[发明专利]一种直流微网故障电弧建模与仿真方法及系统

说明书

本发明公开一种直流微网故障电弧建模与仿真方法及系统，方法包括以下步骤：模拟不同电弧长度和发生位置产生的电弧故障，采集电弧故障所在支路的电弧电流数据；分别分析并拟合电弧故障发生时对应的电流跌落值和线路电流、电弧长度的关系，电弧电流在时域范围中的伏安特性与发生位置、电弧长度的关系，电弧电流在频域范围中的粉红噪声特性与发生位置、电弧长度的关系，获取时域拟合关系和频域拟合关系；基于时域拟合关系和频域拟合关系，建立直流微网故障电弧的仿真模型；运行仿真模型，输出直流微网故障电弧的仿真结果。本发明对直流微网系统中的电弧故障进行仿真，并结合了电弧电流的时域和频域特性，全面精确的贴近实际电弧数据。

技术领域

本发明涉及电气工程技术领域，特别是涉及一种直流微网故障电弧建模与仿真方法及系统。

背景技术

随着新能源技术与直流系统的高速发展，光伏、储能、固态照明等各类直流源、储、荷不断渗透应用，促进了以建筑、船舶与汽车为代表的直流微网的快速增长。由于直流微网可以将可再生能源系统连接到配电网中，研究人员正在关注能够支持直流微网广泛应用的技术。然而直流微网系统中因电缆接头松脱、接触不良、导线绝缘破裂等原因引起的直流故障电弧，难以检测且不易熄灭，产生的高温会引发火灾，这会影响直流微网的安全性和可靠性，不利于直流微网的推广与应用。由于直流微网系统复杂，其中电弧故障的类型与发生点较多，为了后续对电弧特性与保护措施进行研究，建立相应的电弧数学模型是十分必要的。现有电弧模型参数难以确定，仿真结果与实际实验结果相差较大，且模型中无法体现实验参数对电弧特性的影响。

因此，针对直流微网电压电流等级与结构复杂度的电弧特性及其数学模型进行。

发明内容

本发明的目的是提供一种直流微网故障电弧建模与仿真方法与系统，以解决上述现有技术存在的问题，对直流微网系统中的电弧故障进行仿真，并结合了电弧电流的时域和频域特性，更加全面精确的贴近实际电弧数据。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种直流微网故障电弧建模与仿真方法，包括以下步骤：

模拟不同电弧长度和电弧发生位置产生的电弧故障，采集所述电弧故障所在支路的故障电弧电流数据；

基于所述故障电弧电流数据，分别分析并拟合电弧故障发生时对应的电流跌落值和线路电流、电弧长度的关系，电弧电流在时域范围中的伏安特性与所述发生位置、所述电弧长度的关系，所述电弧电流在频域范围中的粉红噪声特性与所述发生位置、所述电弧长度的关系，获取时域拟合关系和频域拟合关系；

基于所述时域拟合关系和所述频域拟合关系，建立直流微网故障电弧的仿真模型；

运行所述仿真模型，输出所述直流微网故障电弧的仿真结果。

可选地，所述模拟不同电弧长度和发生位置产生的电弧故障包括：

搭建直流微网故障电弧测试实验平台，其中，所述直流微网故障电弧测试实验平台包括直流微网系统和电弧发生装置，所述电弧发生装置串接在所述直流微网系统的不同位置；

调节所述电弧发生装置的弧长和发生电弧故障的位置，模拟不同电弧长度和发生位置产生的电弧故障。

可选地，所述直流微网系统包括直流源、蓄电池、电阻负载和若干恒功率负载，所述电弧发生装置包括丝杆滑台、铜棒、驱动器、控制器，所述驱动器控制所述控制器将所述铜棒分离进行拉弧。

可选地，所述模拟不同电弧长度和发生位置产生的电弧故障，采集所述电弧故障所在支路的所述故障电弧电流数据包括：

设置所述直流源的输出电压为110V，调节所述控制器，使得两根所述铜棒完全接触，开始实验；

记录正常情况下所述电弧发生装置的电流波形；

调节所述控制器使两根所述铜棒分离进行拉弧，记录整个过程中所述电弧发生装置的电流波形；