隔离开关开合过程中的VFTO建模分析方法技术

隔离开关开合过程中的VFTO建模分析方法，全面考虑了隔离开关开合过程中的各个影响因素，使得仿真电路更接近实际。其电路图元件包含电源u、电源侧线路内阻Ru、电源侧线路电感Lu、电源端口及电源连接线处对地杂散电容Cu1和Cu2、隔离开关DS、隔离开关左右侧对地杂散电容C1和C2、隔离开关到负荷电容之间连线的等效电阻及等效电感RL和LL、负荷电容的电容值、等效电阻及等效电感值C、R、L、电源侧及负荷电容侧的接地电阻r1和r2、隔离开关开合过程中端口之间的电弧电阻及端口电容r(t)和c(t)等。本发明专利技术提供的建模分析方法，其建模仿真结果不仅整体波形与实际测试波形相吻合，且暂态衰减过程的波形也与实际测试结果吻合，从而证实了本发明专利技术所提供建模分析方法的准确性。

【技术实现步骤摘要】
隔离开关开合过程中的VFTO建模分析方法
本专利技术涉及一种隔离开关开合过程中的VFTO(特快速瞬态过电压)建模分析方法，用于对隔离开关开合过程中的VFTO幅值、相位、频率等参数进行建模分析。
技术介绍
VFTO(特快速瞬态过电压)现象是电力系统中隔离开关、断路器等操作过程中常出现的现象，其脉冲沿上升时间短、频率高、幅值大，对电力系统一次及二次设备造成的危害不可忽视。目前针对隔离开关开合过程中的VFTO问题，已经有了不少研究，然而目前针对隔离开关开合过程的建模分析方法较为简单，无法准确反映隔离开关开合过程中的暂态现象，仿真模型及输出结果与实际测量波形的对比也较少，尤其是针对隔离开关开合过程中的暂态电压电流波形、幅值、频率等的仿真及实测的对比很少，从而无法确定所建立模型的准确性。专利CN：106845030A提供了一种VFTO对空心线圈电子式互感器影响的建模方法，可实现VFTO对空心线圈电子式互感器影响水平的计算。然而其重点在于空心线圈电子式互感器的建模，至于其VFTO的产生源如何建模、以及怎样准确的建模来得到与实际测试一致的VFTO模型，该专利并未涉及。专利CN：106709143A提供了一种基于ATP自动建模的VFTO批量仿真分析方法及系统，通过读取描述GIS站稳态信息的原始ATP仿真模型文件并存储至数据库中，对文件进行解析并修改，实现对多个GIS站的批量仿真。然而，单个GIS站原始ATP仿真模型如何建立，以及建模后仿真输出与实测结果的对比，该专利中并未涉及。
技术实现思路
针对目前隔离开关开合过程的仿真模型较为简单，无法反映隔离开关开合全过程，以及缺乏对隔离开关开合过程中VFTO进行建模分析及测试对比这一现状，本专利技术提供了一种隔离开关开合过程中的VFTO建模分析方法，全面考虑了电源端口等效电容、隔离开关两侧对地杂散电容、负荷电容等效电阻及等效电感值、电源侧及负荷侧接地电阻、隔离开关开合过程中本身的电弧电阻及等效电容等因素的影响，从而使得仿真结果与实际测试结果更加接近，更能反映实际的情况。本专利技术采取的技术方案为：隔离开关开合过程中的VFTO建模分析方法，包括一种隔离开关开合过程仿真电路模型，该仿真电路模型包括：电源u、电源侧线路内阻Ru、电源侧线路电感Lu、电源端口对地杂散电容Cu1、电源连接线处对地杂散电容Cu2、隔离开关DS、隔离开关DS左侧对地杂散电容C1、隔离开关DS右侧对地杂散电容C2、隔离开关DS到负荷电容C之间连线的等效电阻RL、隔离开关DS到负荷电容C之间连线的等效电感LL、负荷电容C、等效电阻R、等效电感L、电源u侧的接地电阻r1、负荷电容C侧的接地电阻r2、隔离开关DS开合过程中端口之间的电弧电阻r(t)、隔离开关DS开合过程中端口电容c(t)；所述电源u一端连接电源侧线路内阻Ru一端，电源侧线路内阻Ru另一端连接电源侧线路电感Lu一端，电源侧线路电感Lu另一端连接隔离开关DS一端，隔离开关DS另一端连接所述电弧电阻r(t)一端，所述电弧电阻r(t)另一端连接所述等效电阻RL一端，所述等效电阻RL另一端连接等效电感LL，等效电感LL连接负荷电容C一端，负荷电容C另一端连接所述接地电阻r2一端，所述接地电