基于PSCAD配电网合环电流仿真与分析

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基于PSCAD的牵引供电系统建模与短路电流仿真

基于PSCAD的牵引供电系统建模与短路电流仿真
任韬;李夏青
【期刊名称】《北京石油化工学院学报》
【年(卷),期】2010(018)001
【摘要】在地铁牵引供电系统馈线保护方式中,电流变化率及电流增量保护是地铁供电系统中常用的保护方式.然而从地铁故障录波得到的众多故障波形看,故障电流常存在幅值很高的冲击电流而后振荡衰减的特点.电流变化率及电流增量保护方式假设的故障电流按指数规律变化的特点与实际情况有出入.笔者基于PSCAD对供电系统进行建模,分析了整流器对短路电流中暂态电流冲击的影响,考虑到实际电器短路瞬间漏抗增大,对PSCAD中的实际电器做了一定的改进,最后得到的仿真波形与实际短路电流波形十分吻合.对基于电流变化量原理的保护研究以及误动作的排除及其相关问题的研究具有十分重要的意义.
【总页数】5页(P31-35)
【作者】任韬;李夏青
【作者单位】北京化工大学信息科学与技术学院,北京,100029;北京石油化工学院信息工程学院,北京,102617
【正文语种】中文
【中图分类】TM452
【相关文献】
1.牵引供电系统建模与短路电流的仿真 [J], 鲁彦青;范圣韬;李夏青
2.基于PSCAD/EMTP的Scott变压器在牵引供电系统中的仿真研究 [J], 张鹏远;杜晟;秦文龙
3.基于PSCAD/EMTDC的牵引供电系统仿真分析 [J], 王雨竹
4.基于PSCAD的高速铁路全并联AT牵引供电系统短路故障仿真计算研究 [J], 窦雪薇;郎兵;陈秀廷;刘苹;马红学;赵隽
5.基于PSCAD的城市轨道交通牵引供电系统建模与仿真研究 [J], 荣娜;韩松;彭小俊
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配电网合环冲击电流的暂态过程分析与仿真

际电网的调度运行具有一定的指导意义。关键词：电网；配合环；冲击电流；暂态仿真中图分类号：Ｍ３；Ｍ７Ｔ７４Ｔ６文献标识码：Ａ文章编号：０１— ５１２１）５— ０７— ４１０４５（００００６０
Ｔｒｎｓｅｔａａｙｉｎｉｕａｉｎｏｕｒｅｃｒｅｔｄｅｔａｉｎｎｌｓｓａｄｓｍｌｔｏｆｓｇｕｒｎｕｏｃｏｉｇｌｏｎｄｓｒｂｉｎｎｔｒｌｓｎｏｐｉｉｔｉｕｔｅｗｏｋｏ
Ｌａ－ｅ，ＬａｇｆＩＸｉｏｋＩＸｉｎ－ａ
（ｕｙｎｏｅｕｐｙＣｍａｙＬｏａｇ７００ｈｎ）ＬｏａｇＰｗｒｐｌｏｐｎ ห้องสมุดไป่ตู้ ｕｙｎ１０，ＣｉａＳ４
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｉｎｔｈｈｒｏｎｌｓｎｏｐｏｅａｉｎａａｙｉ，ｗｈｃｏｕｅｎｔｅｓｅｄ・ｔｔｕｒｎｎｇｏｅｅｔａｓｅｔｍｉｇａｅｓｏｔｍｉｇｉｃｏｉｇｌｏｐｒｔｎｓｓｔｃｎｏｌｉｈｆｃｓｄｏｔａｙｓａｅｃｒｅｔｄｉｎｒｄｔｒｉｎｈａｈｎｐｏｅｓｏｕｇｕｒｎ，ｔｅｍａｈｍａｉｓｍｏｅａｓａｌｈｄａｄｃｌｕａｉｎｍｅｈｄｗｓｐｏｏｅｏｕｇｕｒｎａｅｎｔｅｒｔａｒｃｓｆｓｒｅｃｒｅｔｈｔｅｔｄｌｗｓｅｔｂｉｅｎａｃｌｔｔｏａｒｐｓｄｆｒｓｒｅｃｒｅｔｂｓｄｏｈｏｅｃｃｓｏｉｌ

配电网合环分析综述

配电网合环分析综述随着社会经济的快速发展，城市地区人口规模不断扩大，用电负荷也实现快速增长，同时用户对电网的供电可靠性提出了更高的要求。

在城区配电网安排计划倒方式操作或分段开关之间线路停电检修时，通常需要进行合环倒负荷操作，此类操作的最大的优势是可以在很大程度上减少用户的停电时间，满足用户用电需求。

