基于EMTP/ATP的输电线路合闸过电压仿真分析

为研究高压输电网络中空载合闸产生的过电压对电气设备的安全运行的影响,以某段500kV输电线路为研究对象,分析系统产生合闸过电压的机理,建立基于频率的J.MARTI型等值线路分布参数计算模型,运用电力系统电磁暂态仿真分析软件(EMTP/ATP)对500kV输电线路合闸过电压进行分析.仿真结果表明:在非同期条件下,在输电线路末端加装并联电抗器和断路器加装合闸电阻能有效抑制过电压的幅值以及缩短过电压的持续时间,该仿真结果可为电力系统的安全运行提供参考依据.

用EMTP/ATP研究高压限流熔断器暂态过程

为正确模拟高压限流熔断器的熔断过程及熔断过程中产生的电压、电流对短路试验系统的影响,以电磁暂态分析程序EMTP/ATP为平台,以高压限流熔断器短路试验系统为研究主体,建立了含有熔断器和氧化锌避雷器的非线性电路仿真模型并对高压限流熔断器暂态过程进行了仿真分析。仿真电路中为了更加准确地模拟出熔断器电阻的复杂变化过程,采用了多个时变非线性电阻串联的方法来等效熔断器电阻。与传统的用单个时变非线性电阻等效的方法相比,该方法使熔断器暂态过程的模拟更加精确。仿真算得的熔断器暂态过程主要参数与实际试验结果比较一致,充分说明了该种方法对于模拟高压限流熔断器暂态过程的正确性。

基于EMTP/ATP的双馈式风力发电系统的模型与实现

以电力系统电磁暂态分析软件EMTP/ATP为平台,采用电机矢量控制技术以及比例-积分调节器串联校正等方法建立了双馈风力发电系统的电磁暂态仿真模型,该模型包括风速模型、风力机模型、双馈发电机模型,以及有功、无功解耦控制系统的模型。依据变速风电机组的运行特性对该模型进行了仿真研究,仿真结果验证了该模型的有效性。

基于EMTP/ATP的并联电容器投切过电压仿真分析

普遍采用并联电容器组作为主要的无功补偿装置,由于电容器本身的储能特性以及断路器可能的非同期合闸,使得在投切并联补偿装置的过程中产生幅值很高的涌流和操作过电压,从而对设备的绝缘水平和使用寿命造成不利影响,甚至威胁到系统的安全稳定运行。为此,以EMTP/ATP对并联电容器投切过电压的机理进行分析,结合油田电网中实际的110kV变电站,建立了仿真模型,进行暂态过程分析,通过与实际投切操作时的仪表测量值进行对比,表明数字仿真计算结果真实可信,具有现实指导意义。

基于EMTP/ATP的220 kV变压器非全相运行故障分析

以四川电网某220 k V变电站主变压器非全相运行故障为契机,基于变压器非全相运行时各侧电压相量的理论分析,利用电磁暂态软件EMTP/ATP进行仿真计算分析,合理推断了主变压器非全相运行故障的原因,对理清变压器非全相运行故障机理和防止该类故障具有重要意义。计算结果表明:主变压器低压侧避雷器烧坏是由高压侧中性点接地刀闸拉开时在低压侧产生的周期性励磁涌流过电压引起的,但该操作不会导致高压侧出现过电压,高压侧避雷器动作是由于充电试验中断路器非全相合闸造成的。

基于EMTP/ATP和Matlab的电力系统不平衡短路仿真与数据处理

介绍了利用EMTP/ATP进行电力系统不平衡短路的仿真过程和结果,随后给出EMTP/ATP数据转换成Matlab能够处理的数据的方法,最后给出了Matlab利用提取出的数据求出电力系统保护需要的U,I,P,Q,I2等重要数值的源代码。

基于EMTP/ATP的变压器建模及励磁涌流的仿真研究

阐述了应用EMTP/ATP程序建立变压器励磁涌流仿真计算模型,该模型考虑了变压器的磁滞饱和特性及铁芯和绕组的结构形式。在所建立的模型上对变压器空载合闸时励磁涌流进行仿真研究,并利用离散傅立叶算法(DFT)对涌流中的谐波成分进行分析。仿真计算结果表明,该模型能较准确地仿真变压器的各种故障情况,为变压器差动保护的设计提供依据。

基于EMTP/ATP的变压器建模及仿真

变压器是电力系统中的重要元件。基于EMTP/ATP建立了用于励磁涌流分析的变压器暂态仿真计算模型,该模型将非线性电感元件Type—96接在线性变压器元件BCTRAN低压侧节点,考虑了铁心的饱和磁滞特性以及铁心和绕组的结构型式。在此基础上搭建了胜利油田35 kV降压站空投变压器的EMTP仿真测试系统模型,通过设定开关元件的通断时刻来模拟合闸角度及剩磁的影响,通过TACS积分元件来求解主磁链,而后基于所建立的模型进行了仿真试验,并运用离散傅里叶算法(DFT)对涌流中的谐波成分进行了分析。仿真计算结果表明:该变压器仿真计算模型能够较好地应用于对实际系统的分析和研究,为现场工程师进行差动保护的设计整定提供指导和借鉴。文中的模型和方法可以对更为复杂的变压器瞬变过程以及TA的传变特性进行分析,亦可对不同的保护算法进行测试、评估和优化。

