真空断路器投切电抗器过电压水平的自动建模分析方法

摘要

本发明公开了一种真空断路器投切电抗器过电压水平的自动建模分析方法，包括1）建立真空断路器投切电抗器过电压水平的分析模型；2）管理分析模型；3）过电压水平计算；4）输出显示。本发明的空断路器投切电抗器过电压水平的自动建模分析方法，通过设置少量参量及选择计算条件，便可自动建立分析模型，为开展真空断路器投切电抗器过电压提供分析平台，具有良好人机交互界面，操作方便，在真空断路器投切电抗器操作过电压水平计算分析中发挥主要作用，具有良好的应用前景。

说明书

技术领域

本发明涉及一种真空断路器投切电抗器过电压水平的自动建模分析方法，属于高电压输变电技术领域。

背景技术

目前，真空断路器以其很强的灭弧能力受到广泛的应用，但正因为其的灭弧能力太强，在灭弧的同时，会带来截流过电压的产生，真空断路器的主要负载有电感性设备和电容型设备，开断过电压主要是断路器真空电弧的截流和重燃。一方面真空断路器开断感性小电流时，电感性设备在熄弧时存储了能量，可在负载端振荡或转化为对地电容上的过电压；另一方面，开断过程中电弧的重燃，使断路器触头流过高频电流，从而引起过电压，在真空断路器拉开电抗器时，易发生过电故障，损坏周围开关柜等设备，直接影响系统安全稳定运行，我们知道减小真空断路器的截流值是解决和防止截流过电压产生的关键，因此为了保护电力系统的安全运行，研究真空断路器的操作过电压具有重要意义，真空断路器操作过电压在实际运行中不可避免，使用真空断路器就需要解决真空断路器、电抗器及其过电压保护配置之间的绝缘配合关系，而真空断路器投切电抗器过电压水平的分析计算则是解决这类问题的第一步。

目前，研究分析真空断路器的过电压水平的分析计算的软件主要有：EMTP/ATP、EMTDC/PSCAD等，这些软件为英文界面，使用时需要掌握设备参数和各类软件模块功能及设置要求，对使用人员要求较高，过电压计算分析工作具有局限性。真空断路器模型使用时根据需要可以设置为自然过零关断或者任意电流值关断，EMTDC/PSCAD软件中断路器模块设置选项较多，操作较麻烦；而EMTP/ATP中无直接的截流设置，需自行搭建逻辑判断模块。

因此建立一种用于真空断路器投切电抗器过电压水平的自动建模分析方法，是当前急需解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术中分析真空断路器投切电抗器过电压的方法，配置复杂，操作麻烦，需要人工搭建逻辑判断模块的问题。本发明提供的真空断路器投切电抗器过电压水平的自动建模分析方法，通过设置少量参量及选择计算条件，便可自动建立分析模型，为开展真空断路器投切电抗器过电压提供分析平台，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种真空断路器投切电抗器过电压水平的自动建模分析方法 ，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（1）建立真空断路器投切电抗器过电压水平的分析模型

基于EMTP、EMTDC的内核程序进行二次开发，选取自动建模的参数；根据选取自动建模的参数，建立真空断路器投切电抗器过电压水平的分析模型；

步骤（2）管理分析模型

根据计算分析需要，选择对截流过电压或重燃过电压水平进行计算； 

步骤（3）过电压水平计算

若根据步骤（2）的选择，计算截流过电压或重燃过电压；

步骤（4）输出显示

展示步骤（3）的计算结果，所述计算结果包括表格数字和相应的电压、电流波形的变化曲线。

前述的真空断路器投切电抗器过电压水平的自动建模分析方法 ，其特征在于：所述自动建模的参数包括真空断路器投切电抗器的系统电压、电抗器容量、真空断路器截流值。

前述的真空断路器投切电抗器过电压水平的自动建模分析方法，其特征在于：所述计算截流过电压或重燃过电压包括计算给定截流值下的真空断路器投切电抗器过电压水平或计算给定重燃时间下的重燃过电压水平；根据需要计算单次设定截流值的截流过电压水平或多任务计算不同截流值下的截流过电压水平；根据设定重燃时间计算重燃过电压水平或设定时间范围及步长，计算给定范围内最大重燃过电压水平。

本发明的有益效果是：本发明的真空断路器投切电抗器过电压水平的自动建模分析方法，通过设置少量参量及选择计算条件，便可自动建立分析模型，为开展真空断路器投切电抗器过电压提供分析平台，且经过仿真分析测试，采用本方法的建模分析，具有良好人机交互界面，操作方便，计算结果与EMTP/ATP、EMTDC/PSCAD软件分析，所得结果一致，在真空断路器投切电抗器操作过电压水平计算分析中发挥主要作用，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的真空断路器投切电抗器过电压水平的自动建模分析方法运行平台的系统框图。

图2是本发明的一实施例在某20kV母线投切电抗器时重燃过电压波形。

图3是本发明的一实施例在某20kV母线并联不同电容器时投切电抗器时过电压变化曲线。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

本发明的真空断路器投切电抗器过电压水平的自动建模分析方法，通过设置少量参量及选择计算条件，便可自动建立分析模型，为开展真空断路器投切电抗器过电压提供分析平台，且经过仿真分析测试，采用本方法的建模分析，具有良好人机交互界面，操作方便，计算结果与EMTP/ATP、EMTDC/PSCAD软件分析，所得结果一致，在真空断路器投切电抗器操作过电压水平计算分析中发挥主要作用，如图1所示，具体包括以下步骤，

步骤（1）建立真空断路器投切电抗器过电压水平的分析模型

基于EMTP、EMTDC的内核程序进行二次开发，具有良好的交互界面，选取自动建模的参数；根据选取自动建模的参数，包括真空断路器投切电抗器的系统电压、电抗器容量、真空断路器截流值、建立真空断路器投切电抗器过电压水平的分析模型；

步骤（2）管理分析模型

操作过电压计算模块，根据计算分析需要，选择对截流过电压或重燃过电压水平进行计算； 

步骤（3）过电压水平计算

若根据步骤（2）的选择，计算截流过电压或重燃过电压，包括计算给定截流值下的真空断路器投切电抗器过电压水平或计算给定重燃时间下的重燃过电压水平；根据需要计算单次设定截流值的截流过电压水平或多任务计算不同截流值下的截流过电压水平；根据设定重燃时间计算重燃过电压水平或设定时间范围及步长，计算给定范围内最大重燃过电压水平；

步骤（4）输出显示

展示步骤（3）的计算结果，通过计算结果显示模块可展示单次计算结果，也可展示为某个参量变化带来的影响分析，计算结果可显示为所需格式的表格数字，也可显示相应的电压、电流波形或者变化曲线。

下面具体介绍根据上述方法的实施例：

本实施例中：系统母线电压为20kV，电抗器为0.106H，使用本方法开展操作过电压计算，如图2所示，为投切电抗器时母线重燃过电压波形，其母线上电压在断路器重燃时有局部振荡现象，重燃时刻不同，过电压水平也不一样；如图3所示，为母线并联不同电容时，真空断路器拉开电抗器截流过电压变化曲线，由计算可知，并联电容器后可有效降低电抗器两端的截流过电压值，并联电容值越大，对应过电压值越小，当电容值大于0.2uF以后，过电压值基本保持不变。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。