一种有载分接开关真空管模型构建方法技术

本发明专利技术公开了一种有载分接开关真空管模型构建方法，包括：获取真空电弧实验的若干次历史数据，得到电弧电压历史值、电弧电流历史值和电极开距历史值；对电弧电压历史值、电弧电流历史值和电极开距历史值进行数据拟合，得到电弧电压与电弧电流和电极开距二者的数值关系表达式；搭建有载分接开关真空管模型，基于数值关系表达式设定燃弧过程中的断路器状态。通过获取历史数据中的电弧电压历史值、电弧电流历史值、电极开距历史值并进行数据拟合，得到真空管模型，该模型可以准确地描述有载分接开关真空管开断前、开断过程中以及开断后的状态，得到任意时刻下的有载分接开关真空管外部特性，提高有载分接开关真空管仿真的可靠性。靠性。靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种有载分接开关真空管模型构建方法


[0001]本专利技术涉及有载分接开关领域，特别涉及一种有载分接开关真空管模型构建方法。

技术介绍

[0002]随着无油开关在世界范围内的广泛应用，SF6灭弧室和真空灭弧室发展迅速，成为开关设备的两大支柱，SF6灭弧室因其极强的灭弧性能，而被广泛应用，但SF6碳排放系数是CO2的23900倍，半衰期达到3200年，会引起严重的温室效应。而真空管以真空作为灭弧和绝缘介质，对环境基本无污染，较为环保。近年来，随着真空管小型化技术不断发展及其可靠性高、维护性低等优势越发突出，越来越多的换流变压器采用真空管作为有载分接开关中的负载转换开关，其介质恢复快、电弧能量小、不易引起油的碳化等特点能够较好的适应有载分接开关频繁动作的要求，对于应用在有载分接开关中的真空管，需要开断的是与额定电流同一量级的电流，其在开断过程中的特性对于能否长期稳定开断具有重要意义。为了研究真空管特性，通常需要进行开断试验，基于不同条件下的试验结果，从而对真空管性能进行优化。但是，真空管的开断试验相对比较复杂且对实验室条件要求较高，因此，搭建真空管电路仿真模型，模拟真空管分合闸过程，对于研究真空管在不同实验条件下的分合闸特性具有重要意义。
[0003]在真空管开断过程中，电极间会形成真空电弧，其电压由近极压降与弧柱压降两部分组成，能够直接反应电弧能量的大小。但现有仿真软件中自带的模型通常没有考虑开断过程中产生的电弧，或者相关参数设置简单，无法对开断过程进行有效的仿真分析。现在使用较多的电弧模型，主要有Mayr模型与Cassie模型两种，其中Mayr只适用于对高电阻、小电流的电弧进行仿真，而Cassie模型只适用于对低电阻、大电流的电弧进行仿真，二者存在一定局限性，并且精度有限。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的目的是提供一种有载分接开关真空管模型构建方法，通过获取历史数据中的电弧电压历史值、电弧电流历史值、电极开距历史值并进行数据拟合，得到真空管模型，该模型可以准确地描述有载分接开关真空管开断前、开断过程中以及开断后的状态，得到任意时刻下的有载分接开关真空管外部特性，提高有载分接开关真空管仿真的可靠性。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术实施例的第一方面提供了一种有载分接开关真空管模型构建方法，包括如下步骤：
[0006]获取真空电弧实验的若干次历史数据，得到电弧电压历史值、电弧电流历史值和电极开距历史值；
[0007]对所述电弧电压历史值、所述电弧电流历史值和所述电极开距历史值进行数据拟合，得到电弧电压与电弧电流和电极开距二者的数值关系表达式；
[0008]搭建有载分接开关真空管模型，基于所述数值关系表达式设定燃弧过程中的断路器状态。
[0009]进一步地，所述获取真空电弧实验的若干次历史数据，包括：
[0010]基于所述有载分接开关真空管进行开断试验，得到所述电弧电压历史值、所述电弧电流历史值和所述电极开距历史值随时间变化的数值；
[0011]将所述电弧电压历史值、所述电弧电流历史值和所述电极开距历史值按时间进行合并，得到实验过程中所有时刻对应的所述电弧电压历史值、所述电弧电流历史值和所述电极开距历史值。
[0012]进一步地，所述基于所述有载分接开关真空管进行开断试验之前，还包括：
[0013]对所述有载分接开关真空管中的电极进行老炼处理。
[0014]进一步地，所述对所述电弧电压历史值、电弧电流历史值和电极开距历史值进行数据拟合，包括：
[0015]依据所述电弧电压历史值提取对应的所述电弧电流历史值和所述电极开距历史值，获得所述电弧电压建立结束时刻到真空电弧熄弧时刻范围内的对应数据；
[0016]对所述电弧电压建立结束时刻到真空电弧熄弧时刻范围内的对应数据进行拟合，得到所述电弧电压历史值以所述电弧电流历史值和所述电极开距历史值为变量的数值关系表达式。
[0017]进一步地，所述电弧电压与所述电弧电流和所述电极开距二者的数值关系表达式U
arc
为：
[0018]U
arc
＝c0+c1·
D
gap
+c2·
I
arc
+c3·
D
gap2
+c4·
D
gap
·
I
arc
+c5·
I
arc2
；
[0019]其中，U
arc
为所述电弧电压值，D
gap
为所述电极开距值，I
arc
