[發(fā)明專利]一種直流串聯(lián)故障電弧模型仿真方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810015232.2
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108363831B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊軍;曾澤宇;李正曦;楊立濱;宋銳;熊蘭;楊子康
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)青海省電力公司;國網(wǎng)青海省電力公司電力科學研究院;重慶大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發(fā)明涉及一種直流串聯(lián)故障電弧模型仿真方法，屬于電氣工程技術(shù)領(lǐng)域。該方法包含如下步驟：S1：搭建直流串聯(lián)故障電弧測試平臺，并進行試驗，測量記錄電源電壓、電弧間距和電弧電壓、電弧電流；S2：根據(jù)測量記錄的電弧電壓和電弧電流計算電弧電阻，分析電弧電阻和電源電壓、電弧間距的關(guān)系，進行公式擬合；S3：根據(jù)擬合獲得的公式，通過Matlab/Simulink建立直流故障電弧的仿真模型；S4：設(shè)置仿真參數(shù)，運行仿真模型，輸出仿真結(jié)果，并與實測的結(jié)果進行對比。本發(fā)明仿真方法依據(jù)真實試驗數(shù)據(jù)，綜合考慮了電源電壓、電弧間距對電弧的影響，仿真精度高、通用性強。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電氣工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種直流串聯(lián)故障電弧模型仿真方法。

背景技術(shù)

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，大功率電力電子器件得到了廣泛的應(yīng)用。隨之而來的是直流系統(tǒng)在航天領(lǐng)域、太陽能發(fā)電領(lǐng)域、大型電網(wǎng)儲能領(lǐng)域等的迅速普及。在直流系統(tǒng)中，金屬連接頭松動、動物抓咬、輸電線路等絕緣層破損等原因都有可能導(dǎo)致發(fā)生直流電弧。由于直流故障電弧和交流電弧區(qū)別很大，不能被現(xiàn)有的熔斷器、斷路器等保護裝置所檢測，而直流故障電弧產(chǎn)生的高溫極易燒毀器件并點燃周圍的易燃易爆品，最終導(dǎo)致火災(zāi)。因此，完善直流故障電弧模型有利于我們更加全面地認識電弧的燃燒過程，為直流故障電弧的檢測及保護提供更多依據(jù)。

目前工程上應(yīng)用的比較多的電弧模型主要是Cassie模型和Mayr模型，但是Cassie模型只適用于電流過零前低電阻狀態(tài)的電弧，Mayr模型只適用于高電阻狀態(tài)下的電弧，因此兩者的通用性不高，并且模型的參數(shù)設(shè)定比較困難，使用者使用不方便。另外，傳統(tǒng)的靜態(tài)電阻模型和時變電阻模型在建模過程中考慮因素較少，仿真結(jié)果難以與實際相結(jié)合。并且，上述幾種電弧模型都未同時考慮電源電壓和電弧間距對電弧的影響。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種直流串聯(lián)故障電弧模型仿真方法，獲得一種仿真精度高、通用性強，綜合考慮電源電壓和電弧間距的直流串聯(lián)故障電弧模型。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種直流串聯(lián)故障電弧模型仿真方法，該方法包含如下步驟：

S1：搭建直流串聯(lián)故障電弧測試平臺，并進行試驗，測量記錄電源電壓、電弧間距和電弧電壓、電弧電流；

S2：根據(jù)測量記錄的電弧電壓和電弧電流計算電弧電阻，分析電弧電阻和電源電壓、電弧間距的關(guān)系，進行公式擬合；

S3：根據(jù)擬合獲得的公式，通過Matlab/Simulink建立直流故障電弧的仿真模型；

S4：設(shè)置仿真參數(shù)，運行仿真模型，輸出仿真結(jié)果，并與實測的結(jié)果進行對比。

進一步，步驟S1中所述直流串聯(lián)故障電弧測試平臺包含電弧發(fā)生裝置，所述電弧發(fā)生裝置包含兩個絕緣夾具，其中一個絕緣夾具的一端固定在固定底座上，另一端夾住靜止電極，另一個絕緣夾具的一端固定在滑動塊上，另一端夾住活動電極，所述固定底座上設(shè)置有刻度，所述滑動塊通過側(cè)面調(diào)節(jié)器實現(xiàn)滑動塊在固定底座上滑動調(diào)節(jié)，所述電弧發(fā)生裝置連接至直流穩(wěn)壓電源；

步驟S1具體包含如下步驟：

S11：設(shè)置直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓，調(diào)節(jié)側(cè)面調(diào)節(jié)器，使得靜止電極與活動電極完全接觸，讓整個試驗回路閉合，開始試驗；

S12：通過示波器記錄正常情況下電弧發(fā)生裝置兩端的電壓電流波形；

S13：緩慢調(diào)節(jié)側(cè)面調(diào)節(jié)器使活動電極與靜止電極之間的距離，直至距離剛好使得電弧自然熄滅，記錄下此時的輸出電壓與最大燃弧距離；

S14：改變直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓，重復(fù)步驟S13記錄下不同電壓下的最大燃弧距離；

S15：分斷試驗電路，重置直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓，并調(diào)節(jié)側(cè)面調(diào)節(jié)器，使得靜止電極與活動電極完全接觸，讓整個試驗回路閉合，開始試驗；