【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统，特别涉及一种gis全波仿真模型、方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、sf6气体绝缘全封闭组合电气(gis)中的隔离开关、断路器在分合空母线时，由于触头运动速度慢，开关灭弧性能差，电弧在触头之间会发生多次重燃，所产生的阶跃电压行波在阻抗突变处会发生折反射，使波形发生畸变，产生vfto(very fasttransientvoltage，快速暂态过电压)。而由于集肤效应，高频电流在母线外表面以及gis外壳的内表面进行传播，当内部行波传播到外壳不连续处(如绝缘法兰、套管等处)，由于阻抗不连续导致阻抗失配使得内部行波泄漏至gis外部，在gis壳体产生瞬态外壳电位抬升，行波再经壳体传导耦合进入地网，使地网电位发生抬升，瞬态地电位抬升是一种持续时间短、高幅值、快前沿、宽频带的暂态现象，可能会对二次设备造成影响。
2、目前国内外学者分析gis外壳瞬态电位抬升的模型是三波阻抗模型，主要是将gis设备转化为电路模型并利用传输线法进行仿真，这种模型不能实现gis内部结构及操作电磁暂态过程的模拟。在实际计算过程中，所使用的仿真模型多采取vfto源与gis外壳分开计算，使用理想的vfto波形作为激励源与gis其余结构相串联，从而计算gis外壳瞬态电位或是瞬态地电位。这种模型会受到vfto波形选取的限制，且无法对开关操作产生的高频波在gis设备中的耦合及传播进行模拟，同时也不能考虑高频行波在地网中的传播过程，与实际情况会有一定出入。
3、因此，如何提供一种新型的gis全波仿真技术，来准确计算实际gis装
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供了一种gis全波仿真模型、方法、系统、设备及介质，以解决现有技术中的上述技术问题。
2、为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
3、根据本专利技术实施例的第一方面，提供了一种gis全波仿真模型。
4、在一个实施例中，所述gis全波仿真模型，包括：多个gis线路连接单元，其中，每个gis线路连接单元包括：
5、母线，包括gis连接部和三相电压母线，用于提供三相母线电压；
6、gis三相分体开关，包括gis连接部和三相分体隔离开关、三相分体断路器，连接于所述母线上，用于对所述母线进行线路状态切换；
7、gis分支端，包括gis连接部和三相分支端，连接于所述gis三相分体开关上，用于对所述三相母线电压进行分支连接；
8、且，所述gis三相分体开关和所述gis分支端均通过接地支架与埋于土壤中的接地网连接，所述gis连接部包括gis壳体和与元器件连接的中心导杆，所述中心导杆位于所述gis壳体内，所述中心导杆与所述gis壳体之间填充有sf6气体。
9、在一个实施例中，所述中心导杆与所述gis壳体为同轴分布，且所述中心导杆与所述三相电压母线、所述三相分体隔离开关、所述三相分体断路器以及所述三相分支端串联连接。
10、在一个实施例中，多个gis线路连接单元之间错位且平行布置。
11、在一个实施例中，每个gis线路连接单元呈f形结构，其中，所述gis三相分体开关位于所述母线的一侧，所述gis分支端与所述母线错位垂直布置。
12、在一个实施例中，所述母线的外部、所述gis三相分体开关的外部以及所述gis分支端的外部之间通过三通管道连接。
13、在一个实施例中，所述三相分支端包括套管支架，所述套管支架上设置有出线套管，所述出线套管的端部设置有均压环。
14、在一个实施例中，所述出线套管内设有电磁屏蔽罩，所述电磁屏蔽罩与所述出线套管之间同轴设置。
15、在一个实施例中，所述电磁屏蔽罩包括中间屏蔽层和接地屏蔽层，所述中间屏蔽层与所述接地屏蔽层之间通过绝缘介质连接。
16、在一个实施例中，所述三相电压母线的电源的充电函数为升余弦函数。
17、根据本专利技术实施例的第二方面，提供了一种gis全波仿真方法。
18、在一个实施例中，所述gis全波仿真方法，用于上述gis全波仿真模型，包括：
19、采集并计算所述gis全波仿真模型的母线的电源电压、三相分体隔离开关操作产生的电弧所等效的开关弧道电阻以及电导率；
20、根据所述母线的电源电压、所述三相分体隔离开关操作产生的电弧所等效的开关弧道电阻以及电导率，通过基于时域有限积分的电磁场数值计算法，计算各时间段的三相分体隔离开关操作造成的瞬态入地电压；
21、根据各时间段的三相分体隔离开关操作造成的瞬态入地电压的变化情况，得到gis装置入地电压抬升情况。
22、在一个实施例中，所述母线的电源电压计算公式为：
23、
24、式中，u(t)为母线的电源电压幅值；u0为单相母线相电压幅值，t0为电源充电时间常数；t为电源充电时间。
25、在一个实施例中，所述三相分体隔离开关操作产生的电弧所等效的开关弧道电阻的计算公式为：
26、
27、式中，rarc(t)为t时间时三相分体隔离开关操作产生的电弧所等效的开关弧道电阻；r0为击穿前电阻；τ1为击穿过程时间常数；τ2为熄弧过程时间常数；r为燃弧时电阻；t1为时间常数；t为电源充电时间。
28、在一个实施例中，所述三相分体隔离开关操作产生的电弧所等效的电导率的计算公式为：
29、