鉴于以上特点，本文进行了配电网合环分析计算与应用研究，通过对配网合环的基本概念的及，分析合环电流产生的原因，得出配网合环的主要影响因素，并提出配网合环的风险。

标签：配电网；合环；稳态电流；冲击电流；影响因素；风险1 国内外研究概况美国、欧洲等国家由于配电网网架结构、运行方式和保护配置等方面与国内有差异，同时他们拥有先进成熟的配网自动化系统，对配电网合环操作的研究较少，所有问题由自动化设备直接解决。

馈线或用户一旦发生故障时，配网自动化则会将故障自动隔离，开环点断路器会自动闭合，从另一侧将电源引入正常用户。

在国内，初期配电网投资建设规模不大，合环问题研究较少。

随着优质服务要求的提高，各供电公司开始尝试研究合环问题，但目前仍没有形成一种标准的为合环计算方法和典型经验，无法为合环操作提供准确的理论依据。

目前，国网和南网的一些电力公司已经对配电网的合环操作尝试开展了一些试验，进行了相关的理论计算和合环仿真试验研究[1]。

杭州供电公司利用PSCAD/EMTDC软件建立系统模型，开展仿真某10kV配网的合环操作，并得出降低环流的多种方法和措施；吉林省配网经常性的倒负荷，针对此项工作，电力公司开发出了一种配电网合环操作决策支持系统来指导日常合环工作[2]；文献[3]-[5]对配网合环产生环流的原因及其预防措施，以及开发了的相应决策系统进行了研究。

但归纳概况后，配电网合环的相关研究和实际操作仍存在以下几个问题需要注意：（1）没有一种简便、标准、典型的配电网络简化的方法。

通常配网合环操作主要在馈线联络开关间或主变低压母线间进行，涉及了输、变、配和用户，所以，必须考虑涉及合环的网络，建立理论模型，并建立科学合理的等值网络。

基于PSCAD与RTDS的配电网小电流接地故障仿真结果分析

ＷａｎｇＢｏ
（ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｕａｎｇｚｈｏｕＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＢｕｒｅａｕＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０４１０）
ｂｕｉｌｄｉｎｇｔｈｅｃｏｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅ１．Ｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅｐａｐｅｒｉｎａｆｌｌｙｄｒａｗｓｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ．
可靠性，但在发生单相接地故障时，故障信号特征量并不明显，难以提取和捕捉。利用仿真软件可以对故障信号量进行模拟提取和分析，对配电网小电流接地故障进行模拟分析。因此本文即是利用仿真软件ＰＳＣＡＤ和ＲＴＤＳ，搭建相应地配电网仿真模型，随机选取其中两个故障条件，通过对两种仿真软件仿真结果的分析比较，最终得出相应地结论。
ＡｂｓｔｒａｃｔＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｉｎＣｈｉｎａｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｓｍａｌｌｃｕｒｒｅｎｔｇｒｏｕｎｄｉｎｇ．Ａｌｔｈｏｕｇｈｔｈｉｓｇｒｏｕｎｄｉｎｇｍｏｄｅｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ，ｔｈｅｆａｕｌｔｓｉｇｎａｌｆｅａｕｒｔｅｉｓｉｓｄｉｉｃｆｕｌｔｔｏｅｘｔｒａｃｔａｎｄｃａｐｕｒｔｅｗｈｅｎｔｈｅｓｉｎｇｌｅ — ｐｈａｓｅｇｒｏｕｎｄｉｎｇｆａｕｌｔｈａｐｐｅｎｓ．Ｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅ

