[發(fā)明專利]一種220V帶負(fù)荷斷接電纜的仿真方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010099635.7
• 申請(qǐng)日: 2020-02-18
• 公開（公告）號(hào): CN111274711A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹定座;周立鶴;孫承勇;趙麗惠;趙升有;楊子力;劉會(huì)利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司曲靖麒麟供電局
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F111/10;G06F113/16
• 代理公司: 昆明潤勤同創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 53205
• 代理人: 付石健

本發(fā)明公開一種220V帶負(fù)荷斷接電纜的仿真方法，在ATP—EMTP仿真平臺(tái)中建立帶負(fù)荷斷接電纜模型，通過該模型仿真得出電弧電流的大小及波形，在模型中利用電弧黑盒模型描述在帶負(fù)荷開斷過程中電弧電流與電路之間的相互作用，研究電弧的動(dòng)態(tài)電氣特性。此電弧模型通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合得出適用于電弧的數(shù)學(xué)模型，能很好地模擬實(shí)際帶負(fù)荷作業(yè)過程中電弧的產(chǎn)生全過程。既能反映電弧穩(wěn)定燃燒時(shí)靜態(tài)特性，又能反映電弧擊穿或熄滅時(shí)的動(dòng)態(tài)性能，對(duì)解決實(shí)際生產(chǎn)中帶負(fù)荷斷接電纜時(shí)易產(chǎn)生斷口電弧問題有直接的指導(dǎo)作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于帶負(fù)荷斷接電纜仿真建模領(lǐng)域，具體涉及一種220V帶負(fù)荷斷接電纜的仿真方法。

背景技術(shù)

帶電作業(yè)指在高壓電氣設(shè)備上不停電進(jìn)行檢修和測試的一種作業(yè)方法，它可以避免因檢修停電，是保證正常供電、提高供電可靠性的有效措施。帶電作業(yè)的作業(yè)對(duì)象包括發(fā)電廠和變電所的電氣設(shè)備、架空輸電線路及附屬設(shè)備、配電線路及附屬的配電設(shè)備。目前有關(guān)帶電作業(yè)的相關(guān)規(guī)定中均要求線路末端空載，這給用戶的正常用電造成不便，故需要對(duì)低壓配電網(wǎng)進(jìn)行帶負(fù)荷作業(yè)的暫態(tài)過程研究。在帶負(fù)荷斷接作業(yè)時(shí)，由于線路與負(fù)荷的電容電流較大，開關(guān)斷口時(shí)極易產(chǎn)生電弧，對(duì)操作人員的人生安全造成威脅，危及系統(tǒng)及電力設(shè)備安全，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

帶負(fù)荷斷接電纜的過程中需要對(duì)電弧進(jìn)行建模，傳統(tǒng)的電弧模型(Cassie模型，Mayr模型，Schward模型，控制論模型)基于弧隙能量平衡理論對(duì)電弧燃燒過程作出一些假設(shè)，因此都有其適用范圍，不能夠準(zhǔn)確地描述電弧從預(yù)擊穿階段到穩(wěn)定燃燒到熄弧階段的全過程。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了解決了一種220V帶負(fù)荷斷接電纜的仿真方法，解決傳統(tǒng)電弧模型不完全適用于實(shí)際帶負(fù)荷作業(yè)暫態(tài)過程的不足。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種220V帶負(fù)荷斷接電纜的仿真方法，包括：

S1、在ATP—EMTP仿真平臺(tái)中建立帶負(fù)荷斷接電纜模型，通過帶負(fù)荷斷接電纜模型仿真得出電弧電流的大小及波形；

S2、在帶負(fù)荷斷接電纜模型中利用電弧黑盒模型描述在帶負(fù)荷開斷過程中電弧電流與電路之間的相互作用，獲取電弧的動(dòng)態(tài)電氣特性。

電弧黑盒模型用實(shí)驗(yàn)的電壓和電流曲線對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合來推導(dǎo)出這個(gè)實(shí)驗(yàn)的特殊的電弧數(shù)學(xué)模型，能很好地模擬實(shí)際電弧產(chǎn)生全過程的電氣性能。既能反映電弧穩(wěn)定燃燒時(shí)靜態(tài)特性，又能反映電弧擊穿或熄滅時(shí)的動(dòng)態(tài)性能，對(duì)帶負(fù)荷開斷操作時(shí)易產(chǎn)生的斷口電弧和弧光性故障接地問題有直接的指導(dǎo)作用。本發(fā)明中面解決了傳統(tǒng)電弧模型不完全適用于實(shí)際電弧產(chǎn)生過程的不足，另一方面為低壓配電網(wǎng)帶負(fù)荷作業(yè)技術(shù)提供了理論基礎(chǔ)，對(duì)于實(shí)際帶負(fù)荷斷接電纜作業(yè)提供了理論指導(dǎo)。

在ATP—EMTP仿真平臺(tái)中建立帶負(fù)荷斷接電纜模型，通過該模型仿真得出電弧電流的大小及波形，在模型中利用電弧黑盒模型描述在帶負(fù)荷開斷過程中電弧電流與電路之間的相互作用，研究電弧的動(dòng)態(tài)電氣特性。此電弧模型通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合得出適用于電弧的數(shù)學(xué)模型，能很好地模擬實(shí)際帶負(fù)荷作業(yè)過程中電弧的產(chǎn)生全過程。既能反映電弧穩(wěn)定燃燒時(shí)靜態(tài)特性，又能反映電弧擊穿或熄滅時(shí)的動(dòng)態(tài)性能，對(duì)解決實(shí)際生產(chǎn)中帶負(fù)荷斷接電纜時(shí)易產(chǎn)生斷口電弧問題有直接的指導(dǎo)作用。

作為優(yōu)選，所述帶負(fù)荷斷接電纜模型由電源模塊、電弧模塊、電纜模塊以及負(fù)載模塊組成，其中，電源模塊由交流電源和電源等效內(nèi)阻組成；電纜模塊為軟件內(nèi)置的LCC模塊；負(fù)載模塊為RLC等效負(fù)載；電弧模塊采用的是電弧黑盒模型，描述在帶負(fù)荷開斷過程中開斷電弧與電路之間的相互作用，其數(shù)學(xué)推導(dǎo)如下：

根據(jù)電弧黑盒模型的基本原理，用如下非線性表達(dá)式表示電弧電壓：

其中，U_a0(t)和i_a是電弧長度為常數(shù)L₀時(shí)，電弧電壓和電弧電流的值。