[发明专利]一种开断感性小电流的断路器仿真方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统过电压与绝缘配合领域，具体地说是一种用于评估开断并联电抗器(开断感性小电流)过程中操作过电压的断路器仿真方法及系统。

背景技术

并联电抗器投切尤其是空母线系统投切时，容易出现截流、电弧复燃、重击穿和等效截流等现象，进而产生操作过电压，引起母线相间短路、电抗器相间短路以及电抗器匝间绝缘损毁等故障，威胁电气设备安全，影响系统安全运行。

近年来，电力系统220kV变电站频繁发生投切(主要是开断)35kV并联电抗器导致的设备故障，严重影响了电网的安全稳定运行。一方面由于现场实测的条件限制，另一方面由于操作过电压的随机性，开断并联电抗器的操作过电压评估需要借助仿真工具。但在仿真中，断路器的截流、复燃、重击穿等暂态过程是建模的难点，也是过电压评估准确程度的瓶颈。

目前，开断感性小电流的断路器尚无完善、科学的基于实际试验数据的仿真建模方法。仿真所得的过电压评估结论是否能为相关的过电压抑制措施和电力系统绝缘配合提供准确的指导借鉴作用尚无法确认。错误的评价结果容易导致相关的过电压保护措施无法起到全面的保护作用，从而在严重故障过程中致使主变压器等主设备受损，甚至事故扩大的严重后果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种开断感性小电流的断路器仿真方法，以解决目前开断并联电抗器时暂态过程仿真和过电压评估不准确问题。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种开断感性小电流的断路器仿真方法，其包括如下步骤：

1)采用截流值I_c、断口介质恢复强度U_d和高频电流熄弧能力ΔI三要素构建断路器模型；

2)随机生成截流值I_c；

3)等待断路器接收分闸指令；

4)判断断路器是否接收到分闸指令，是，转步骤5)；否，转步骤3)；

5)等待电流绝对值小于截流值I_c；

6)判断电流绝对值是否小于截流值I_c，是，转步骤7)；否，转步骤5)；

7)断路器分断；

8)等待断口介质恢复强度U_d小于断口瞬态恢复电压U_t；

9)判断断口介质恢复强度U_d是否小于断口瞬态恢复电压U_t，是，转步骤10)；否，转步骤8)；

10)断路器击穿导通；

11)等待电流变化率小于高频电流熄弧能力ΔI；

12)判断电流变化率是否小于高频电流熄弧能力ΔI，是，转步骤5)；否，转步骤11)；

执行以上步骤，直至仿真时间结束。

本发明采用截流值I_c和高频电流熄弧能力ΔI作为判断断路器分断的条件，采用断口介质恢复强度U_d作为判断断路器重击穿的条件。

作为上述技术方案的补充，所述的截流值I_c设定为在区间[2,3]A的随机均匀分布函数。

作为上述技术方案的补充，采用复燃和重击穿使断路器击穿导通。

作为上述技术方案的补充，真空断路器的断口介质绝缘恢复强度U_d与触头分断时间t拟合为：

U_d＝36.8t^0.825。

作为上述技术方案的补充，SF6断路器的断口介质绝缘恢复强度U_d与触头分断时间t拟合为：

U_d＝25t^1.6。

作为上述技术方案的补充，所述的高频电流熄弧能力ΔI的取值范围为50～300A/μs。

作为上述技术方案的补充，步骤10)中，采用复燃和重击穿使断路器击穿导通。

本发明的另一目的是提供一种开断感性小电流的断路器仿真系统，包括：

建模单元：采用截流值I_c、断口介质恢复强度U_d和高频电流熄弧能力ΔI三要素构建断路器模型；

截流值生成单元：随机生成截流值I_c；

第一等待单元：等待断路器接收分闸指令；

第一判断单元：判断断路器是否接收到分闸指令，是，转至第二等待单元进行处理；否，转至第一等待单元进行处理

第二等待单元：等待电流绝对值小于截流值I_c；