[发明专利]一种快速开关型故障限流器电磁暂态时域仿真建模方法

说明书

一种快速开关型故障限流器电磁暂态时域仿真建模方法。基于大数据手段，对大量的限流器的试验数据以及电力系统各种限流场景下的运行数据进行特征分析，结合快速开关型故障限流器固有参数与结构特征，得到适用于机器学习的标准化数据集；随后，提取数据集中的特征向量，构建训练样本，搭建BP神经网络算法流程，通过训练得到限流器诺顿等值电路修正函数；最后，基于以上得到的限流器诺顿等值电路修正函数，搭建限流器电磁暂态仿真模块，设计电磁暂态仿真流程，对限流器电磁暂态特性进行仿真。本发明方法得到的电磁暂态仿真模型可以仿真不同性能参数的快速开关型故障限流器在不同限流场景下限流器内部各支路的电磁时域暂态特征响应。

技术领域

本发明涉及一种故障限流器EMTP电磁暂态时域仿真建模方法。

背景技术

随着国民经济的持续快速增长，我国电网也得到了迅速发展。电网规模日益扩大，用电需求急剧增长，伴随而来的电力系统负荷增长、大容量机组的投运以及各大区域电网乃至跨国电网的互联，导致系统短路电流水平不断攀升。

过大的短路电流会给电力系统带来一系列负面影响，对电力系统安全稳定运行造成极大威胁，破坏系统能量平衡，引发电力系统震荡，严重导致发电机失去同步，引起系统解列，造成大面积停电事故。此外，短路电流流过导体设备时产生的热效应使得短路回路以及附近支路电流大幅度上升，破坏电气设备与系统绝缘；短路故障降低系统电压，影响供电质量，给工业生产带来巨大经济损失；短路电流通过导体产生可观的电动力效应，导致导体变形损坏，扩大事故；不对称接地短路故障会对附近的通信线路产生感应电动势，干扰正常通讯，威胁通信设备安全；短路电流水平增加会提高电力系统热动稳定性要求，大大增加电网建设的投资成本。

在我国某些经济发达的区域，电网的预期短路电流水平已经超过了国内所能生产的断路器的开断能力。短路电流如若超过断路器的遮断能力，故障便无法从系统隔离，故障事故扩大蔓延。为保证电力系统安全稳定运行，必须遏制系统短路电流水平的增长。传统限制短路电流的措施主要分为三个方面：调整电网结构、改变系统运行方式、加装电力设备以限制短路电流。虽然传统限流措施一定程度上降低了短路电流水平，但是也存在诸多问题与弊端。

在电力系统中加装经济型限流器是一种合理、有效、经济的限流措施。快速开关型故障限流器是一种动作迅速、可靠性高、经济性好的故障限流器，在系统正常运行几乎零损耗，满足系统节能需求，且占地面积小，维护简单，可以灵活应用于电力系统各种限流场合。此外，快速开关型故障限流器可以在电网现有的限流电抗器的基础上通过安装快速开关加以升级改造，技术经济性良好。

目前，针对描述快速开关型故障限流器电磁暂态过程的仿真模型研究较少。故障限流器暂态过程极为短暂而且受多种因素影响，瞬时性与复杂性使得传统方法已无法对复杂目标电磁特性进行精确化和定量化的描述，很难建立复杂目标电磁特性的故障限流器模型。已有的研究多是从电力系统运行的方面考虑，将故障限流器的电磁暂态过程理想化，综合电力系统进行仿真分析，并未考虑故障限流器动作前后复杂的电磁耦合的瞬态特性。故障限流器缺乏详细的电磁暂态过程仿真模型，给经济型故障限流器的选址优化与容量配置以及固有限流电抗器的改装配置带来了一系列工程难题，阻碍了限流器的工程推广使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺点，基于大数据手段，提出一种快速开关型故障限流器电磁暂态时域特征仿真建模方法。

本发明通过对大量的限流器的试验数据及电力系统各种限流场景下的运行数据进行大数据特征分析，结合快速开关型故障限流器固有参数与结构特征，建立一种符合实际情况的快速开关型故障限流器电磁暂态仿真模型。运用本发明方法得到的电磁暂态仿真模型，可以仿真不同性能参数的快速开关型故障限流器在不同限流场景下限流器内部各支路的电磁时域暂态特征响应，对快速开关型故障限流器的制造以及工程实际应用具有重要作用，对新型故障限流器的拓扑结构设计与参数选择具有很高的参考价值。

本发明采用的技术方案如下：