of loop

4、 power flow was carried out. The simulation results verify the correctness of the results. According as the results, to instruct power </p><p>　　Keywords: loop power flow; transient analysis; loop flow compo

5、nent; transient simulation </p><p>　　中圖分類號： P584 文獻標識碼： A </p><p><b>　　一、前言 </b></p><p>　　城市電網(wǎng)，采用環(huán)網(wǎng)、開環(huán)運行模式，一級負荷企業(yè)，采用雙電源分段運行模式設計，因此，電力系統(tǒng)的合環(huán)、解環(huán)操作十分普遍和頻繁。針對合環(huán)潮流的穩(wěn)態(tài)分析、計算已有很多

6、[1-3]，而合環(huán)的暫態(tài)過程研究很少。合環(huán)后沖擊電流[4-5]過大會使系統(tǒng)造成巨大沖擊。合環(huán)的暫態(tài)過程卻往往引發(fā)系統(tǒng)的震蕩、沖擊，甚至導致保護動作和系統(tǒng)的不穩(wěn)定。因此，對電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程的動態(tài)模擬仿真、分析和計算，并以此作為操作的依據(jù)，避免造成盲目操作帶來電力系統(tǒng)的重大事故，是十分必要的。 </p><p>　　本研究通過推導合環(huán)網(wǎng)絡中環(huán)流的數(shù)學表達式，對合環(huán)潮流進行討論；通過建立電力網(wǎng)絡合環(huán)仿真電路模型，進行

7、理論方針；通過對遼河石化分公司電力系統(tǒng)，進行實際仿真計算，得出了遼河石化公司雙電源系統(tǒng)可以合環(huán)操作的結(jié)論。石化公司的雙電源是6KV系統(tǒng)，合環(huán)屬于電磁合環(huán)，不經(jīng)過計算進行合環(huán)具有很大的風險。在進行本研究之前，石化公司出于安全考慮，確定了不允許合環(huán)的運行方式，這樣，倒閘就必須選擇瞬間停電或者倒負荷的方式，給生產(chǎn)運行帶來及大的不方便，也增加了操作事故概率。本研究得出的遼河石化公司雙電源系統(tǒng)可以合環(huán)操作的結(jié)論，具有十分重大實際價值和意義。 &l

8、t;/p><p>　　二、合環(huán)暫態(tài)過程變化趨勢理論分析 </p><p>　　典型合環(huán)網(wǎng)絡結(jié)構如圖 1，對模型進行簡化，建立數(shù)學模型，推導出暫態(tài)環(huán)流計算公式[6]。 </p><p>　　利用MATLAB進行仿真，得出合環(huán)暫態(tài)過程變化趨。在假設兩系統(tǒng)頻率相同的情況下，等效的合環(huán)電壓差為u（t）： </p><p>　　u（t）=umCOS(t+)

9、，合環(huán)過程的方程是： </p><p>　　圖 1 合環(huán)網(wǎng)絡示意圖 </p><p>　　對微分方程進行求解得到： </p><p><b>　　其中: </b></p><p><b>　　， </b></p><p><b>　　那么： t>0 </

10、b></p><p><b>　　從，得到，因此 </b></p><p>　　利用MATLAB進行仿真[7]。 </p><p>　　t=0: 0.001: 0.5; </p><p><b>　　R=0.5; </b></p><p>　　L=10/(100.*pi

11、); </p><p><b>　　n=R/L; </b></p><p><b>　　=0; </b></p><p><b>　　v=300; </b></p><p>　　i1=(v/ sqrt(R ^2+(100.*pi .*L)^2)) ; </p>&

12、lt;p>　　i2=(cos((100.*pi.*t)- )-(exp(-n.*t)) .*cos()); </p><p>　　it=i1.*i2; </p><p>　　plot(t,it); </p><p><b>　　grid; </b></p><p>　　xlabel('t(S)');

13、... </p><p>　　ylabel('合環(huán)全電流(A)'); </p><p>　　圖 2 合環(huán)全電流變化趨勢 </p><p>　　t=0: 0.001: 0.5; </p><p><b>　　R=0.5; </b></p><p>　　L=10/(100.*pi);

14、</p><p><b>　　n=R/L; </b></p><p><b>　　=180; </b></p><p><b>　　v=300; </b></p><p>　　i1=(-v/ sqrt(R ^2+(100.*pi .*L)^2)) ; </p>&

15、lt;p>　　i2= (exp(-n.*t)) .*cos(); </p><p>　　it=i1.*i2; </p><p>　　plot(t,it); </p><p><b>　　grid; </b></p><p>　　xlabel('t(S)'); </p><p>

