[发明专利]一种隔离开关的π型暂态模型设计方法

说明书

本发明提供一种隔离开关的π型暂态模型设计方法，建立隔离开关开断过程的π型暂态等效电路，计算断口等效电容、计算断口等效电阻、计算自身等效电容，并完成隔离开关开断过程的π型暂态模型设计，基于变电站隔离开关开断操作过程中实际采集的数据，结合计算方法，对隔离开关开断过程的π型暂态模型进行设计，本发明能够高效、准确、可靠地模拟隔离开关开断过程的暂态特性，及早优化设计和防护措施，对保障电力系统安全运行具有重要意义。

技术领域

本发明关于一种π型暂态模型设计方法，特别是有关于一种适用于隔离开关开断过程的π型暂态模型设计方法。

背景技术

气体绝缘开关设备(GIS)因其具有维护方法，结构紧凑、占地面积小等优点，在电力系统的超高压、特高压系统中得到了大规模应用，气体绝缘设备中隔离开关(DS)在开断过程中，会由于操作时间、间隔布置、开关触头间隙的重复击穿等原因产生快速暂态过电压(Fast Transient Overvoltage，简称FTO)或特快速暂态过电压(Very Fast TransientOvervoltage，简称VFTO)，这些过电压具有波头时间短、幅值高和频率范围宽等特点，会直接影响电气绝缘设备及变电站其他电气设备的正常运行。

目前，隔离开关在开断过程的暂态特性研究处于仿真模拟阶段，仿真模拟方法很多，但多数均是来源于理论推导、还无法准确模拟和评估。基于此，本发明基于某变电站隔离开关开断操作实际采集数据，结合理论方法，提出了一种适用于隔离开关开断过程的π型暂态模型设计方法，本发明能够高效、准确、可靠地模拟隔离开关开断过程的暂态特性，及早优化设计和防护措施，对保障电力系统安全运行具有重要意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种隔离开关的π型暂态模型设计方法，包括如下步骤：

S1：建立隔离开关的π型暂态等效电路；

断口等效电阻R_DS的两端，第一端连接断口等效电容C_{DS_1}，第二端连接自身等效电容C_{DS_2}，断口等效电容C_{DS_1}和自身等效电容C_{DS_2}并联；

S2：计算断口等效电容C_{DS_1}；

该断口等效电容C_{DS_1}的计算式为

其中，K₁为残余电荷相关系数，1.1≤K₁≤1.5，K₂为操作速度相关系数，0.8≤K₂≤1.2，n为该隔离开关电压等级相关系数，2≤n≤4.5，S为该隔离开关额定电压；

S3：计算断口等效电阻R_DS；

该断口等效电阻R_DS的计算式如下：

其中，t₁、t₂分别为该隔离开关开断过程中的电弧三个阶段的时间(t)分界点，即0tt₁为预击穿阶段、t₁≤t≤t₂为稳定燃弧阶段、tt₂为熄弧阶段，K₃、K₄为预击穿阶段两个参数，K₃≤-3，0.1≤K₄≤5，R₀为静态燃弧电阻大小，0.2≤R₀≤0.5，R₁为该隔离开关开断完成后的间隙电阻，R₁≥10¹⁰欧姆。τ为熄弧系数，3≤τ≤10；

S4：计算自身等效电容C_{DS_2}；

该自身等效电容C_{DS_2}的计算式为