30、式中，σ为三相分体隔离开关操作产生的电弧所等效的电导率；rarc为三相分体隔离开关操作产生的电弧所等效的开关弧道电阻；l为所等效的开关弧道电阻的长度；s为所等效的开关弧道电阻的截面积；r0为击穿前电阻；τ1为击穿过程时间常数；τ2为熄弧过程时间常数；r为燃弧时电阻；t1为时间常数；t为电源充电时间。
31、根据本专利技术实施例的第三方面，提供了一种gis全波仿真系统。
32、在一个实施例中，所述gis全波仿真系统，用于上述gis全波仿真模型，包括：
33、数据采集计算模块，用于采集并计算所述gis全波仿真模型的母线的电源电压、三相分体隔离开关操作产生的电弧所等效的开关弧道电阻以及电导率；
34、入地电压计算模块，用于根据所述母线的电源电压、所述三相分体隔离开关操作产生的电弧所等效的开关弧道电阻以及电导率，通过基于时域有限积分的电磁场数值计算法，计算各时间段的三相分体隔离开关操作造成的瞬态入地电压；
35、电压抬升确定模块，用于根据各时间段的三相分体隔离开关操作造成的瞬态入地电压的变化情况，得到gis装置入地电压抬升情况。
36、在一个实施例中，所述母线的电源电压计算公式为：
37、
<本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种GIS全波仿真模型，其特征在于，包括：多个GIS线路连接单元，其中，每个GIS线路连接单元包括：
2.根据权利要求1所述的GIS全波仿真模型，其特征在于，所述中心导杆与所述GIS壳体为同轴分布，且所述中心导杆与所述三相电压母线、所述三相分体隔离开关、所述三相分体断路器以及所述三相分支端串联连接。
3.根据权利要求1所述的GIS全波仿真模型，其特征在于，多个GIS线路连接单元之间错位且平行布置。
4.根据权利要求3所述的GIS全波仿真模型，其特征在于，每个GIS线路连接单元呈F形结构，其中，所述GIS三相分体开关位于所述母线的一侧，所述GIS分支端与所述母线错位垂直布置。
5.根据权利要求1所述的GIS全波仿真模型，其特征在于，所述母线的外部、所述GIS三相分体开关的外部以及所述GIS分支端的外部之间通过三通管道连接。
6.根据权利要求1所述的GIS全波仿真模型，其特征在于，所述三相分支端包括套管支架，所述套管支架上设置有出线套管，所述出线套管的端部设置有均压环。
7.根据权利要求6所述的GIS全波仿真
8.根据权利要求7所述的GIS全波仿真模型，其特征在于，所述电磁屏蔽罩包括中间屏蔽层和接地屏蔽层，所述中间屏蔽层与所述接地屏蔽层之间通过绝缘介质连接。
9.根据权利要求1所述的GIS全波仿真模型，其特征在于，所述三相电压母线的电源的充电函数为升余弦函数。
10.一种GIS全波仿真方法，其特征在于，用于权利要求1-9中任意一项所述的GIS全波仿真模型，包括：
11.根据权利要求10所述的GIS全波仿真方法，其特征在于，所述母线的电源电压计算公式为：
12.根据权利要求10所述的GIS全波仿真方法，其特征在于，所述三相分体隔离开关操作产生的电弧所等效的开关弧道电阻的计算公式为：
13.根据权利要求10所述的GIS全波仿真方法，其特征在于，所述三相分体隔离开关操作产生的电弧所等效的电导率的计算公式为：
14.一种GIS全波仿真系统，其特征在于，用于权利要求1-9中任意一项所述的GIS全波仿真模型，包括：
15.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求10至13中任一项所述的方法的步骤。
16.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求10至13中任一项所述的方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种gis全波仿真模型，其特征在于，包括：多个gis线路连接单元，其中，每个gis线路连接单元包括：
2.根据权利要求1所述的gis全波仿真模型，其特征在于，所述中心导杆与所述gis壳体为同轴分布，且所述中心导杆与所述三相电压母线、所述三相分体隔离开关、所述三相分体断路器以及所述三相分支端串联连接。
3.根据权利要求1所述的gis全波仿真模型，其特征在于，多个gis线路连接单元之间错位且平行布置。
4.根据权利要求3所述的gis全波仿真模型，其特征在于，每个gis线路连接单元呈f形结构，其中，所述gis三相分体开关位于所述母线的一侧，所述gis分支端与所述母线错位垂直布置。
5.根据权利要求1所述的gis全波仿真模型，其特征在于，所述母线的外部、所述gis三相分体开关的外部以及所述gis分支端的外部之间通过三通管道连接。
6.根据权利要求1所述的gis全波仿真模型，其特征在于，所述三相分支端包括套管支架，所述套管支架上设置有出线套管，所述出线套管的端部设置有均压环。
7.根据权利要求6所述的gis全波仿真模型，其特征在于，所述出线套管内设有电磁屏蔽罩，所述电磁屏蔽罩与所述出线套管之间同轴设置。
8.根据权利要求7所述的gis全波仿真模型，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：颜庆，曹志伟，王安东，王继豪，郭俊，贾文达，和少寅，谢彦召，丁俊齐，李明，许金阳，刘国强，郝亚楠，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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