[發(fā)明專利]基于串抗電弧性匝間短路激發(fā)3、5次諧波電流的建模仿真方法

在審

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• 申請日: 2023-02-10
• 公開（公告）號: CN116306403A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設計）人: 趙啟承;賈跟卯;駱福權;張波;馬文皓;盧嘉華;詹江楊
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司電力科學研究院;天津經緯正能電氣設備有限公司
• 主分類號: G06F30/3308
• 分類號: G06F30/3308
• 代理公司: 天津市君硯知識產權代理有限公司 12239
• 代理人: 劉雅爽

1.一種基于串抗電弧性匝間短路激發(fā)3、5次諧波電流的建模仿真方法，其特征在于，包括如下步驟:

S1、根據串抗電弧性匝間短路時的電流燃弧過程及電路原理，建立數字電路仿真模型；

S2、利用所述數字電路仿真模型，模擬故障發(fā)展過程，在數字電路仿真模型中，按照比例階梯單元或非等比例階梯式單元組合進行電路等值模擬，完成串抗電弧性匝間短路的動態(tài)過程、電氣特性變化的展示及故障案例的還原模擬。

2.根據權利要求1所述的基于串抗電弧性匝間短路激發(fā)3、5次諧波電流的建模仿真方法，其特征在于，所述數字電路仿真模型包括電力系統(tǒng)等值模擬部分、變電站及電容器組等值模擬部分以及影響系統(tǒng)諧波特性的直流換電站交流系統(tǒng)的濾波器組等值模擬部分；

其中，所述電力系統(tǒng)等值模擬部分包括發(fā)電機、理想型雙繞組升壓變壓器、

所述變電站等值模擬部分包括降壓變壓器和可投切并聯(lián)電容器組；所述發(fā)電機用于提供穩(wěn)定電壓，所述理想型雙繞組升壓變壓器用于對所述穩(wěn)定電壓進行升壓，達到供電標準；

所述降壓變壓器用于對電力系統(tǒng)中升壓變壓器輸入的高壓進行降壓，所述可投切并聯(lián)電容器組包括串聯(lián)電抗器和電容器；將串聯(lián)電抗器的線圈上設置發(fā)展性故障匝數擴大的匝間短路故障模擬，在進行短路模擬時按照比例階梯單元或非等比例階梯式單元組合等值進行等效，實現(xiàn)短路故障發(fā)展初期、中期及后期的模擬。

3.根據權利要求2所述的基于串抗電弧性匝間短路激發(fā)3、5次諧波電流的建模仿真方法，其特征在于，在所述數字電路仿真模型中，根據短路匝數造成的短路環(huán)流安匝平衡磁通數與整體線圈總安匝數的關系，建立如下所示的實時電磁感應安匝平衡方程：

N12*I1(t)+N2*I2(t)＝0

其中N12為一定匝數的正常匝，即原邊匝，I1(t)為線圈穿越實時電流，即原邊電流；N2為短路匝數，即副邊匝，I2(t)為短路環(huán)實時電流，即副邊電流。

4.根據權利要求3所述的基于串抗電弧性匝間短路激發(fā)3、5次諧波電流的建模仿真方法，其特征在于，根據電弧燃燒時，實時安匝平衡后局部線圈電感消失，電弧熄滅時，實時局部線圈電感恢復；從原邊二端口進行等值電路參數等值，則等值電阻有如下表達公式：

其中：Rs為單匝電阻，R12為端口原邊等值電阻，I1為線圈穿越電流，I2為短路環(huán)電流，N2為短路匝數。

5.根據權利要求2所述的基于串抗電弧性匝間短路激發(fā)3、5次諧波電流的建模仿真方法，其特征在于，所述比例階梯單元或非等比例階梯式單元包括多組串聯(lián)在一起的故障串抗等值電路，其中，所述故障串抗等值電路包括匝間短路損失串抗等值電感、可調的匝間短路環(huán)流損耗等值電阻以及模擬電弧燃弧熄滅重燃過程的雙向短路電弧控制晶閘管；所述模擬電弧燃弧熄滅重燃過程的雙向短路電弧控制晶閘管與匝間短路環(huán)流損耗等值電阻串聯(lián)后，作為整體并聯(lián)連接在匝間短路損失串抗等值電感兩端。

6.根據權利要求5所述的基于串抗電弧性匝間短路激發(fā)3、5次諧波電流的建模仿真方法，其特征在于，采用所述雙向短路電弧控制晶閘管觸發(fā)角度的不同控制正負半波的分別開通及關斷時續(xù)及持續(xù)時間，模擬正負半波電弧性短路的電弧熄滅后重燃特性變化；用可調的匝間短路環(huán)流損耗等值電阻模擬匝間短路后環(huán)流產生有功損耗等值電阻的特性，匝間短路損失串抗等值電感模擬匝間短路不斷擴大后電感損失變大的特性。