淺析電力系統故障恢復過程中的過電壓控制

張瀚壬

（云南電網公司曲靖師宗供電局，云南 曲靖 655700）

淺析電力系統故障恢復過程中的過電壓控制

張瀚壬

（云南電網公司曲靖師宗供電局，云南 曲靖 655700）

隨著我國經濟飛速發展，電力方面的日常需求也在不斷增加，所以，對我國電網電壓的要求也更高，不僅要滿足日常大容量需求，還要保持電壓的穩定性。大力發展國家電網建設事業可以保障電力工業的順利發展，這也是保障國家進行能源宏觀調控的重要手段。

電力系統；過電壓；過電壓控制；恢復控制

在電力系統的運行控制中，故障診斷與恢復控制的有效實施力度不足，所以，故障診斷與系統恢復已經成為電力系統提高安全性、可靠性，減少惡性停電事故頻發的一個重點問題。就目前來看，故障診斷和系統恢復無論是在理論研究上，還是在實用性上，都不能滿足于實際要求。所以，對導致電力系統故障的原因進行了分析，提出了對恢復過程中的過電壓有效控制的舉措，這對深化電力系統有效運行控制有極大的意義。

1 過電壓

過電壓是指電力系統在特定條件下所出現的超過正常電壓，出現電壓異常升高的情況，這種現象的出現多是由于電力系統中受到電磁干擾現象。電力系統設備絕緣長時間耐受著電壓，與此同時還要長時間承受一定的過電壓，只有這樣才可以保障電力系統穩定安全運行。過電壓分為外過電壓和內過電壓兩類。

1.1 外過電壓

外過電壓又稱雷電過電壓、大氣過電壓，是大氣中的雷云對地面放電而引起電力系統電壓升高的現象。雷電是一種自然現象，它除了會對人身安全造成損害外，還會對電子設備、電力系統造成巨大的破壞。由于夏季雷電活動頻繁，所以，夏季是雷電高發期，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雷，它們會在輸電線路上形成短暫狀態過電壓，并沿著線路向各個發配電力系統和用電設備侵襲，嚴重危害設備安全。在實際生活中，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 內過電壓

內過電壓是指由于電力系統內部運行方式發生改變而引起的過電壓現象，這種線在電力系統中非常普遍。內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中把線路空載、不對稱接地故障和甩負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線路出現電容效應、不對稱短路所引起的非故障相電壓升高、甩負荷引起的工頻電壓升高。降低工頻過電壓的方法有很多，比如采用快速勵磁、裝設高抗、采用良導體線等措施。

諧振過電壓是指電力系統中電感、電容等儲備能源的工具在某些接線方式下與電源頻率發生諧振形成的過電壓。諧振過電壓的產生與電網的運行狀態、運行參數等有關。在實際工作過程中，平行諧振的判斷方法很簡單，即過補償引起諧振（空線并聯對抗補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線路故障、空載線路投切、隔離開關操作空載母線、操作空載變壓器等所引起的相對地或者相間瞬態過電壓。操作過電壓的出現具有隨機性和不確定性。

2 故障恢復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變量，納入伴隨網絡法，借助于潮流解的雅可比矩陣進行電網靈敏度分析，具體如下。

由電網節點電壓方程推得：

式（1）中：Y為節點導納矩陣；EM是由節點電壓矢量UM的相應分量所構成的對角矩陣；E*M是EM的共軛矩陣；SM是節點功率矢量；S*M是其共軛矢量。

基于對電網參數變化的考量，潮流計算方程擾動形式為：

對于給定函數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：

上述是直角坐標系下的伴隨系統方程式，該系數矩陣是潮流計算方程中的雅可比矩陣轉置。在給出函數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f的一階變分δf.如果某處故障恢復中出現過電壓，則可以經由調節某些發電機端的電壓、變壓器分接頭或接入并聯的電抗器、負荷等，將其控制在允許范圍之內。設定f為這一節點電壓模值函數，按照上述靈敏度的極端方法，則可以推算得到這一節點電壓對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，相應地確定降低這一節點電壓最有效的控制變量。

3 結束語

本文基于靈敏度分析的手段來確定有效控制變量和其調節量，歸結為：通過對潮流計算結果的分析，能判斷過電壓，所得雅可比矩陣還能用到后續廣義電力網絡的靈敏度分析中，確保靈敏度計算過程得以有效簡化，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目降至最低。

［1］張志毅，趙秀英.電力系統恢復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.電力系統故障恢復過程中的過電壓控制［J］.電網技術，2004，28（11）

〔編輯：張思楠〕

TM76

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.24.115

2095-6835（2017）24-0115-02