16、;　　ylabel('合環(huán)電流直流衰減分量(A)'); </p><p>　　圖 3 合環(huán)電流直流衰減分量變化趨勢 </p><p>　　I（t）是合環(huán)穩(wěn)態(tài)環(huán)流分量趨勢，主要由合環(huán)開關兩側(cè)的電勢差、合環(huán)路徑所經(jīng)過的阻抗、合環(huán)開關所處的電壓等級所決定，是正弦工頻電流。 </p><p>　　是一個系數(shù)為Im0的指數(shù)函數(shù)，是合環(huán)電流中的直流衰減分量趨勢。

17、 Im0的大小由合環(huán)時的初始狀態(tài)決定，衰減時間常數(shù)由環(huán)網(wǎng)阻抗值決定。 </p><p>　　三、利用PSIM對合環(huán)暫態(tài)過程進行電路模型仿真 </p><p>　　針對雙電源電力系統(tǒng),利用PSIM[8]建立系統(tǒng)的仿真電路普遍性模型，并對模型進行計算，得出合環(huán)暫態(tài)過程變化趨勢。通過模型電路中的“SS”開關實現(xiàn)合環(huán)，從電路合環(huán)仿真電流變化曲線上看，與前述理論分析完全一致。 </p>

18、<p>　　圖 4 雙電源系統(tǒng)仿真模型電路 </p><p>　　圖 5 合環(huán)暫態(tài)電流 </p><p>　　四、遼河石化公司雙電源系統(tǒng)合環(huán)暫態(tài)過程ETAP仿真計算 </p><p>　　圖 6 遼河石化分公司電力系統(tǒng)主接線 </p><p>　　根據(jù)遼河石化公司提供的遼河石化公司電力系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)建立模型及數(shù)據(jù)庫，利用ETAP-P

19、ower Station對遼河石化分公司雙電源系統(tǒng)進行合環(huán)過程的仿真計算。 </p><p>　　合環(huán)過程在遼河油田電力集團熱電廠與中國石油遼河石化分公司石化變電所之間通過石化公司內(nèi)部開閉所進行。仿真計算是在遼河石化分公司電力系統(tǒng)正常負荷情況下進行的，仿真計算結(jié)果見圖7、圖8。 </p><p>　　圖 7 合環(huán)功率潮流暫態(tài)波形 </p><p>　　圖 8 合環(huán)電

20、流潮流暫態(tài)波形 </p><p>　　對操作過程進行仿真計算，仿真結(jié)果以圖形顯示，操作在0.2秒開始，全過程模擬5秒。結(jié)果顯示合環(huán)暫態(tài)過程中發(fā)生系統(tǒng)間功率震蕩，但是在發(fā)電機勵磁與調(diào)速裝置的調(diào)節(jié)控制下，震蕩趨于收斂，系統(tǒng)最后達到穩(wěn)定。 </p><p><b>　　五、結(jié)束語 </b></p><p>　　根據(jù)現(xiàn)有遼河石化公司電力系統(tǒng)參數(shù)以及遼河

21、石化公司電力系統(tǒng)負荷的現(xiàn)狀，通過合環(huán)操作過程仿真，結(jié)果顯示，遼河電力集團熱電廠6KV系統(tǒng)與石化變電所6KV系統(tǒng)通過石化公司內(nèi)部開閉所進行合環(huán)是可行的，在合環(huán)操作后的暫態(tài)過程中，合環(huán)過程系統(tǒng)有震蕩，但是震蕩趨于收斂，系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。因此，遼河石化公司雙電源系統(tǒng)可以合環(huán)操作，合環(huán)過程是安全的。 </p><p>　　該結(jié)論為中國石油天然氣股份有限公司遼河石化分公司確定合理的電力系統(tǒng)運行方式、負荷倒閘方式提供了可靠的理論

22、依據(jù)，簡化了負荷倒閘過程，大大降低了負荷倒閘過程發(fā)生操作事故的概率。 </p><p>　　參考文獻（References）: </p><p>　　[1] OKADA. Autonomous loop power flow control for distribution system [J].IEEE Trans. AC-DC Power Transmission,2001,28(30

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24、t;/p><p>　　[3] 葉清華，唐國慶，王磊.配電網(wǎng)合環(huán)操作環(huán)流分析系統(tǒng)的開發(fā)和應用[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2002,26(22):66-69. </p><p>　　[4] 李江華.淺析10KV配電網(wǎng)合環(huán)產(chǎn)生環(huán)流的原因及預防措施[J]. 電網(wǎng)技術，2006，30(S1)，:199-201. </p><p>　　[5] 于建輝，周浩，陸華. 杭州10KV配電

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