基于EMTP/ATP的户用光伏发电系统建模与仿真

利用户用光伏发电系统开发偏远地区太阳能资源,可以有效解决该地区用电难问题,有必要建立户用光伏发电系统的仿真模型。在电力系统电磁暂态软件EMTP/ATP仿真环境下,建立了随机光照、温度、太阳能电池等仿真模型,同时结合Cuk斩波电路、蓄电池、PWM单向逆变器等,构建了简单的户用光伏发电系统,并对该系统在离网运行模式下的运行特性进行了研究,仿真结果验证了模型的有效性。

基于EMTP/ATP的HVDC整流器建模及仿真

基于EMTP/ATP程序研究高压直流输电(HVDC)换流器的暂态特性,需要建立控制及电气元件的详细模型,同时,在进行仿真研究时,尤其是当HVDC换流器与弱交流系统相联时,需特别注意电磁暂态过程本身所具有的复杂特性。基于EMTP程序,并考虑到HVDC联于弱交流系统时的情况,建立了详细的HVDC整流器仿真模型,包括门极触发单元(GFU)、电流控制器、阀缓冲电路等,同时,为缩短仿真初始化时间,还在电流控制器中引入了延迟阶跃信号DS。最后,基于CIGRE标准模型对所建立的HVDC整流器EMTP仿真模型进行了测试,仿真结果表明,系统对于正常的电流调节及突发故障均表现出良好的动态性能。

基于EMTP/ATP电容器组故障跳闸原因分析

通过对某110 k V变电站21C电容器组故障跳闸的检查试验、故障录波分析以及EMTP/ATP仿真计算,找出造成该电容器故障的原因主要有:一是B5电容器在合闸前便存在绝缘薄弱的缺陷,一经合闸发生绝缘击穿;二是B5电容器的熔断器在合闸前存在接触不良缺陷,一经合闸熔断器内部发生间隙放电,受高频放电电流的作用B5电容器发生击穿。引入EMTP/ATP仿真计算为电容器类似故障原因分析提供新的方法,积累经验,具有一定的工程实际意义。

基于ATP-EMTP的海上风电送出海缆工频过电压仿真分析

海底长电缆线路的充电电容较高,在不同的运行工况下会产生较严重的过电压,而在高抗退出运行情况下,陆上架空送出线路故障产生的过电压会传送至海底电缆。结合工程实际,基于ATPEMTP软件对某海上风电场220 kV送出海缆及架空线路进行建模,对不同运行工况下送出海缆工频过电压、送出架空线路短路故障及断线故障时的海缆工频过电压进行仿真计算,结果表明,合理的高抗配置方案可有效降低海上风电送出海缆的工频过电压水平。

基于ATP-EMTP的高海拔地区某110 kV线路雷击故障分析

某高海拔山区110 kV线路在经受大幅值雷电流侵入时发生三相短路故障,经现场勘查确认故障杆塔及环境状况,结合雷电监测系统中记录的雷电流幅值等故障监测数据以及历史运行数据,对雷击故障原因及线路防雷水平进行综合分析和评估。运用ATP—EMTP仿真软件构建故障杆塔模型,逐步调整雷电流幅值计算反击耐雷水平,结果表明此次故障为大幅值雷电流反击导致。最后分别对改善接地电阻、提高绝缘水平、增设避雷器等防雷措施效果进行仿真分析。并结合线路运行实况,选择合理的防治措施,从而提高线路的防雷水平。

基于ATP-EMTP的变电站雷电过电压研究分析

在现有的防雷措施下,雷电依旧是威胁我国电网稳定性的重要原因之一。同时,由雷电引起的过电压波能够侵入变电站,进而威胁到变电站设备的安全运行。500kV变电站是我国电网的重要枢纽,如果雷击主要的电气设备,将对设备造成不同程度的损坏。因此,有必要对变电站的雷电侵入波过电压进行研究。本文以一个500kV的变电站为例,将变电站和进线段作为整体,利用ATP-EMTP软件对变电站进行雷电模拟仿真。通过模拟不同运行方式下雷电过电压的情况,并对影响雷电过电压的因素进行分析,结果表明,雷电反击产生的过电压水平远高于设备绝缘水平,当变电站运行方式为单变单母单线时,变电站设备上过电压最为严重。杆塔的接地电阻值对雷电过电压影响最为敏感。

基于ATP-EMTP的10kV配电网架空绝缘导线防雷技术研究

针对现有防雷技术雷击绝缘导线的感应过电压幅值过大、绝缘子雷击闪络率较高的问题,研究了一种基于ATP-EMTP的10 kV配电网架空绝缘导线防雷技术。首先,确定雷击点,计算架空绝缘导线的静电感应雷过电压最大幅值,并结合实际情况对过电压结果进行修正。其次,结合具体的防雷措施,建立ATP-EMTP杆塔等效模型,使用电压控制开关模拟绝缘子的闪络特性,并分析雷击的闪络特性。再次,计算雷电流作用下各节点的电压和直击雷作用下线路的雷击闪络率。最后,加入避雷线保护,使避雷线与导线发生耦合,计算导线过电压幅值,并在电压幅值变小时完成防雷保护。结果表明,当导线高度增加时,雷击绝缘导线的感应过电压幅值为420.12~460.10 kV;每个小组的绝缘子雷击闪络率均保持在30%以下,满足预期要求,线路耐雷水平显著提升。

