[發(fā)明專利]一種智能變電站隔離開關(guān)操作電磁騷擾特性分析方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710976293.0
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107818202A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙川;葉清華;朱濤;段榮華;金朝意
• 申請（專利權(quán)）人: 云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司;南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種智能變電站隔離開關(guān)操作電磁騷擾特性分析方法。

背景技術(shù)

智能變電站中二次設(shè)備就地化布置，一次側(cè)含有大量的隔離開關(guān)和高壓斷路器，開關(guān)操作十分頻繁，如隔離開關(guān)切合空載母線、斷路器切合空載長線和斷路器投切電容器組及電抗器等，高壓開關(guān)操作時，開關(guān)斷口處將出現(xiàn)幾十次乃至幾百次熄弧及燃弧，受高壓開關(guān)操作過程中電磁干擾的影響，電磁工作環(huán)境惡劣，保護(hù)裝置的可靠性和抗干擾問題變得更加突出。經(jīng)弧道電阻產(chǎn)生的騷擾電壓波在母線和短線上不斷折反射，形成特快速暫態(tài)過電壓(very fast transient over-voltage，VFTO)，產(chǎn)生的暫態(tài)電壓波和電流波以傳導(dǎo)方式耦合到二次回路中，通過多種方式影響二次設(shè)備的正常工作，影響二次側(cè)回路的可靠性。為了提高高壓輸電線路的穩(wěn)定與可靠性，以及為GIS設(shè)備絕緣水平設(shè)計提供參考等，需要有有效的手段對智能變電站中隔離開關(guān)操作對二次就地設(shè)備的電磁騷擾特性進(jìn)行準(zhǔn)確的分析研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種智能變電站隔離開關(guān)操作電磁騷擾特性分析方法，結(jié)合高壓開關(guān)擊穿過程，對隔離開關(guān)和斷路器操作產(chǎn)生電磁騷擾的特性進(jìn)行準(zhǔn)確的分析。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

智能變電站隔離開關(guān)操作電磁騷擾特性分析方法，包括以下步驟：

步驟1：根據(jù)給定的傳輸線路模型，建立多重節(jié)點的傳輸線電壓響應(yīng)模型；

步驟2：根據(jù)建立的傳輸線路電壓響應(yīng)模型，計算傳輸線中電壓波數(shù)值；

步驟3：建立隔離開關(guān)電弧分析模型，對電網(wǎng)模型進(jìn)行數(shù)值計算，全面評估過電壓和過電流特征水平。

進(jìn)一步的，本發(fā)明方法中，步驟1中的傳輸線電壓響應(yīng)模型具體為表示當(dāng)無限長直角波U₀侵入前段線路時，線路末段上前行波電壓；其中α₁、β₁、α₂、β₂分別表示由三段不同波阻抗的線路相連組成的傳輸線的中間兩節(jié)點的折反射系數(shù)，，l為相鄰兩個折射波距，v為折射波速，τ為相鄰兩個折射波出現(xiàn)的時間差2l/v；整體波形成階梯狀不停的震蕩，當(dāng)反射次數(shù)趨于無窮時，u(t)的幅值趨于αU₀，使得傳輸線達(dá)到穩(wěn)態(tài)；隔離開關(guān)擊穿瞬間，騷擾電壓在母線上的電壓響應(yīng)過程與其類似。

進(jìn)一步的，本發(fā)明方法中，步驟2中的電壓波的計算方法為首先將分布參數(shù)元件等值為集中參數(shù)元件，然后根據(jù)單相無損導(dǎo)線的特征方程，得出單相無損導(dǎo)線波過程的計算的等值電路和相應(yīng)的計算公式；通過當(dāng)前節(jié)點的當(dāng)前時刻電壓和上一時刻電流，計算出下一節(jié)點當(dāng)前時刻的電流；給定當(dāng)前節(jié)點0時刻初始電流條件，根據(jù)迭代，計算出線路任意點處任意時刻的電流值；通過數(shù)值計算對傳輸線波過程的等效計算，可以得到電壓值。

進(jìn)一步的，本發(fā)明方法中，步驟3中建立隔離開關(guān)電弧分析模型的具體步驟為：首先確定判斷隔離開關(guān)分合條件，取決于動靜觸頭間的電弧熄滅和重燃，電弧的熄滅和重燃由兩個條件決定：(1)交流電弧電流過零即熄弧；(2)閘刀間電壓大于隔離開關(guān)弧隙介質(zhì)恢復(fù)強度且閘刀處于分位，電弧重燃。然后計算均勻電場中的擊穿電壓U_b＝885pd+0.5，其中，p為GIS內(nèi)部壓強，d為動靜觸頭間距。假設(shè)隔離開關(guān)合閘時，動靜觸頭的靠近是勻速過程，且GIS設(shè)備內(nèi)部氣壓恒定，則擊穿電壓也將隨時間線性變化。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明提出的研究方法結(jié)合高壓開關(guān)擊穿過程，分析隔離開關(guān)和斷路器操作產(chǎn)生電磁騷擾的特性。通過建立多重節(jié)點的傳輸線電壓響應(yīng)模型，計算傳輸線中電壓波數(shù)值；通過建立隔離開關(guān)電弧分析模型，對電網(wǎng)模型進(jìn)行數(shù)值計算，分析隔離開關(guān)產(chǎn)生電磁騷擾的特征水平。

(2)本發(fā)明提出的研究方法通過閘刀兩端電壓與介質(zhì)恢復(fù)電壓差值的比較和對瞬態(tài)電流過零的判斷，復(fù)現(xiàn)了隔離開關(guān)在合閘過程中電弧重燃和熄弧的動態(tài)過程，并對合閘操作在CT和EVT上產(chǎn)生瞬態(tài)過電流和過電壓的特征水平進(jìn)行定量分析，通過與VFTO的典型特征參數(shù)比較，驗證了所建立的分布參數(shù)母線和隔離開關(guān)多次重燃計算模型的準(zhǔn)確性。該發(fā)明提出的研究模型可為后續(xù)的現(xiàn)場試驗或模擬試驗奠定基礎(chǔ)，降低試驗成本；另一方面，對于特高壓輸電線路的穩(wěn)定與可靠性，以及GIS設(shè)備絕緣水平設(shè)計具有重要的參考意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法流程圖；

圖2為本發(fā)明提供的多重節(jié)點的傳輸線示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的阻抗不連續(xù)處的電壓響應(yīng)圖；