一种考虑隔离开关断口电弧的电力系统仿真方法技术方案

本申请实施例公开了一种考虑隔离开关断口电弧的电力系统仿真方法，包括步骤：S1、根据隔离开关分/合过程的断口距离与时间的第一对应关系以及所述断口距离与击穿电压的第二对应关系，建立所述隔离开关分/合过程的所述击穿电压与时间的第三对应关系；S2、根据所述第三对应关系，设定电弧模拟模块的电弧状态判断依据；S3、在电力系统仿真模型中调用所述电弧模拟模块以进行仿真。解决了目前考虑电弧的仿真分析大多数都是针对输电线路放电的，缺少一种考虑分/合隔离开关引起的电弧的仿真方法，难以评估分/合隔离开关引起的电弧对电力设备造成的影响的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑隔离开关断口电弧的电力系统仿真方法
本申请涉及电力
，尤其涉及一种考虑隔离开关断口电弧的电力系统仿真方法。
技术介绍
电力设备发生故障时，往往会引起电力系统的暂态变化，其中，电弧引起的暂态变化过程最为复杂，且对设备的影响较大，因此有必要对电弧引起的电网暂态过程进行分析，评估电弧对电力设备造成的影响，通常可以采用仿真的手段对电弧过程进行分析。在电力企业中，分/合隔离开关是最为常见的操作，在进行分/合隔离开关的操作时，往往会伴随有电弧的产生，但目前考虑电弧的仿真分析大多数都是针对输电线路放电的，缺少一种考虑分/合隔离开关引起的电弧的仿真方法，难以评估分/合隔离开关引起的电弧对电力设备造成的影响。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种考虑隔离开关断口电弧的电力系统仿真方法，解决了目前考虑电弧的仿真分析大多数都是针对输电线路放电的，缺少一种考虑分/合隔离开关引起的电弧的仿真方法，难以评估分/合隔离开关引起的电弧对电力设备造成的影响的技术问题。有鉴于此，本申请提供了一种考虑隔离开关断口电弧的电力系统仿真方法，所述方法包括步骤：S1、根据隔离开关分/合过程的断口距离与时间的第一对应关系以及所述断口距离与击穿电压的第二对应关系，建立所述隔离开关分/合过程的所述击穿电压与时间的第三对应关系；S2、根据所述第三对应关系，设定电弧模拟模块的电弧状态判断依据；S3、在电力系统仿真模型中调用所述电弧模拟模块以进行仿真。优选地，所述电弧状态判断依据具体包括步骤：A1、判断监测到的所述断口电弧的电流幅值是否小于预设电流幅值，若是，则进入步骤A2，否则，确定所述断口电弧为燃弧状态并重新进入步骤A1；A2、判断实时监测到的所述隔离开关断口两端的电压是否大于同一时刻对应的所述击穿电压，若是，则进入步骤A1，若否，则确定所述断口电弧为熄弧状态。优选地，所述步骤A1具体包括：判断监测到的所述断口电弧的电流幅值是否小于预设电流幅值且所述断口电弧的电压变化率是否小于预设电压变化率，若均为是，则进入步骤A2，否则，则确定所述断口电弧为燃弧状态并重新进入步骤A1。优选地，所述步骤S1具体包括：根据隔离开关分/合过程的断口距离与时间的第一对应关系以及所述断口距离与击穿电压的第二对应关系，构建所述隔离开关分/合过程的所述击穿电压与时间的关系曲线，对所述关系曲线进行分段拟合得到所述隔离开关分/合过程的所述击穿电压随时间变化的数学表达式，将所述数学表达式作为第三对应关系。优选地，所述电力系统仿真模型包括：电力设备等效模型、输电线路等效模型以及电网参数等效模型。优选地，所述步骤S3之后还包括：S4、根据仿真过程监测到的电流与电压，计算所述电力设备等效模型积累的热量；S5、将所述热量与所述电力设备等效模型的额定通流容量进行比对，得出设备状态评估结果。优选地，所述电力系统仿真模型还包括：故障/操作模块，用于调整电力系统参数以模拟电力操作或电力故障。优选地，所述电力设备等效模型具体包括：隔离开关等效模型、避雷器等效模型、断路器等效模型、电流互感器等效模型以及电压互感器等效模型。优选地，所述隔离开关分/合过程的断口距离与时间的第一对应关系具体为根据所述隔离开关的物理构造及传动装置特性得到的所述隔离开关分/合过程的断口距离随时间变化的关系曲线。优选地，所述所述断口距离与击穿电压的第二对应关系具体为根据现场试验数据得出的隔离开关分/合过程的所述断口距离与击穿电压的第二对应关系。从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：本申请实施例中，提供了一种考虑隔离开关断口电弧的电力系统仿真方法，根据隔离开关分/合过程的断口距离与时间的第一对应关系，以及断口距离与击穿电压的第二对应关系，建立隔离开关分/合过程的击穿电压与时间的第三对应关系，再根据第三对应关系，设定电弧模拟模块的电弧状态判断依据，在电力系统仿真模型中调用上述的电弧模拟模块以进行仿真。由于在设定电弧模拟模块的电弧状态判断依据时，考虑了隔离开关分/过程的击穿电压与时间的关系，而隔离开关分/过程的击穿电压与时间的关系能够反映出隔离开关分/合过程中断口距离的非线性变化，因此该仿真方法能够准确地模拟分/合隔离开关产生的电弧造成电力系统暂态变化的过程，从而可以根据仿真得到的数据评估分/合隔离开关产生的电弧对电力设备造成的影响。