基于ATP-EMTP的风电机组塔筒二次雷电回击暂态分析

针对风电机组在雷击事故中严重损坏的现状,对二次雷电回击引起的暂态电位变化进行了分析研究。文中通过搭建叶片、机舱、等效圆锥体塔筒与接地系统的等效模型,考虑塔筒内部电缆与塔筒之间的耦合互感等问题,并结合某风电公司所提供数据与相关等效参数公式,搭建出π型叶片与接地体、“十段式”塔筒等效电路,后续利用电磁暂态软件ATP-EMTP计算分析塔筒在两种雷击情况下的暂态电位变化。结果表明:两种雷击均会使风电机组产生兆伏级电位变化;塔底处暂态电位变化在两种雷击情况下差别最大;二次雷电回击下塔顶暂态电位将在0.200μs时达到峰值3.856 MV,故二次雷电回击严重威胁风电机组塔筒内部结构与电子器件的正常运行,不容忽视。

基于ATP⁃EMTP的空气绝缘隔离开关分闸电弧模型

空气绝缘隔离开关需要具备一定的容性小电流开断能力,但隔离开关无灭弧功能,其在分闸过程中会产生严重的电弧,且电源侧电容电压和电弧电流会产生脉冲波,对设备绝缘造成威胁。采用高分辨率相机拍摄空气绝缘隔离开关分闸过程的电弧,发现电弧并未熄灭,不同于气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中隔离开关的电弧特征。基于此现象,文中对传统的双指数型高频电弧电阻模型进行改进,认为在分闸过程中电弧熄灭前,空气间隙的绝缘强度并未完全恢复,电弧电阻未达到1012Ω。在ATP⁃EMTP中搭建了隔离开关开断容性小电流的电路,经过分析可以发现仿真结果与试验结果趋势基本一致。该模型的建立对空气绝缘隔离开关开断容性小电流的研究具有一定的理论指导价值。

基于EMTP的35 kV线路架设避雷线提高耐雷水平的研究

基于经济的原因,我国35 kV架空线路通常不安装避雷线,而35 kV单回输电线路途经高山多雷地带,极易遭受雷击,威胁电气设备安全运行,引起跳闸事故。基于35 kV架空线路雷电活动特征及线路参数,在ATP-EMTP电磁暂态仿真软件中建立35 kV线路耐雷水平计算模型。输电线路采用J.Marti模型,杆塔采用集中参数模型,雷电流采用Heidler模型,通过MODEL模块建立杆塔的冲击接地电阻模型和相交法闪络判据绝缘子模型。基于二分法原理,改变雷电流幅值,对35 kV架空线路有无避雷线的情况分别进行仿真计算,并改变接地电阻的大小,计算直击雷耐雷水平,得出安装避雷线的同时降低杆塔接地电阻能有效提高35 kV架空线路的耐雷水平。

基于ATP-EMTP的风机塔基雷电暂态分析

为了解决风机塔基的雷电防护问题,文章采用ATP-EMTP软件对雷击塔基处首次雷击和继后回击的暂态电压变化情况进行仿真分析。结果表明:首次雷击和继后回击塔基时产生的暂态电压均在短时间内达到峰值,随后以阻尼振荡的方式衰减;分析得出首次雷击和继后回击时达到峰值电压所需时间,相比首次雷击,继后回击暂态电压峰值较低,达到峰值电压所需时间更短。研究得出雷击塔基的继后回击问题不可忽视,针对塔基的防雷保护问题应当引起重视。

基于ATP-EMTP的轨道电路电磁过电压分析

为分析电磁瞬态信号在钢轨上传播时对轨道电路的影响。根据无绝缘轨道电路的特点,基于ATP-EMTP建立无绝缘轨道电路的电磁暂态分析模型。针对轨道电路中存在并联或端接非线性集总元件,因此在建立模型时,将钢轨线路等效为均匀传输线,轨道电路的模型计算由传输线部分与分布参数元件的组合电路两部分构成。在该模型的基础上对瞬态电磁信号冲击下的轨道电路接收端响应进行仿真计算。最后分析,电磁暂态信号在轨道电路上的传播过程与线间耦合对轨道电路的影响。得到结论:钢轨对电磁暂态信号存在一定的衰减损耗作用,由于电磁暂态信号在轨道电路传输中会产生传导干扰,轨道电路接收端存在残留电压。载频2300Hz的轨道电路受到冲击电压幅值高于30kV暂态电磁信号干扰时,其接收端轨面过电压存在击穿轨旁电子单元电路的风险。也应尽量避免钢轨轨道电路上仅有非线性负载连接的情况。为轨道电路的故障研究、抗干扰分析与防雷设备研究提供理论参考。