【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及接地电弧检测，尤其涉及一种面向数字孪生的电网接地电弧检测方法。
技术介绍
1、在小电流接地系统中，因为单相接地是通过电源和输电线路对地分布电容形成的短路回路，所以故障点的电流很小，而且三相之间的线电压仍然保持对称，对负荷的供电没有影响，因此规程规定可继续运行1～2小时，而不必立即跳闸，据初步统计单相接地故障约占电网故障的70％以上。
2、由于接地电弧能够自适应调节以便和输入功率达到平衡，因此当改变介质对弧柱冷却作用的程度和改变接地电弧电流时，接地电弧都能自适应地调节温度和其直径以便达到能量平衡，然而，热量的扩散或吸收都要经历一定的时间，而弧柱含热量的变化表示是由于弧柱直径和温度的变化引起的，所以，接地电弧等离子体的直径与温度的自适应调节作用要滞后于接地电弧散热情况或电弧电流的变化，而不能立刻变化完成。
3、在这种滞后下，目前对于接地电弧的检测方法多存在一定的误差，这种误差是由于热量的扩散和吸收需要一定的时间所引起的，因此在考虑降低误差的基础上，通常都是选择同步预留相应的补偿时间以消除滞后所带来的影响，虽说预留补偿时间能够解决这一问题，但是在预留补偿时间这一阶段内，容易出现接地电弧的突发现象，如此针对接地电弧的检测存在一个空窗期，若突然出现接地电弧则无法及时作出相应的处理措施，从而导致接地电弧不能及时熄灭，将可能形成过电压而导致绝缘击穿，可能进一步扩大成两点或多点接地短路，最终引起负荷供电中断。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种面向数字孪生的电网接地电弧检测方法，该方法包括以下步骤：
3、s1、获取任一电网线路中在任意时间t时输入接地电阻的电弧电压uz以及电弧电流iz；
4、s2、根据电弧电压uz以及电弧电流iz计算接地电弧在时间t的实际功率pz；
5、s3、计算在时间t时接地电弧的弧柱内部能量qz以及弧柱散失功率qs；
6、s4、根据实际功率pz、弧柱内部能量qz以及弧柱散失功率qs建立接地电弧在时间t时的动态能量平衡模型，即：
7、pz＝qz+qs
8、即：
9、uz(ii+ij)＝(uz·iz-ploss)+(qc+qd+qf)
10、上式中，uz为接地电弧的电弧电压，ii为实测电流，ij为微弱电流，iz为接地电弧的电弧电流，ploss为单位长度弧长的散发功率，(qc+qd+qf)为弧柱散失功率qs；
11、s5、根据动态能量平衡模型判断时间t时的接地电弧是否出现放电现象；
12、若pz＝qz+qs，则接地电弧在时间t时不会出现放电现象；
13、若pz＞qz+qs或pz＜qz+qs，则接地电弧在时间t时出现放电现象。
14、进一步地，在步骤s1中，具体过程包括以下步骤：
15、s11、获取接地电阻在任意时间t时的电弧电压uz以及实测电流ii；
16、s12、采用电流积分器的反馈电容cf将流经接地电阻的实测电流ii转换为电压信号vout；
17、s13、将电压信号vout输入至阈值甄别器中并做出高电平或低电平的判断，阈值甄别器由两路高速比较器构成；
18、若为高电平，则输出复位电流ireset至积分复位器中收集电荷进行积分复位，随后进入步骤s14；
19、若为低电平，则关闭高速比较器的复位电流ireset输出，并返回步骤s12；
20、s14、根据反馈电容cf的积分容量cr、复位电流ireset计算积分时间t；
21、s15、根据积分时间t计算微弱电流ij；
22、s16、根据微弱电流ij和实测电流ii计算电弧电流iz。
23、进一步地，阈值甄别器由两路高速比较器和电阻r1-r6组成的两路迟滞比较器电路构成，其中两路高速比较器采用max991eub芯片，电阻r1、r4为1％的15kω电阻，r2、r5为1％的8.2kω电阻，r3、r6为1％的1.2kω电阻。
24、进一步地，积分复位器由二极管d1、限流电阻r10和复位电源开关组成。
25、进一步地，在步骤s13中，复位电流ireset的的计算公式为：
26、
27、上式中，vreset为复位电压，vdiode为二极管d1导通时的电压，取值为0.7v，r10为电阻的阻值。
28、进一步地，在步骤s14中，积分时间t的计算公式为：
29、
30、上式中，(vthh-vthl)表示上电压阈值和下电压阈值之间的电压差，ireset为复位电流。
31、进一步地，在步骤s15中，微弱电流ij的计算公式为：
32、