附图说明图1为典型隔离开关的结构示意图；图2为本申请提供的考虑隔离开关断口电弧的电力系统仿真方法的第一个实施例的流程示意图；图3为本申请提供的考虑隔离开关断口电弧的电力系统仿真方法的第二个实施例的流程示意图；图4为某隔离开关分闸过程断口距离-时间的关系曲线图；图5为利用EMTP编写的关于击穿电压判据的程序示意图图6为在隔离开关传动卡涩故障下的电力系统仿真模型的接线示意图；图7为仿真过程得到的某电力设备的电压波形图；图8为电容器在热备用及多次燃弧情况下的能量积累情况的示意图；图9为采用EMTP中varify功能对线路对地电容进行估算的示意图；图10为避雷器电阻片典型的伏安特性曲线示意图；图11为投切短母线对应的等效系统的接线图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。隔离开关的主要用途是保证电路中的检修部分与带电体之间的隔离，其动作方式可分为闸刀式、旋转式、插入式等，可以参见图1，图1为典型隔离开关的结构示意图。隔离开关断口距离通常在一米以上，操作时在手动或电动操作机构驱动下，闸刀在平面内转动带动触头分离。在这一过程中往往存在拉弧现象。由于其传动的特点，导致其运行时间与断口距离变化往往是非线性关系。请参阅图2，图2为本申请提供的考虑隔离开关断口电弧的电力系统仿真方法的第一个实施例的流程示意图，该方法包括：步骤201：根据隔离开关分/合过程的断口距离与时间的第一对应关系以及断口距离与击穿电压的第二对应关系，建立隔离开关分/合过程的击穿电压与时间的第三对应关系。第一对应关系是断口距离与时间的对应关系，第二对应关系是断口距离与击穿电压的对应关系，因此结合第一对应关系和第二对应关系可以建立击穿电压与时间的第三对应关系，显然，该第三对应关系已经包含了断口距离随时间的变化的信息。步骤202：根据第三对应关系，设定电弧模拟模块的电弧状态判断依据。在得到第三对应关系后，可以利用第三对应关系中包含的击穿电压与时间的数据及关系信息，设定电弧模拟模块的电弧状态判断依据。步骤203：在电力系统仿真模型中调用电弧模拟模块以进行仿真。应当理解的是，电力系统仿真模型是具备对整个电力系统进行仿真的系统，可以在该仿真模型的基础上调用上述的电弧模拟模块，由于上述的电弧模拟模块的电弧状态判断依据是利用了隔离开关击穿电压与时间的对应关系设定的，因此该仿真过程也能反映出分/合隔离开关产生的电弧造成的影响。本申请提供的第一个实施例中，根据隔离开关分/合过程的断口距离与时间的第一对应关系，以及断口距离与击穿电压的第二对应关系，建立隔离开关分/合过程的击穿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑隔离开关断口电弧的电力系统仿真方法，其特征在于，包括步骤：S1、根据隔离开关分/合过程的断口距离与时间的第一对应关系以及所述断口距离与击穿电压的第二对应关系，建立所述隔离开关分/合过程的所述击穿电压与时间的第三对应关系；S2、根据所述第三对应关系，设定电弧模拟模块的电弧状态判断依据；S3、在电力系统仿真模型中调用所述电弧模拟模块以进行仿真。

【技术特征摘要】
1.一种考虑隔离开关断口电弧的电力系统仿真方法，其特征在于，包括步骤：S1、根据隔离开关分/合过程的断口距离与时间的第一对应关系以及所述断口距离与击穿电压的第二对应关系，建立所述隔离开关分/合过程的所述击穿电压与时间的第三对应关系；S2、根据所述第三对应关系，设定电弧模拟模块的电弧状态判断依据；S3、在电力系统仿真模型中调用所述电弧模拟模块以进行仿真。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电弧状态判断依据具体包括步骤：A1、判断监测到的所述断口电弧的电流幅值是否小于预设电流幅值，若是，则进入步骤A2，否则，确定所述断口电弧为燃弧状态并重新进入步骤A1；A2、判断实时监测到的所述隔离开关断口两端的电压是否大于同一时刻对应的所述击穿电压，若是，则进入步骤A1，若否，则确定所述断口电弧为熄弧状态。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤A1具体包括：判断监测到的所述断口电弧的电流幅值是否小于预设电流幅值且所述断口电弧的电压变化率是否小于预设电压变化率，若均为是，则进入步骤A2，否则，则确定所述断口电弧为燃弧状态并重新进入步骤A1。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：根据隔离开关分/合过程的断口距离与时间的第一对应关系以及所述断口距离与击穿电压的第二对应关系，构建所述隔离开关分/合过程的所述击穿电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：周原，赵晓凤，杨翠茹，蔡玲珑，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44