[发明专利]一种智能变电站隔离开关操作电磁骚扰特性分析方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，涉及一种智能变电站隔离开关操作电磁骚扰特性分析方法。

背景技术

智能变电站中二次设备就地化布置，一次侧含有大量的隔离开关和高压断路器，开关操作十分频繁，如隔离开关切合空载母线、断路器切合空载长线和断路器投切电容器组及电抗器等，高压开关操作时，开关断口处将出现几十次乃至几百次熄弧及燃弧，受高压开关操作过程中电磁干扰的影响，电磁工作环境恶劣，保护装置的可靠性和抗干扰问题变得更加突出。经弧道电阻产生的骚扰电压波在母线和短线上不断折反射，形成特快速暂态过电压(very fast transient over-voltage，VFTO)，产生的暂态电压波和电流波以传导方式耦合到二次回路中，通过多种方式影响二次设备的正常工作，影响二次侧回路的可靠性。为了提高高压输电线路的稳定与可靠性，以及为GIS设备绝缘水平设计提供参考等，需要有有效的手段对智能变电站中隔离开关操作对二次就地设备的电磁骚扰特性进行准确的分析研究。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种智能变电站隔离开关操作电磁骚扰特性分析方法，结合高压开关击穿过程，对隔离开关和断路器操作产生电磁骚扰的特性进行准确的分析。

为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是：

智能变电站隔离开关操作电磁骚扰特性分析方法，包括以下步骤：

步骤1：根据给定的传输线路模型，建立多重节点的传输线电压响应模型；

步骤2：根据建立的传输线路电压响应模型，计算传输线中电压波数值；

步骤3：建立隔离开关电弧分析模型，对电网模型进行数值计算，全面评估过电压和过电流特征水平。

进一步的，本发明方法中，步骤1中的传输线电压响应模型具体为表示当无限长直角波U₀侵入前段线路时，线路末段上前行波电压；其中α₁、β₁、α₂、β₂分别表示由三段不同波阻抗的线路相连组成的传输线的中间两节点的折反射系数，，l为相邻两个折射波距，v为折射波速，τ为相邻两个折射波出现的时间差2l/v；整体波形成阶梯状不停的震荡，当反射次数趋于无穷时，u(t)的幅值趋于αU₀，使得传输线达到稳态；隔离开关击穿瞬间，骚扰电压在母线上的电压响应过程与其类似。

进一步的，本发明方法中，步骤2中的电压波的计算方法为首先将分布参数元件等值为集中参数元件，然后根据单相无损导线的特征方程，得出单相无损导线波过程的计算的等值电路和相应的计算公式；通过当前节点的当前时刻电压和上一时刻电流，计算出下一节点当前时刻的电流；给定当前节点0时刻初始电流条件，根据迭代，计算出线路任意点处任意时刻的电流值；通过数值计算对传输线波过程的等效计算，可以得到电压值。

进一步的，本发明方法中，步骤3中建立隔离开关电弧分析模型的具体步骤为：首先确定判断隔离开关分合条件，取决于动静触头间的电弧熄灭和重燃，电弧的熄灭和重燃由两个条件决定：(1)交流电弧电流过零即熄弧；(2)闸刀间电压大于隔离开关弧隙介质恢复强度且闸刀处于分位，电弧重燃。然后计算均匀电场中的击穿电压U_b＝885pd+0.5，其中，p为GIS内部压强，d为动静触头间距。假设隔离开关合闸时，动静触头的靠近是匀速过程，且GIS设备内部气压恒定，则击穿电压也将随时间线性变化。

本发明的有益效果是：

(1)本发明提出的研究方法结合高压开关击穿过程，分析隔离开关和断路器操作产生电磁骚扰的特性。通过建立多重节点的传输线电压响应模型，计算传输线中电压波数值；通过建立隔离开关电弧分析模型，对电网模型进行数值计算，分析隔离开关产生电磁骚扰的特征水平。

(2)本发明提出的研究方法通过闸刀两端电压与介质恢复电压差值的比较和对瞬态电流过零的判断，复现了隔离开关在合闸过程中电弧重燃和熄弧的动态过程，并对合闸操作在CT和EVT上产生瞬态过电流和过电压的特征水平进行定量分析，通过与VFTO的典型特征参数比较，验证了所建立的分布参数母线和隔离开关多次重燃计算模型的准确性。该发明提出的研究模型可为后续的现场试验或模拟试验奠定基础，降低试验成本；另一方面，对于特高压输电线路的稳定与可靠性，以及GIS设备绝缘水平设计具有重要的参考意义。

附图说明

图1为本发明方法流程图；

图2为本发明提供的多重节点的传输线示意图；

图3为本发明提供的阻抗不连续处的电压响应图；