10kV配电网合环电流暂态过程的分析与仿真

ＪＡＮＧＨａｓｕ，ＳｈｎｙＩｎｉｇ，ＹＡＮＧＹａｌｎＩｎｈＵＮＣｏｇｅ，ＪＡＹａｂｎｎｉｇａ
（．ｉｎＥｅｔｃＰｗｅｓａｃｎｔｕｅＣａｇｈｎ１０２，ｉａ２ＮｏｔｅｓａｌＵｉｅｓｔ，Ｊｌ３０２，Ｃｈｎ）１ＪｌｌｃｒｏｒＲｅｅｒｈＩｓｉｔ，ｈｎｃｕ３０１Ｃｈｎ；．ｒａｔＤｉｎｉｎｖｒｉｉｉｔｈｙｉｎ１２１ｉｉａ
Ｖ１３Ｏ２ｏ．３Ｎ．
ＨｅｏｇｉｎｌｃｒｏｅｉｎｊｇＥｅｔｃＰｗｒｌａｉ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ａｒ２１ｐ．０１
１Ｖ配电网合环电流暂态过程的分析与仿真０ｋ
姜瀚书孙种也贾彦兵杨奠亮，，，
（．１吉林省电力有限公司电力科学研究院吉林长春１０２；．３０１２东北电力大学，吉林吉林１２１）３０２摘要：分析了配电网合环暂态过程及合环冲击电流对电网安全运行的影响。结合配电网特点建立了数学模型，推
ＴｒｎｓｅｔａｌｓｓａｄｓｍｕａｉｎｏｕｇｕｒｅｔｄａｉｎｎａｙｉｎｉｌｔｏｆｓｒｅｃｒｎｕｅｔｌｓｎｏｐｉＶｉｔｉｕｔｏｔｒｏｃｏｉｇｌｏｎ１ｋｄｓｒｂｉｎｎｅｗｏｋ０
路径进行合环操作，可增强配电网络的供电可靠则性。但在合环瞬间，系统将产生很大的冲击电流，稳定后环网中还可能产生较大的环流，成某些电造气设备或线路过载，继电保护装置动作跳闸，使对

基于PSCADEMTDC的牵引供电系统仿真分析

基于PSCAD/EMTDC 的牵引供电系统仿真分析王雨竹（中国铁道科学研究院北京100081）中图分类号：TM725文献标识码：A文章编号：1672-7894（2015）03-0216-03作者简介：王雨竹（1975—），男，辽宁铁岭人，高级工程师。

摘要本文分别对牵引供电系统的仿真常用方法、牵引网潮流计算和目前存在问题进行综述，并尝试对单线和复线牵引网的阻抗进行了仿真，同时利用PSCAD/EMTDC 进行了直供和AT 方式牵引供电系统的仿真模型搭建，并对仿真结果进行了分析。

关键词牵引供电仿真分析Analysis on the Simulation of Tractive Power Supply Sys 原tem Based on PSCAD/EMTDC //Wang YuzhuAbstract This paper made a review on commonly used methods to simulate tractive power supply system,power flow calculation and problems currently existing,attempted to simulate the impedance of single line and multiple line traction network,es-tablished the simulation models for tractive power supply system with direct supply and AT style respectively by using PSCAD/EMTDC,and analyzed the simulation result.Key words traction;power supply;simulation;analysis1引言牵引供电系统是电气化铁路中的重要组成部分，它将电力系统的电能传递给电力机车，使其完成牵引运行。

基于PSCAD／EMTDC的低压合环电流仿真

摘
要：随着用户对供电可靠性要求不断提高．低压配电网的供电方式成为未来电网供电可靠性及安全性的
重要因素：通过设计双公变房低压母联、邻近台区配电变压器间低压母联和配电变压器低压干线联络等供电
作者简介：李鹏（１９８５一），男，重庆人，硕士，从事配电自动化设备研发工作。Ｅ — ｍａｉｌ：３０６４１３４１８＠ｑｑ．ｔｏｍ
１５０ｍ时，可在低压母线间设置联络点（见图２）。
△Ｕ为两侧电压差值；
为合环后低压侧电压；经
ｐｕｂｌｉｃｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｒｏｏｍ
（２）较多低压用户采用单台配电变压器狙
供电．当相邻配电间所需铺设的电缆长度
基金项目：中国南方电网有限责任公司科技项目（Ｋ— ＧＺＭ２０１４．００４）
… … … … … … 一 … ＿＿＿ … … … … … … … ＿一
１低压配电网合环转供电分析
采用合环转电方式转电．可消除短时停电．增加供电量．同时能满足部分重要用户对不间断供电的需求，提高用户满意度。但是，合环可能

基于PSCAD的牵引供电系统建模与短路电流仿真

( 1 北京化工大学信息科学与技术学院, 北京 100029; 2 北京石油化工学院信息工程学院, 北京 102617)
摘
要在地铁牵引供电系统馈线保护方式中 , 电流变化率及电流增量保护是地铁供电系
统中常用的保护方式。然而从地铁故障录波得到的众多故障波形看, 故障电流常存在幅值很高的冲击
h( t ) = ( Em / Z ) #
cos( !t ) - ex p(- t / %) 2 + sin2( !t ) ( 7) 其中 %= L / R。
式( 7) 给出了六脉动整流器出口短路电流外包络线的解析表达式。通过将三相交流电大于零的部分相加得到的整流器出口短路电流, 由式( 7) 计算的整流器出口短路电流外包络线
图 5 三相桥式六脉动整流器出口短路模型
此时三相交流电路中的每一相都独立运行, 每一相中的电流可以使用式( 2) 计算得到, 整流器出口的短路电流为三相交流电的大于零的部分之和。为了方便演示, 取 E m = 1 V , R= 2 , L = 0 02H , ∀= 0 时计算的各相电流以及由各相电流大于零的部分合成的整流器出口短路电流如图 6 所示。
max { ia( t) , ib ( t ) , i c( t ) } =
∀∀ [ 0, 2#]
m ax { ( E m/ Z ) [ sin( !t + &) -
&∀ [ 0, 2#]
sin( &) ex p(- t/ %) ] }
( 5)
又因为:
sin( !t + &) - sin( &) exp(- t / %) = cos( !t ) - ex p(- t / %) sin( &) +

