張瀚壬

（云南電網(wǎng)公司曲靖師宗供電局，云南 曲靖 655700）

淺析電力系統(tǒng)故障恢復(fù)過程中的過電壓控制

張瀚壬

（云南電網(wǎng)公司曲靖師宗供電局，云南 曲靖 655700）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，電力方面的日常需求也在不斷增加，所以，對(duì)我國(guó)電網(wǎng)電壓的要求也更高，不僅要滿足日常大容量需求，還要保持電壓的穩(wěn)定性。大力發(fā)展國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)事業(yè)可以保障電力工業(yè)的順利發(fā)展，這也是保障國(guó)家進(jìn)行能源宏觀調(diào)控的重要手段。

電力系統(tǒng)；過電壓；過電壓控制；恢復(fù)控制

在電力系統(tǒng)的運(yùn)行控制中，故障診斷與恢復(fù)控制的有效實(shí)施力度不足，所以，故障診斷與系統(tǒng)恢復(fù)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)提高安全性、可靠性，減少惡性停電事故頻發(fā)的一個(gè)重點(diǎn)問題。就目前來看，故障診斷和系統(tǒng)恢復(fù)無(wú)論是在理論研究上，還是在實(shí)用性上，都不能滿足于實(shí)際要求。所以，對(duì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)故障的原因進(jìn)行了分析，提出了對(duì)恢復(fù)過程中的過電壓有效控制的舉措，這對(duì)深化電力系統(tǒng)有效運(yùn)行控制有極大的意義。

1 過電壓

過電壓是指電力系統(tǒng)在特定條件下所出現(xiàn)的超過正常電壓，出現(xiàn)電壓異常升高的情況，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)多是由于電力系統(tǒng)中受到電磁干擾現(xiàn)象。電力系統(tǒng)設(shè)備絕緣長(zhǎng)時(shí)間耐受著電壓，與此同時(shí)還要長(zhǎng)時(shí)間承受一定的過電壓，只有這樣才可以保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行。過電壓分為外過電壓和內(nèi)過電壓兩類。

1.1 外過電壓

外過電壓又稱雷電過電壓、大氣過電壓，是大氣中的雷云對(duì)地面放電而引起電力系統(tǒng)電壓升高的現(xiàn)象。雷電是一種自然現(xiàn)象，它除了會(huì)對(duì)人身安全造成損害外，還會(huì)對(duì)電子設(shè)備、電力系統(tǒng)造成巨大的破壞。由于夏季雷電活動(dòng)頻繁，所以，夏季是雷電高發(fā)期，雷電落在電線路上被稱為直擊雷，落在輸電線附近和至電線上稱為感應(yīng)雷，它們會(huì)在輸電線路上形成短暫狀態(tài)過電壓，并沿著線路向各個(gè)發(fā)配電力系統(tǒng)和用電設(shè)備侵襲，嚴(yán)重危害設(shè)備安全。在實(shí)際生活中，限制外過電壓的方法很多，比如安裝避雷針、避雷線、避雷器等。

1.2 內(nèi)過電壓

內(nèi)過電壓是指由于電力系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行方式發(fā)生改變而引起的過電壓現(xiàn)象，這種線在電力系統(tǒng)中非常普遍。內(nèi)過電壓分為工頻過電壓、操作過電壓和諧振過電壓。

具體而言，工頻過電壓指在系統(tǒng)中把線路空載、不對(duì)稱接地故障和甩負(fù)荷引起的頻率等于工頻（50 Hz）或接近工頻的過電壓，形成主要原因是空載長(zhǎng)線路出現(xiàn)電容效應(yīng)、不對(duì)稱短路所引起的非故障相電壓升高、甩負(fù)荷引起的工頻電壓升高。降低工頻過電壓的方法有很多，比如采用快速勵(lì)磁、裝設(shè)高抗、采用良導(dǎo)體線等措施。

諧振過電壓是指電力系統(tǒng)中電感、電容等儲(chǔ)備能源的工具在某些接線方式下與電源頻率發(fā)生諧振形成的過電壓。諧振過電壓的產(chǎn)生與電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)等有關(guān)。在實(shí)際工作過程中，平行諧振的判斷方法很簡(jiǎn)單，即過補(bǔ)償引起諧振（空線并聯(lián)對(duì)抗補(bǔ)償度與所連接電感的Х0/Х1的比值）。操作過電壓是指由電力系統(tǒng)線路故障、空載線路投切、隔離開關(guān)操作空載母線、操作空載變壓器等所引起的相對(duì)地或者相間瞬態(tài)過電壓。操作過電壓的出現(xiàn)具有隨機(jī)性和不確定性。

2 故障恢復(fù)過程中的過電壓控制

借助靈敏度分析方法可確定出可靠控制過電壓的控制變量或擾動(dòng)變量，納入伴隨網(wǎng)絡(luò)法，借助于潮流解的雅可比矩陣進(jìn)行電網(wǎng)靈敏度分析，具體如下。

由電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓方程推得：

式（1）中：Y為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；EM是由節(jié)點(diǎn)電壓矢量UM的相應(yīng)分量所構(gòu)成的對(duì)角矩陣；E*M是EM的共軛矩陣；SM是節(jié)點(diǎn)功率矢量；S*M是其共軛矢量。

基于對(duì)電網(wǎng)參數(shù)變化的考量，潮流計(jì)算方程擾動(dòng)形式為：

對(duì)于給定函數(shù)f，其一階便分成：

式（3）中：δfp是除了UM之外的其他變量變化所引起的f變分，定義為和

基于上述分析可得：

上述是直角坐標(biāo)系下的伴隨系統(tǒng)方程式，該系數(shù)矩陣是潮流計(jì)算方程中的雅可比矩陣轉(zhuǎn)置。在給出函數(shù)f之后，便可得到矢量，再按照求解該線性方程得到伴隨電壓矢量和，將二者代入上述公式中，就能得到函數(shù)f的一階變分δf.如果某處故障恢復(fù)中出現(xiàn)過電壓，則可以經(jīng)由調(diào)節(jié)某些發(fā)電機(jī)端的電壓、變壓器分接頭或接入并聯(lián)的電抗器、負(fù)荷等，將其控制在允許范圍之內(nèi)。設(shè)定f為這一節(jié)點(diǎn)電壓模值函數(shù)，按照上述靈敏度的極端方法，則可以推算得到這一節(jié)點(diǎn)電壓對(duì)種種控制變量的靈敏度，之后再按照得到的靈敏度大小情況，相應(yīng)地確定降低這一節(jié)點(diǎn)電壓最有效的控制變量。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文基于靈敏度分析的手段來確定有效控制變量和其調(diào)節(jié)量，歸結(jié)為：通過對(duì)潮流計(jì)算結(jié)果的分析，能判斷過電壓，所得雅可比矩陣還能用到后續(xù)廣義電力網(wǎng)絡(luò)的靈敏度分析中，確保靈敏度計(jì)算過程得以有效簡(jiǎn)化，按照靈敏度分析法來確定有效控制變量，能保證控制過電壓所需操作數(shù)目降至最低。

［1］張志毅，趙秀英.電力系統(tǒng)恢復(fù)過程中過電壓校正控制序列的模糊多屬性決策方法［J］.繼電器，2006，34（21）.

［2］程改紅，徐政.電力系統(tǒng)故障恢復(fù)過程中的過電壓控制［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2004，28（11）

〔編輯：張思楠〕

TM76

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.24.115

2095-6835（2017）24-0115-02