阻r2另一端接地；所述电源u另一端分别连接：所述接地电阻r1一端、电源端口对地杂散电容Cu1另一端、电源连接线处对地杂散电容Cu2另一端、隔离开关DS左侧对地杂散电容C1另一端、隔离开关DS右侧对地杂散电容C2另一端、负荷电容C另一端；所述电源端口对地杂散电容Cu1一端连接电源侧线路内阻Ru一端，所述电源连接线处对地杂散电容Cu2一端连接电源侧线路电感Lu另一端，所述隔离开关DS左侧对地杂散电容C1一端连接隔离开关DS一端，所述隔离开关DS右侧对地杂散电容C2一端连接所述等效电阻RL一端，所述接地电阻r1另一端接地，所述隔离开关DS一端连接所述端口电容c(t)一端，所述端口电容c(t)另一端连接所述电弧电阻r(t)另一端，所述等效电阻R与负荷电容C并联，所述负荷电容C与所述等效电感L并联。与目前常见的隔离开关开合过程仿真模型相比，模型更接近于实际接线情况，因而仿真结果与测试结果波形更加吻合，具体体现在以下几点：1)考虑了电源端口等效电容Cu1，由于电源端口至隔离开关之间的连接线有一定距离，因此需要考虑Cu1的影响；2)考虑了隔离开关两侧的对地杂散电容，由于隔离开关开合过程产生的是高频信号，因此在对地杂散电容电容量极小的情况下，其容抗也很小，不能用开路代替；3)考虑了负荷电容本身的等效电阻及等效电感值；4)考虑了电源侧及负荷侧接地电阻的影响；5)隔离开关开合过程中电弧重燃及熄灭，没有简单的考虑成开关的打开及断开，而是在电弧重燃及熄灭的过程中考虑了电弧电阻及等效电容的影响。目前一般建模时，电弧重燃即认为开关合上，电阻一般考虑为0，本专利技术中不仅考虑了电弧电阻随时间的变化现象，更考虑了隔离开关两端口之间等效电容随时间的变化现象，从而使得仿真结果更接近实际情况。隔离开关开合过程中的VFTO建模分析方法，包括以下步骤：步骤1：根据实际隔离开关型号及开合速度，设置仿真电路模型参数，包括电压、各电阻、各电感、各电容值；尤其是要考虑电源端口等效电容、隔离开关DS左侧对地杂散电容C1、隔离开关DS右侧对地杂散电容C2、等效电阻R、等效电感L、电源u侧的接地电阻r1、负荷电容C侧的接地电阻r2、各参数可根据实际使用的电源u、隔离开关DS、负荷电容C型号等进行计算，接地电阻大小通过对实际线路进行测量得到；步骤2：仿真步长的设定：仿真步长设定的间隔时间应足够短，一般时间应小于这里取1ns或者更小。步骤3：隔离开关DS电弧重燃或熄灭的过程，考虑电弧电阻r(t)的时变模型、及隔离开关DS的端口电容c(t)的时变模型。隔离开关电弧重燃或熄灭的过程，不是简单的开关闭合或断开，而是要考虑电弧电阻的时变模型及隔离开关两端等效电容的时变模型，其取值方式如公式(1)和(2)所示。所述隔离开关DS开合过程中端口之间的电弧电阻r(t)及端口电容c(t)，其值得表达式为：r(t)＝r0(1+a*e-t/b)(1)c(t)＝c0*k*t(2)上面公式(1)、(2)中，r0为初始电阻，取值一般小于1Ω；c0为初始电容，取值为pF级；a、b、k分别为相应的系数，其中a的取值一般为106级，b的取值一般为10-9级，k的取值可根据隔离开关开合速度而变化，实际中可取1。隔离开关开合过程中端口之间的电弧电阻及端口电容值表达式为：r(t)＝r0(1+a*e-t/b)和c(t)＝c0*k*t。电弧电阻及端口电容均采用时变模型，能更真实的反映开合过程中电弧通道的相关参数变化情况，使得分析结果更准确。本专利技术一种隔离开关开合过程中的VFTO建模分析方法，技术效果如下：1)、全面考虑了电源端口等效电容、隔离开关两侧对地杂散电容、负荷电容等效电阻及等效电感值、电源侧及负荷侧接地电阻、隔离开关开合过程中本身的电弧电阻及等效电容等因素的影响，从而使得仿真结果与实际测试结果更加接近；2)、隔离开关开合过程中端口之间的电弧电阻及端口电容均采用时变模型，能更真实的反映开合过程中电弧通道的相关参数变化情况，使得分析结果更准确；3)、本专利技术提供的建模分析方法，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.