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ZHOU Ning1 SHAO Wenquan1 ZHANG Zhihua2 YAO Di1 （1. College of Electronic and Information，Xi'an Polytechnic University，Xi'an 710048）（2. State Grid Electric Power Company Shanxi Electric Power Research Institute，Xi'an 710100）
开关两端会产生较大的冲击电流，稳定后电网中会存在较大环流，这会导致相连的母线或馈线上的继电保护误动作［3］，从而造成大面积停电。因此，对合环电流进行准确的计算分析，模拟现场的合环操作，找到最佳合环路径，对于减少停电损失，提高供电可靠性具有很重要的实际意义。
文献［4］对合环冲击电流建立了频域模型，但拉普拉斯反变化的计算较为繁杂，实际效率不太
摘要合环冲击电流是引起继电保护误动作的重要原因之一，针对配电网合环操作时产生的合环电流研究其影响因素对减小合环线路的冲击与提高电网供电可靠性的意义重大。经过对配网合环电流建模，分析合环电流与合环点电压差、环网总阻抗的关系，可知当选择合环点两端电压向量差较小和两端负荷大小接近的线路时，合环线路冲击最小，有利于提高合环成功率。通过对三种典型合环模式下 10kV 馈线建立基于 PSCAD 的配电网等效合环模型并仿真分析，验证了该合环最优路径的正确性和有效性，为配电网的安全稳定运行提供了可靠的合环操作依据。ห้องสมุดไป่ตู้
∗ 收稿日期：2018 年 10 月 14 日，修回日期：2018 年 11 月 27 日基金项目：陕西省教育厅科研计划项目（编号：17JK0337）资助。作者简介：周宁，男，硕士研究生，研究方向：电力系统分析与配电自动化。邵文权，男，博士，教授，研究方向：输电线路的继电保护及自适应重合闸。张志华，男，硕士，工程师，研究方向：配电网及其自动化技术等。姚迪，女，硕士研究生，研究方向：配电网相间故障检测及其自适应重合闸。
Abstract Loop-closing surge current is one of the important reasons for relay protection misoperation. It is of great signifi⁃ cance to study the influencing factors of the closed loop current generated during the closed-loop operation of the distribution net⁃ work for reducing assault of the loop circuit and improving the reliability of the power supply system. By modeling loop current and analyzing the relationship between the loop current and the voltage difference at the closing point and total impedance，it is found that when selecting a circuit with a small voltage difference and a close load at both ends，the assault of circuit is minimal and it is beneficial to improving the success rate of the closed loop. Finally，a equivalent loop model based on PSCAD of distribution network for 10kV feeders in three modes of a certain area is established. It verifies the correctness and effectiveness of the optimal path and provides reliable manipulation basis for safe and stable operation of distribution network.
Key Words distribution network，loop closing operation，steady-state current，surge current Class Number TM743
1 引言
我国配电网通常采用“闭环设计，开环运行”的供电方式［1］。一般情况下，为确保配网的辐射状运行结构，合环开关为关断状态。当配电网某个母线、开关发生故障或者线路、设备检修时，通过闭合联络开关进行负荷转移，可以减少用户停电时间，保证电网安全稳定运行［2］。但在合环操作时，联络
关键词配电网；合环操作；稳态电流；冲击电流中图分类号 TM743 DOI：10. 3969/j. issn. 1672-9722. 2019. 04. 048
Simulation and Analysis of Closed Loop Current in Distribution Network Based on PSCAD
Vol. 47 No. 4 980
计算机与数字工程 Computer & Digital Engineering
总第 354 期 2019 年第第474 卷期
基于 PSCAD 配电网合环电流仿真与分析 ∗
周宁 1 邵文权 1 张志华 2 姚迪 1
（1. 西安工程大学电子信息学院西安 710048）（2. 国网陕西省电力公司电力科学研究院西安 710100）