为所述电弧电流值，c0、c1、c2、c3、c4、c5为拟合得到的系数，常数项c0用于表征近极压降，c1·
D
gap
+c2·
I
arc
+c3·
D
gap2
+c4·
D
gap
·
I
arc
+c5·
I
arc2
用于表征弧柱压降。
[0020]进一步地，所述有载分接开关真空管模型包括：输入接口、一次部分和二次部分；
[0021]所述一次部分用于接入一次仿真回路，所述二次部分用于获取控制信号并对一次部分进行控制；
[0022]所述输入接口接入控制信号，所述控制信号为0时控制所述有载分接开关真空管分闸，所述控制信号为1时控制所述有载分接开关真空管分闸；
[0023]所述有载分接开关真空管模型参数包括：真空管类型、初始状态、分闸速度、合闸速度、最大开距、内部电阻、分闸电阻、缓冲电阻和缓冲电容，所述真空管类型用于设置真空管类型，所述初始状态用于设置所述有载分接开关真空管在仿真开始时的状态，所述分闸速度用于设置所述有载分接开关真空管的分闸速度，所述合闸速度用于设置所述有载分接开关真空管的合闸速度，所述最大开距用于设置有载分接开关真空管的最大开距，所述内部电阻用于设置所述有载分接开关真空管处于合闸状态下的电阻值，所述分闸电阻用于设置所述有载分接开关真空管处于分闸状态下的电阻值，所述缓冲电阻用于设置所述有载分接开关真空管缓冲支路的电阻值，所述缓冲电容用于设置所述有载分接开关真空管缓冲支路的电容值。
[0024]进一步地，所述一次部分包括：串联连接可控电压源和可控电阻及与所述可控电压源和可控电阻并联连接的缓冲支路；
[0025]所述可控电压源用于表征燃弧过程中的近极压降，所述可控电阻用于表征弧柱电阻；
[0026]所述一次部分设有两个一次回路接口，通过所述两个一次回路接口将有载分接开关真空管接入仿真回路。
[0027]进一步地，所述二次部分包括：开距计算模块、近极压降与弧柱电阻计算模块；
[0028]所述开距计算模块用于计算真空管的实时开距；
[0029]所述近极压降与弧柱电阻计算模块用于根据所述控制信号及所述一次回路状态设置所述可控电压源与所述可控电阻的数值。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有载分接开关真空管模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤：获取真空电弧实验的若干次历史数据，得到电弧电压历史值、电弧电流历史值和电极开距历史值；对所述电弧电压历史值、所述电弧电流历史值和所述电极开距历史值进行数据拟合，得到电弧电压与电弧电流和电极开距二者的数值关系表达式；搭建有载分接开关真空管模型，基于所述数值关系表达式设定燃弧过程中的断路器状态。2.根据权利要求1所述的有载分接开关真空管模型构建方法，其特征在于，所述获取真空电弧实验的若干次历史数据，包括：基于所述有载分接开关真空管进行开断试验，得到所述电弧电压历史值、所述电弧电流历史值和所述电极开距历史值随时间变化的数值；将所述电弧电压历史值、所述电弧电流历史值和所述电极开距历史值按时间进行合并，得到实验过程中所有时刻对应的所述电弧电压历史值、所述电弧电流历史值和所述电极开距历史值。3.根据权利要求2所述的有载分接开关真空管模型构建方法，其特征在于，所述基于所述有载分接开关真空管进行开断试验之前，还包括：对所述有载分接开关真空管中的电极进行老炼处理。4.根据权利要求1所述的有载分接开关真空管模型构建方法，其特征在于，所述对所述电弧电压历史值、电弧电流历史值和电极开距历史值进行数据拟合，包括：依据所述电弧电压历史值提取对应的所述电弧电流历史值和所述电极开距历史值，获得所述电弧电压建立结束时刻到真空电弧熄弧时刻范围内的对应数据；对所述电弧电压建立结束时刻到真空电弧熄弧时刻范围内的对应数据进行拟合，得到所述电弧电压历史值以所述电弧电流历史值和所述电极开距历史值为变量的数值关系表达式。5.根据权利要求4所述的有载分接开关真空管模型构建方法，其特征在于，所述电弧电压与所述电弧电流和所述电极开距二者的数值关系表达式U
arc
为：U
arc
＝c0+c1·
D
gap
+c2·
I
arc
+c3·
D
gap2
+c4·
D
gap
·
I
arc
+c5·
I
arc2
；其中，U
arc
为所述电弧电压值，D
gap
为所述电极开距值，I
arc
为所述电弧电流值，c0、c1、c2、c3、c4、c5为拟合得到的系数，常数项c0用于表征近极压降，c1·
D
gap
+c2·
I
arc
+c3·
D
gap2
+c4·
D
gap
·
I
arc
+c5·
I
arc2
用于表征弧柱压降。6.根据权利要求1所述的有载分接开关真空管模型构建方法，其特征在于，所述有载分接开关真空管模型包括：输入接口、一次部分和二次部分；所述一次部分用于接入一次仿真回路，所述二次部分用于获取控制信号并对一次部分进行控制；所述输入接口接入控制信号，所述控制信号为0时控制所述有载分接开关真空管分闸，所述控制信号为1时控制所述有载分接开关真空管分闸；所述有载分接开关真空管模型参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭靖，孙佳佳，史宗谦，莫永鹏，赵梓乔，荣一鸣，王楠，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：