[發明專利]考慮真空斷路器預擊穿特性的建模與仿真方法

在審

• 申請號: 201710303326.5
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN107423474A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 江曉鋒;郭亞勛;劉剛
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 羅觀祥

1.一種考慮真空斷路器預擊穿特性的建模與仿真方法，其特征在于，所述建模與仿真方法包括下列步驟：

S1、將真空斷路器等效為帶并聯支路的可控電阻，其并聯支路為電阻、電感、電容或這三者的任意組合、任意連接方式；

S2、建立真空斷路器觸頭間介質絕緣強度模型，確定斷路器合閘過程中的觸頭間介質絕緣強度與時間之間的函數關系；

S3、建立真空斷路器的高頻電流熄滅能力模型，確定描述高頻電流熄滅的要素為高頻電流持續時間和高頻電流過零時的電流導數，及其需要滿足的條件；

S4、將真空斷路器可能具有的狀態劃分為4個：合閘前、暫態恢復電壓過程、高頻電流持續過程和完全合閘，并確定各狀態間的相互轉換關系，其中，合閘前記為狀態1，暫態恢復電壓過程記為狀態2，高頻電流持續過程記為狀態3，完全合閘記為狀態4；

S5、通過建模實現對可控電阻阻值的控制，進行仿真。

2.根據權利要求1所述的考慮真空斷路器預擊穿特性的建模與仿真方法，其特征在于，所述可控電阻的阻值可以通過編程與仿真軟件交互，可以在仿真過程中隨仿真時間而改變，具體大小由程序輸出所控制。

3.根據權利要求1所述的考慮真空斷路器預擊穿特性的建模與仿真方法，其特征在于，所述并聯支路上的電阻、電感、電容值均為固定值。

4.根據權利要求1所述的考慮真空斷路器預擊穿特性的建模與仿真方法，其特征在于，所述斷路器合閘過程中的觸頭間介質絕緣強度與時間之間的函數關系應滿足介質絕緣強度隨著時間的增加而單調遞減，最后等于0。

5.根據權利要求1所述的考慮真空斷路器預擊穿特性的建模與仿真方法，其特征在于，所述高頻電流熄滅需要滿足的條件為：高頻電流需持續一定時間以上，高頻電流過零時的電流導數小于某常數，且該常數的取值范圍為1×10⁵kA/s～10×10⁵kA/s。

6.根據權利要求1所述的考慮真空斷路器預擊穿特性的建模與仿真方法，其特征在于，所述各狀態間的相互轉換關系包括：

在真空斷路器沒有收到合閘命令前的狀態一直保持為狀態1，收到合閘命令后的第一次電壓V_brk大于介質絕緣強度時狀態由狀態1轉換為狀態3，其中，V_brk指可控電阻兩端的電壓差。

7.根據權利要求1所述的考慮真空斷路器預擊穿特性的建模與仿真方法，其特征在于，所述各狀態間的相互轉換關系包括：

狀態3轉換為狀態2的條件為：通過可控電阻的電流滿足高頻電流熄滅條件。

8.根據權利要求1所述的考慮真空斷路器預擊穿特性的建模與仿真方法，其特征在于，所述各狀態間的相互轉換關系包括：

狀態2轉換為狀態3的條件為：可控電阻兩端的電壓差V_brk大于或等于介質絕緣強度。

9.根據權利要求1所述的考慮真空斷路器預擊穿特性的建模與仿真方法，其特征在于，所述可控電阻在各狀態中的表達式如下：

狀態1:R＝1MΩ；

狀態2:R＝1MΩ；

狀態3:

狀態4:R＝0。

10.根據權利要求8所述的考慮真空斷路器預擊穿特性的建模與仿真方法，其特征在于，合閘開始后，所述介質絕緣強度按如下方程計算：

U＝TRV_lim-A(t-t_close)-B

其中，TRV_lim為真空斷路器絕緣強度能承受的最大值，A、B為計算系數，t為仿真時間，t_close是合閘開始時的時間，TRV_lim的計算方式如下：

TRVlim=23kafkppEmag]]>

其中，k_af為振幅系數，k_pp為首開極系數，E_mag是斷路器額定電壓。