[发明专利]计及参数正态分布的真空断路器电磁暂态模型获取方法

权利要求书

1.计及参数正态分布的真空断路器电磁暂态模型获取方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：构建改进的断路器重燃及预击穿模型；

S2：实现断路器合分闸模型。

2.根据权利要求1所述的计及参数正态分布的真空断路器电磁暂态模型获取方法，其特征在于：所述步骤S1具体包括以下步骤：

S11：截流值

采用平均截流值反映其截断电流自然过零的能力，平均截流值表示：

I_ch＝(ωI₀αβ)^q (1)

其中：ω为角频率，I₀为工频电流幅值，α，β以及q为与触头材料相关的参数；对于Cu/Cr触头，α＝6.2×10^-16(s)，β＝14.2，q＝(1-β)^-1；

基于EMTP-ATPrandom()函数产生的随机数为均匀分布，而断路器截流值通常满足正态分布，为了模拟截流值的统计分布特性，将平均截流值转化为正态分布的截流值；

对于正态分布变量x的概率密度函数：

其中：μ为均值，σ标准差；

设s₁，s₂为在[0,1]区间满足均匀分布的随机数，则：

x＝μ+σs (4)

由式(4)计算得到的x满足正态分布，在EMTP-ATP中满足正态分布的截流值：

i_ch＝I_ch+σ_ichs (5)

其中，σ_ich为截流值的标准差，通过实验获取；

S12：介质动态绝缘强度

断路器分闸过程中，随着触头间距的逐渐增大，触头间介质的动态绝缘强度也随之增大；将介质绝缘强度与时间的关系近似为线性：

U_b0＝A(t-t₀)+B (6)

其中：U_b0为断路器平均耐受电压，t₀为断路器分离时刻，A为绝缘介电强度的上升速率，B为电流过零前的暂态恢复电压；

采用正态分布模拟其分散性，则基于正态分布的介质动态绝缘强度表示为：

U_b＝U_b0+σ_ubs (7)

其中，σ_ub为介质动态绝缘强度的标准差；

S13：高频熄弧能力

当断路器暂态恢复电压超过介质动态绝缘强度时，将导致断路器重燃，并伴随着高频电流的形成；定义断路器高频熄弧能力：

dI/dt＝C(t-t₀)+D (8)

其中：C为断路器高频熄弧能力上升率，D为触头分离时断路器熄弧能力；

采用正态分布后的高频熄弧能力表示为：

di/dt＝dI/dt+σ_its (9)

其中，σ_it为高频熄弧能力的标准差；

S14：断路器合闸预击穿

对于合闸预击穿特性，用分闸重燃模型中介质动态绝缘强度和高频熄弧能力表征，介质绝缘强度修正为：

其中，U_rated为断路器额定电压，t₁为断路器合闸时刻。

3.根据权利要求2所述的计及参数正态分布的真空断路器电磁暂态模型获取方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括以下步骤：

设当前EMTP-ATP计算时间为t，当前时刻断路器电源侧电压u₁、断路器负载侧电压u₂以及断路器电流i_k已知；

判断t是否大于设定的断路器分离时刻t₀，若成立，则计算i_ch，U_b，di/dt，否则进入下一时刻；

判断首开相是否截流，并据此结果，分别比较t时刻电流值i(t)与截流值i_ch，电流过零斜率K与高频熄弧能力di/dt以及断路器电源侧电压和负载侧电压差|u₁-u₂|与介质动态绝缘强度U_b的相对大小，最终输出Trip；

对于合闸预计穿，只需要考虑U_b和di/dt参数，并将U_b用式(10)中U_b0代替。