電容式電壓互感器的仿真建模及在輸電系統(tǒng)中的應用研究.pdf

1、隨著電網(wǎng)復雜程度及調度要求的提高，各種類型的輸電系統(tǒng)應運而生。柔性交流輸電系統(tǒng)(Flexible Alternating Current Transmission System，簡稱FACTS)可實現(xiàn)對輸送功率的靈活控制，加裝無功補償?shù)奶馗邏狠旊娤到y(tǒng)可滿足電網(wǎng)對遠距離低損耗大容量輸電的要求，兩種系統(tǒng)應用較多。電容式電壓互感器(Capacitor Voltage Transformer，簡稱CVT)作為測量電壓時所必不可少的設備，在兩種輸

2、電系統(tǒng)中舉足輕重。但在諧波含量較高的FACTS系統(tǒng)中，因CVT諧波傳變特性規(guī)律不明，其測量誤差未知;在加裝混合無功補償裝置的特高壓輸電系統(tǒng)中，目前尚未展開線路空載合閘對CVT二次側過電壓方面的研究;在特高壓串補平臺投切過程中，鄰近CVT的瞬態(tài)電流及其抑制措施方面的工作也有待完善。本文建立了CVT的諧波傳遞模型、暫態(tài)過電壓模型以及高頻等效模型，針對其在兩種輸電系統(tǒng)中應用時所遇到的問題，討論了相關的應對措施。
　　針對FACTS系統(tǒng)中

3、諧波含量較大而CVT又不能用來測量諧波的問題，本文基于Y-Δ等效變換及傳遞函數(shù)級聯(lián)方法研究CVT的諧波傳遞特性，利用MATLAB歸納各種雜散電容及其它主要參數(shù)對其諧波特性Bode圖的影響規(guī)律，最后模擬了FACTS輸電線路中CVT對諧波電壓的量測。結果表明:低頻段Bode圖呈現(xiàn)帶通特性，受參數(shù)影響不大，測量接近真實值，但高頻段Bode圖因峰值和低谷的存在，20次左右的諧波測量誤差較大，實際工程可參考本文得到的Bode圖曲線對每一次的測量值

4、進行修正，以便得到較為準確的測量結果。
　　針對特高壓輸電系統(tǒng)空載合閘時，加裝混合無功補償對CVT二次側過電壓的影響有待研究的問題，本文得到混合無功補償裝置安裝與否對線路空載合閘下CVT二次側過電壓及其頻域特性的影響規(guī)律，依據(jù)分段線性化及拉氏變換方法，建立特高壓輸電線路加裝混合無功補償時CVT的暫態(tài)等值拓撲，推導出串補補償度變化時二次側空載合閘過電壓的振蕩頻率與衰減系數(shù)，并歸納出合閘相角變化下，混合無功補償補償度不同時CVT二次側

5、低頻電壓、工頻分量、過電壓峰值及4次諧波電壓的變化曲線。結果表明:裝有混合無功補償?shù)奶馗邏狠旊娋€路空載合閘時，過電壓波形呈拍頻特性，工頻及四次諧波分量幅值有所降低，低頻分量相對較大，出現(xiàn)較小的非振蕩分量，高頻振蕩角頻率也隨補償度的增加而增加，二次側過電壓得到了一定程度的抑制，其中串聯(lián)補償裝置對過電壓的抑制最明顯。
　　針對特高壓串補平臺隔離開關投切時所產(chǎn)生的瞬態(tài)電流易造成鄰近CVT電容分壓器損壞的問題，基于矢量匹配法建立CVT的高

6、頻等效模型，總結模型中各參數(shù)大小的變化對其阻頻特性的影響規(guī)律，并對比CVT分壓電容的高壓端端子處串聯(lián)電感和電阻時對瞬態(tài)電流的抑制效果。結果表明:頻率高于106Hz時，阻頻特性會產(chǎn)生多個諧振點，工程上配置電容分壓器寬頻等效電路的四個參數(shù)時，應綜合考慮瞬態(tài)電流的抑制效果和測量精度，另外，在CVT分壓電容的高壓端端子處串聯(lián)電感或電阻時可有效抑制瞬態(tài)電流，其中，保護電阻的抑制效果最好。
　　本文從CVT的穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)、高頻模型三個角度全方位