33、上式中，(vthh-vthl)表示上电压阈值和下电压阈值之间的电压差，cr为反馈电容cf的积分容量，t为积分时间。
34、进一步地，在步骤s3中，弧柱内部能量qz的计算公式为：
35、qz＝uz·iz-ploss
36、上式中，iz为接地电弧的电弧电流，uz为接地电弧的电弧电压，ploss为单位长度弧长的散发功率。
37、进一步地，在步骤s3中，弧柱散失功率qs的计算公式为：
38、qs＝qc+qd+qf
39、上式中，qc为接地电弧由传导向外扩散的功率，qd为接地电弧由对流向外扩散的功率，qf为接地电弧由辐射向外扩散的功率。
40、借由上述技术方案，本专利技术提供了一种面向数字孪生的电网接地电弧检测方法，至少具备以下有益效果：
41、1、本专利技术通过动态能量平衡模型对接地电阻在某一时刻是否会发生接地电阻现象进行实时检测，如此能够消除现有技术预留补偿时间所带来的不良影响，同时对于接地电弧的是否放电进行检测具有连续性以及实时性，能够准确的反映出是否出现接地电弧现象，并且对于突发的接地电弧现象能够在第一时间做出检测并给出反馈，从而消除了检测过程中所存在的空窗期，避免接地电弧在不能及时熄灭情况下所产生的危害。
42、2、本专利技术对接地电阻中所输入的微弱电流进行测量并计算确定真实值，在输入电压稳定不变的前提下实测电弧电流，能够更为精准的获取输入接地电阻的电弧电流，避免微弱电流所带来的误差影响，同时提高电弧电流获取的精准度，从而保证在计算接地电弧实际功率时的准确性。
43、3、本专利技术通过计算微弱电流以保证电弧电流在任一时间的准确性，由此能够避免由于误差对于实际功率所产生的影响，从而精确的得到实际功率，为后续的动态能量平衡模型的建立以及判断电弧现象的检测提供保障，能够进一步消除电弧现象误判的情况，进而提高了对于接地电弧放电现象检测的准确性以及实时性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种面向数字孪生的电网接地电弧检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的电网接地电弧检测方法，其特征在于，在步骤S1中，具体过程包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的电网接地电弧检测方法，其特征在于，阈值甄别器由两路高速比较器和电阻R1-R6组成的两路迟滞比较器电路构成，其中两路高速比较器采用MAX991EUB芯片，电阻R1、R4为1％的15kΩ电阻，R2、R5为1％的8.2kΩ电阻，R3、R6为1％的1.2kΩ电阻。
4.根据权利要求2所述的电网接地电弧检测方法，其特征在于，积分复位器由二极管D1、限流电阻R10和复位电源开关组成。
5.根据权利要求2所述的电网接地电弧检测方法，其特征在于，在步骤S13中，复位电流IReset的的计算公式为：
6.根据权利要求2所述的电网接地电弧检测方法，其特征在于，在步骤S14中，积分时间T的计算公式为：
7.根据权利要求2所述的电网接地电弧检测方法，其特征在于，在步骤S15中，微弱电流Ij的计算公式为：
8.根据权利要求1所述
9.根据权利要求1所述的电网接地电弧检测方法，其特征在于，在步骤S3中，弧柱散失功率QS的计算公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种面向数字孪生的电网接地电弧检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的电网接地电弧检测方法，其特征在于，在步骤s1中，具体过程包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的电网接地电弧检测方法，其特征在于，阈值甄别器由两路高速比较器和电阻r1-r6组成的两路迟滞比较器电路构成，其中两路高速比较器采用max991eub芯片，电阻r1、r4为1％的15kω电阻，r2、r5为1％的8.2kω电阻，r3、r6为1％的1.2kω电阻。
4.根据权利要求2所述的电网接地电弧检测方法，其特征在于，积分复位器由二极管d1、限流电阻r10和复位电...
【专利技术属性】
技术研发人员：马永，王俊，赵煜阳，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司信息通信分公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。