[发明专利]变电站开关操作引起电弧过程中阻抗变化规律的获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及变电站控制技术领域，具体涉及一种变电站开关操作引起电弧过程中阻抗变化规律的获取方法。

背景技术

在变电站中开关操作引起的电路短暂震荡，对电路的正常运行和电网中的二次设备可能会造成巨大损失。究其震荡的根本原因在于开关操作过程中引起的电弧放电过程现象，电弧放电期间产生的电磁暂态过电压一般高于正常电压的2倍左右，最高甚至可达2.5倍，其高幅值、高频率、高陡度的暂态特性波会对电网的正常运行造成较大的危害；同时，电弧放电也伴随着短暂的高频振荡电流，且其幅值也可高达到数百安培，甚至更高，对正常的电网电路也会造成很大的冲击。而要想准确的进行现场试验研究，不仅受制于试验的高压条件，而且还费时、且花费大，故一般采用仿真数值建模的分析方法，对开关操作引起的电弧放电进行等效模拟，为现场试验操作提供理论技术支持。

目前，在求取电弧变化过程中的阻抗变化规律时，基本采用的是对常用电弧模型进行求导、编程，但是都只能描述电弧在变化过程中的部分阶段(预击穿阶段、稳定燃烧阶段)，即缺乏对熄弧阶段的描述，使得所建电弧模型不能完整描述电弧过程中阻抗变化规律。

发明内容

本发明的目是在于提供一种变电站开关操作引起电弧过程中阻抗变化规律获取的新方法，本发明针对现有Mayr电弧模型和Cassie电弧模型的不足，在此提出了其联合电弧模型，得到了更准确完整的电弧过程中阻抗变化规律。

为解决上述技术问题，本发明公开的一种变电站开关操作引起电弧过程中阻抗变化规律的获取方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：将Cassie动态电弧模型和Mayr动态电弧模型进行联合，得到联合模型，如公式1所述，

其中，公式为Cassie动态电弧模型，公式为Mayr动态电弧模型，g为变电站中开关操作引起的电弧瞬时电导；E为变电站中开关操作引起的电弧的瞬时电压；i_a为变电站中开关操作引起的电弧的瞬时电流；P为变电站中开关操作引起的电弧的散热功率；τ为变电站中开关操作引起的电弧的时间常数，E₀为变电站中开关操作引起的电弧的初始电压，P₀为变电站中开关操作引起的初始电弧时电弧功率，t是变电站中开关操作引起的电弧变化的时间，即电弧持续的时间；

步骤2：对Cassie动态电弧模型求导得到如下公式2：

其中，Δg₁为Cassie动态电弧模型下的变电站中开关操作引起电弧的瞬时电抗，Δt为电弧求导后，电抗随时间的变化中的时间；

然后利用高阶微分等效原理对公式进行无穷小变换可得公式3：

e为自然常数；

再利用等价无穷小变换过程得到公式4：

对Mayr动态电弧模型求导得到如下公式(5)

其中，Δg₂为Mayr动态电弧模型下的变电站中开关操作引起电弧的瞬时电抗；

然后对公式5利用公式3以及等价无穷小变换处理得到公式6：

其中，Δg₂为对Mayr动态电弧模型下的变电站中开关操作引起电弧的瞬时电抗，Δt为电弧求导后，电抗随时间的变化中的时间；

步骤3：根据公式4和公式6得到变电站开关操作引起电弧过程中阻抗变化规律R：

本发明对Cassie动态电弧模型和Mayr动态电弧模型进行联合求导并按上述方式得到了变电站开关操作引起电弧过程中阻抗变化规律R，该阻抗变化规律R中Δg₁主要侧重对开关操作引起电弧的预击穿阶段和稳定燃烧阶段进行了描述，Δg₂主要侧重对开关操作引起电弧的熄弧阶段进行了描述，因此该阻抗变化规律R综合考虑了电弧在变化过程中的所有阶段，利用本发明得到的阻抗变化规律R建立的电弧模型，能完整的描述电弧的变化过程。

附图说明

图1为本发明中联合电弧模型阻抗变化规律图。

图中，a为预击穿阶段1(阻抗快速跌落阶段)；b为预击穿阶段2(阻抗缓慢下降阶段)；c为稳定燃烧阶段；d为绝缘介质恢复阶段。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：