隔离开关开合过程中的VFTO建模分析方法，其特征在于：包括一种隔离开关开合过程仿真电路模型，该仿真电路模型包括：电源u、电源侧线路内阻Ru、电源侧线路电感Lu、电源端口对地杂散电容Cu1、电源连接线处对地杂散电容Cu2、隔离开关DS、隔离开关DS左侧对地杂散电容C1、隔离开关DS右侧对地杂散电容C2、隔离开关DS到负荷电容C之间连线的等效电阻RL、隔离开关DS到负荷电容C之间连线的等效电感LL、负荷电容C、等效电阻R、等效电感L、电源u侧的接地电阻r1、负荷电容C侧的接地电阻r2、隔离开关DS开合过程中端口之间的电弧电阻r(t)、隔离开关DS开合过程中端口电容c(t)；所述电源u一端连接电源侧线路内阻Ru一端，电源侧线路内阻Ru另一端连接电源侧线路电感Lu一端，电源侧线路电感Lu另一端连接隔离开关DS一端，隔离开关DS另一端连接所述电弧电阻r(t)一端，所述电弧电阻r(t)另一端连接所述等效电阻RL一端，所述等效电阻RL另一端连接等效电感LL，等效电感LL连接负荷电容C一端，负荷电容C另一端连接所述接地电阻r2一端，所述接地电阻r2另一端接地；所述电源u另一端分别连接：所述接地电阻r1一端、电源端口对地杂散电容Cu1另一端、电源连接线处对地杂散电容Cu2另一端、隔离开关DS左侧对地杂散电容C1另一端、隔离开关DS右侧对地杂散电容C2另一端、负荷电容C另一端；所述电源端口对地杂散电容Cu1一端连接电源侧线路内阻Ru一端，所述电源连接线处对地杂散电容Cu2一端连接电源侧线路电感Lu另一端，所述隔离开关DS左侧对地杂散电容C1一端连接隔离开关DS一端，所述隔离开关DS右侧对地杂散电容C2一端连接所述等效电阻RL一端，所述接地电阻r1另一端接地，所述隔离开关DS一端连接所述端口电容c(t)一端，所述端口电容c(t)另一端连接所述电弧电阻r(t)另一端，所述等效电阻R与负荷电容C并联，所述负荷电容C与所述等效电感L并联。...

【技术特征摘要】
1.隔离开关开合过程中的VFTO建模分析方法，其特征在于：包括一种隔离开关开合过程仿真电路模型，该仿真电路模型包括：电源u、电源侧线路内阻Ru、电源侧线路电感Lu、电源端口对地杂散电容Cu1、电源连接线处对地杂散电容Cu2、隔离开关DS、隔离开关DS左侧对地杂散电容C1、隔离开关DS右侧对地杂散电容C2、隔离开关DS到负荷电容C之间连线的等效电阻RL、隔离开关DS到负荷电容C之间连线的等效电感LL、负荷电容C、等效电阻R、等效电感L、电源u侧的接地电阻r1、负荷电容C侧的接地电阻r2、隔离开关DS开合过程中端口之间的电弧电阻r(t)、隔离开关DS开合过程中端口电容c(t)；所述电源u一端连接电源侧线路内阻Ru一端，电源侧线路内阻Ru另一端连接电源侧线路电感Lu一端，电源侧线路电感Lu另一端连接隔离开关DS一端，隔离开关DS另一端连接所述电弧电阻r(t)一端，所述电弧电阻r(t)另一端连接所述等效电阻RL一端，所述等效电阻RL另一端连接等效电感LL，等效电感LL连接负荷电容C一端，负荷电容C另一端连接所述接地电阻r2一端，所述接地电阻r2另一端接地；所述电源u另一端分别连接：所述接地电阻r1一端、电源端口对地杂散电容Cu1另一端、电源连接线处对地杂散电容Cu2另一端、隔离开关DS左侧对地杂散电容C1另一端、隔离开关DS右侧对地杂散电容C2另一端、负荷电容C另一端；所述电源端口对地杂散电容Cu1一端连接电源侧线路内阻Ru一端，所述电源连接线处对地杂散电容Cu2一端连接电源侧线路电感Lu另一端，所述隔离开关DS左侧对地杂散电容C1一端连接隔离开关DS一端，所述隔离开关DS右侧对地杂散电容C2一端连接所述等效电阻RL一端，所述接地电阻r1另一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振华，陶渊，李春燕，胡廷和，李振兴，邱立，徐艳春，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42