[发明专利]一种真空断路器分闸暂态仿真模型的构建方法

说明书

本发明公开了一种真空断路器分闸暂态仿真模型的构建方法，该方法是：首先，进一步细化真空断路器分闸重燃暂态建模时需要考虑的结构、材料、电气等参数；其次，更进一步完善真空断路器分闸过程中经历的各个阶段，并细化每个阶段的控制逻辑判定条件；最后，根据自身的试验条件搭建试验平台，验证和改进所搭建的模型，使其能更为准确地模拟真空断路器分闸重燃现象的暂态特性。本发明方法搭建的真空断路器模型具有通用性，不同电压等级、不同型号、不同厂家的真空断路器，甚至SF₆断路器等开关均可采用该建模方法来模拟操作过程中的暂态现象。

技术领域

本发明涉及电力系统暂态仿真领域，尤其是指一种考虑真空断路器分闸时触头之间多次重燃现象的真空断路器分闸暂态仿真模型的构建方法。

背景技术

真空断路器具有体积小、灭弧性能好、开断容量大、寿命长、维护量小、无污染、使用安全等优点，在中压配电系统中应用广泛。随着真空断路器触头材料、制造工艺等技术的发展，真空断路器在20kV和35kV系统中的应用越来越普遍，尤其是用于投切并联电抗器、并联电容器等无功补偿设备，以提高电网的功率因数减少线损，维持电网的正常工作电压，提高电能质量。但是因为真空断路器过强的灭弧能力而产生了截流过电压，尤其对小电感/电容电流更易发生截流、重燃现象。虽然科技进步和制造工艺的改进已将中压真空断路器的重燃率降到很低的水平，但系统负载时常变化，为维持系统电压的稳定与改善电能质量，需要对并联电抗器组/并联电容器组进行频繁的操作，引起多次截流和重燃，进而导致幅值和陡度很高的过电压的频繁发生，加速真空断路器和电力设备绝缘的老化，久而久之会严重破坏设备绝缘，危及电网稳定、可靠、经济运行。实际工程中，通常设置开关在特定的时间点动作，以模拟系统过电压最严重的情况，此方法准确度较差，而且频繁试验容易造成设备损坏；另外，如果由于试验条件或者成本等问题无法做试验，有些研究人员就无法对真空断路器分闸操作的重燃暂态过程进行分析研究，难以满足大众人员的工作需要，因此，搭建一个真空断路器分闸暂态仿真模型，模拟分闸操作中的多次重燃现象，对于研究和分析真空断路器分闸时的过电压产生机理及过电压的抑制措施都具有重要意义。

现有的电磁暂态仿真软件，有较为完善的自带元件模型库，然而这些断路器模型一般仅适用于工频条件，忽略了真空断路器实际操作过程中的截流、介质强度恢复、高频熄弧等现象，不能准确地模拟真实的暂态特性。针对上述不足，20世纪70年以来，国内外学者开始利用自编程序对中压和低压真空开关的多次电弧重燃现象进行了仿真研究，并尝试在触头两端增加并联支路以模拟开断过程中的电阻、电容、电感等杂散参数，并与实际电路进行比较。

但现有的真空断路器仿真模型的设置参数过于简单粗略，时序逻辑控制过程不够完善，且如果应用在三相仿真时没有考虑相间的耦合作用，这些情况导致仿真模型在某些工况下的准确性会大大降低。因此，为了消除上述三个方面的不足，本发明研究一种考虑实际分闸操作中的多次重燃现象的真空断路器暂态仿真模型的构建方法，以模拟真空断路器实际分闸操作中的暂态特性，就显得尤为重要。

发明内容

本发明是针对上述传统真空断路器仿真模型构建方法的不足，提出了一种考虑真空断路器分闸时触头之间多次重燃现象的全新的且更为全面完整的真空断路器分闸暂态仿真模型的构建方法，该方法搭建的真空断路器模型具有通用性，不同电压等级、不同型号、不同厂家的真空断路器，甚至SF₆断路器等开关均可采用该建模方法来模拟操作过程中的暂态现象。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种真空断路器分闸暂态仿真模型的构建方法，包括以下步骤：

1)在PSCAD/EMTDC环境下搭建自定义真空断路器电路仿真模型，采用在理想断路器模型两端并联由寄生电阻、电感、电容串联组成的支路来模拟真空断路器分闸时触头间隙电弧的暂态特性；