[發(fā)明專利]變電站開(kāi)關(guān)操作引起電弧過(guò)程中阻抗變化規(guī)律的獲取方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611115367.3
• 申請(qǐng)日: 2016-12-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106777632A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王浩;司馬朝進(jìn);袁修昉;劉遠(yuǎn)超;李顯強(qiáng);吳細(xì)秀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家電網(wǎng)公司;國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 武漢開(kāi)元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司42104
• 代理人: 潘杰,李滿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及變電站控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種變電站開(kāi)關(guān)操作引起電弧過(guò)程中阻抗變化規(guī)律的獲取方法。

背景技術(shù)

在變電站中開(kāi)關(guān)操作引起的電路短暫震蕩，對(duì)電路的正常運(yùn)行和電網(wǎng)中的二次設(shè)備可能會(huì)造成巨大損失。究其震蕩的根本原因在于開(kāi)關(guān)操作過(guò)程中引起的電弧放電過(guò)程現(xiàn)象，電弧放電期間產(chǎn)生的電磁暫態(tài)過(guò)電壓一般高于正常電壓的2倍左右，最高甚至可達(dá)2.5倍，其高幅值、高頻率、高陡度的暫態(tài)特性波會(huì)對(duì)電網(wǎng)的正常運(yùn)行造成較大的危害；同時(shí)，電弧放電也伴隨著短暫的高頻振蕩電流，且其幅值也可高達(dá)到數(shù)百安培，甚至更高，對(duì)正常的電網(wǎng)電路也會(huì)造成很大的沖擊。而要想準(zhǔn)確的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，不僅受制于試驗(yàn)的高壓條件，而且還費(fèi)時(shí)、且花費(fèi)大，故一般采用仿真數(shù)值建模的分析方法，對(duì)開(kāi)關(guān)操作引起的電弧放電進(jìn)行等效模擬，為現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)操作提供理論技術(shù)支持。

目前，在求取電弧變化過(guò)程中的阻抗變化規(guī)律時(shí)，基本采用的是對(duì)常用電弧模型進(jìn)行求導(dǎo)、編程，但是都只能描述電弧在變化過(guò)程中的部分階段(預(yù)擊穿階段、穩(wěn)定燃燒階段)，即缺乏對(duì)熄弧階段的描述，使得所建電弧模型不能完整描述電弧過(guò)程中阻抗變化規(guī)律。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目是在于提供一種變電站開(kāi)關(guān)操作引起電弧過(guò)程中阻抗變化規(guī)律獲取的新方法，本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有Mayr電弧模型和Cassie電弧模型的不足，在此提出了其聯(lián)合電弧模型，得到了更準(zhǔn)確完整的電弧過(guò)程中阻抗變化規(guī)律。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)的一種變電站開(kāi)關(guān)操作引起電弧過(guò)程中阻抗變化規(guī)律的獲取方法，其特征在于，它包括如下步驟：

步驟1：將Cassie動(dòng)態(tài)電弧模型和Mayr動(dòng)態(tài)電弧模型進(jìn)行聯(lián)合，得到聯(lián)合模型，如公式1所述，

其中，公式為Cassie動(dòng)態(tài)電弧模型，公式為Mayr動(dòng)態(tài)電弧模型，g為變電站中開(kāi)關(guān)操作引起的電弧瞬時(shí)電導(dǎo)；E為變電站中開(kāi)關(guān)操作引起的電弧的瞬時(shí)電壓；i_a為變電站中開(kāi)關(guān)操作引起的電弧的瞬時(shí)電流；P為變電站中開(kāi)關(guān)操作引起的電弧的散熱功率；τ為變電站中開(kāi)關(guān)操作引起的電弧的時(shí)間常數(shù)，E₀為變電站中開(kāi)關(guān)操作引起的電弧的初始電壓，P₀為變電站中開(kāi)關(guān)操作引起的初始電弧時(shí)電弧功率，t是變電站中開(kāi)關(guān)操作引起的電弧變化的時(shí)間，即電弧持續(xù)的時(shí)間；

步驟2：對(duì)Cassie動(dòng)態(tài)電弧模型求導(dǎo)得到如下公式2：

其中，Δg₁為Cassie動(dòng)態(tài)電弧模型下的變電站中開(kāi)關(guān)操作引起電弧的瞬時(shí)電抗，Δt為電弧求導(dǎo)后，電抗隨時(shí)間的變化中的時(shí)間；

然后利用高階微分等效原理對(duì)公式進(jìn)行無(wú)窮小變換可得公式3：

e為自然常數(shù)；

再利用等價(jià)無(wú)窮小變換過(guò)程得到公式4：

對(duì)Mayr動(dòng)態(tài)電弧模型求導(dǎo)得到如下公式(5)

其中，Δg₂為Mayr動(dòng)態(tài)電弧模型下的變電站中開(kāi)關(guān)操作引起電弧的瞬時(shí)電抗；

然后對(duì)公式5利用公式3以及等價(jià)無(wú)窮小變換處理得到公式6：

其中，Δg₂為對(duì)Mayr動(dòng)態(tài)電弧模型下的變電站中開(kāi)關(guān)操作引起電弧的瞬時(shí)電抗，Δt為電弧求導(dǎo)后，電抗隨時(shí)間的變化中的時(shí)間；

步驟3：根據(jù)公式4和公式6得到變電站開(kāi)關(guān)操作引起電弧過(guò)程中阻抗變化規(guī)律R：

本發(fā)明對(duì)Cassie動(dòng)態(tài)電弧模型和Mayr動(dòng)態(tài)電弧模型進(jìn)行聯(lián)合求導(dǎo)并按上述方式得到了變電站開(kāi)關(guān)操作引起電弧過(guò)程中阻抗變化規(guī)律R，該阻抗變化規(guī)律R中Δg₁主要側(cè)重對(duì)開(kāi)關(guān)操作引起電弧的預(yù)擊穿階段和穩(wěn)定燃燒階段進(jìn)行了描述，Δg₂主要側(cè)重對(duì)開(kāi)關(guān)操作引起電弧的熄弧階段進(jìn)行了描述，因此該阻抗變化規(guī)律R綜合考慮了電弧在變化過(guò)程中的所有階段，利用本發(fā)明得到的阻抗變化規(guī)律R建立的電弧模型，能完整的描述電弧的變化過(guò)程。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中聯(lián)合電弧模型阻抗變化規(guī)律圖。

圖中，a為預(yù)擊穿階段1(阻抗快速跌落階段)；b為預(yù)擊穿階段2(阻抗緩慢下降階段)；c為穩(wěn)定燃燒階段；d為絕緣介質(zhì)恢復(fù)階段。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：