[發(fā)明專利]一種開斷感性小電流的斷路器仿真方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710970438.6
• 申請(qǐng)日: 2017-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN107844638A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭一鳴;何文林;徐華;劉石;劉浩軍;詹江楊;楊智;邵先軍;王紹安;陳珉;劉勇;趙琳;駱闐彥;金佳敏;魏澤民;李賢良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院;國(guó)家電網(wǎng)公司
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務(wù)所(普通合伙)33206
• 代理人: 張建青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合領(lǐng)域，具體地說是一種用于評(píng)估開斷并聯(lián)電抗器(開斷感性小電流)過程中操作過電壓的斷路器仿真方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

并聯(lián)電抗器投切尤其是空母線系統(tǒng)投切時(shí)，容易出現(xiàn)截流、電弧復(fù)燃、重?fù)舸┖偷刃Ы亓鞯痊F(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生操作過電壓，引起母線相間短路、電抗器相間短路以及電抗器匝間絕緣損毀等故障，威脅電氣設(shè)備安全，影響系統(tǒng)安全運(yùn)行。

近年來，電力系統(tǒng)220kV變電站頻繁發(fā)生投切(主要是開斷)35kV并聯(lián)電抗器導(dǎo)致的設(shè)備故障，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。一方面由于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的條件限制，另一方面由于操作過電壓的隨機(jī)性，開斷并聯(lián)電抗器的操作過電壓評(píng)估需要借助仿真工具。但在仿真中，斷路器的截流、復(fù)燃、重?fù)舸┑葧簯B(tài)過程是建模的難點(diǎn)，也是過電壓評(píng)估準(zhǔn)確程度的瓶頸。

目前，開斷感性小電流的斷路器尚無完善、科學(xué)的基于實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)的仿真建模方法。仿真所得的過電壓評(píng)估結(jié)論是否能為相關(guān)的過電壓抑制措施和電力系統(tǒng)絕緣配合提供準(zhǔn)確的指導(dǎo)借鑒作用尚無法確認(rèn)。錯(cuò)誤的評(píng)價(jià)結(jié)果容易導(dǎo)致相關(guān)的過電壓保護(hù)措施無法起到全面的保護(hù)作用，從而在嚴(yán)重故障過程中致使主變壓器等主設(shè)備受損，甚至事故擴(kuò)大的嚴(yán)重后果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種開斷感性小電流的斷路器仿真方法，以解決目前開斷并聯(lián)電抗器時(shí)暫態(tài)過程仿真和過電壓評(píng)估不準(zhǔn)確問題。

為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：一種開斷感性小電流的斷路器仿真方法，其包括如下步驟：

1)采用截流值I_c、斷口介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度U_d和高頻電流熄弧能力ΔI三要素構(gòu)建斷路器模型；

2)隨機(jī)生成截流值I_c；

3)等待斷路器接收分閘指令；

4)判斷斷路器是否接收到分閘指令，是，轉(zhuǎn)步驟5)；否，轉(zhuǎn)步驟3)；

5)等待電流絕對(duì)值小于截流值I_c；

6)判斷電流絕對(duì)值是否小于截流值I_c，是，轉(zhuǎn)步驟7)；否，轉(zhuǎn)步驟5)；

7)斷路器分?jǐn)啵?/p>

8)等待斷口介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度U_d小于斷口瞬態(tài)恢復(fù)電壓U_t；

9)判斷斷口介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度U_d是否小于斷口瞬態(tài)恢復(fù)電壓U_t，是，轉(zhuǎn)步驟10)；否，轉(zhuǎn)步驟8)；

10)斷路器擊穿導(dǎo)通；

11)等待電流變化率小于高頻電流熄弧能力ΔI；

12)判斷電流變化率是否小于高頻電流熄弧能力ΔI，是，轉(zhuǎn)步驟5)；否，轉(zhuǎn)步驟11)；

執(zhí)行以上步驟，直至仿真時(shí)間結(jié)束。

本發(fā)明采用截流值I_c和高頻電流熄弧能力ΔI作為判斷斷路器分?jǐn)嗟臈l件，采用斷口介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度U_d作為判斷斷路器重?fù)舸┑臈l件。

作為上述技術(shù)方案的補(bǔ)充，所述的截流值I_c設(shè)定為在區(qū)間[2,3]A的隨機(jī)均勻分布函數(shù)。

作為上述技術(shù)方案的補(bǔ)充，采用復(fù)燃和重?fù)舸┦箶嗦菲鲹舸?dǎo)通。

作為上述技術(shù)方案的補(bǔ)充，真空斷路器的斷口介質(zhì)絕緣恢復(fù)強(qiáng)度U_d與觸頭分?jǐn)鄷r(shí)間t擬合為：

U_d＝36.8t^0.825。

作為上述技術(shù)方案的補(bǔ)充，SF6斷路器的斷口介質(zhì)絕緣恢復(fù)強(qiáng)度U_d與觸頭分?jǐn)鄷r(shí)間t擬合為：

U_d＝25t^1.6。

作為上述技術(shù)方案的補(bǔ)充，所述的高頻電流熄弧能力ΔI的取值范圍為50～300A/μs。

作為上述技術(shù)方案的補(bǔ)充，步驟10)中，采用復(fù)燃和重?fù)舸┦箶嗦菲鲹舸?dǎo)通。

本發(fā)明的另一目的是提供一種開斷感性小電流的斷路器仿真系統(tǒng)，包括：

建模單元：采用截流值I_c、斷口介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度U_d和高頻電流熄弧能力ΔI三要素構(gòu)建斷路器模型；

截流值生成單元：隨機(jī)生成截流值I_c；

第一等待單元：等待斷路器接收分閘指令；

第一判斷單元：判斷斷路器是否接收到分閘指令，是，轉(zhuǎn)至第二等待單元進(jìn)行處理；否，轉(zhuǎn)至第一等待單元進(jìn)行處理

第二等待單元：等待電流絕對(duì)值小于截流值I_c；