[发明专利]基于串抗电弧性匝间短路激发3、5次谐波电流的建模仿真方法

权利要求书

1.一种基于串抗电弧性匝间短路激发3、5次谐波电流的建模仿真方法，其特征在于，包括如下步骤:

S1、根据串抗电弧性匝间短路时的电流燃弧过程及电路原理，建立数字电路仿真模型；

S2、利用所述数字电路仿真模型，模拟故障发展过程，在数字电路仿真模型中，按照比例阶梯单元或非等比例阶梯式单元组合进行电路等值模拟，完成串抗电弧性匝间短路的动态过程、电气特性变化的展示及故障案例的还原模拟。

2.根据权利要求1所述的基于串抗电弧性匝间短路激发3、5次谐波电流的建模仿真方法，其特征在于，所述数字电路仿真模型包括电力系统等值模拟部分、变电站及电容器组等值模拟部分以及影响系统谐波特性的直流换电站交流系统的滤波器组等值模拟部分；

其中，所述电力系统等值模拟部分包括发电机、理想型双绕组升压变压器、

所述变电站等值模拟部分包括降压变压器和可投切并联电容器组；所述发电机用于提供稳定电压，所述理想型双绕组升压变压器用于对所述稳定电压进行升压，达到供电标准；

所述降压变压器用于对电力系统中升压变压器输入的高压进行降压，所述可投切并联电容器组包括串联电抗器和电容器；将串联电抗器的线圈上设置发展性故障匝数扩大的匝间短路故障模拟，在进行短路模拟时按照比例阶梯单元或非等比例阶梯式单元组合等值进行等效，实现短路故障发展初期、中期及后期的模拟。

3.根据权利要求2所述的基于串抗电弧性匝间短路激发3、5次谐波电流的建模仿真方法，其特征在于，在所述数字电路仿真模型中，根据短路匝数造成的短路环流安匝平衡磁通数与整体线圈总安匝数的关系，建立如下所示的实时电磁感应安匝平衡方程：

N12*I1(t)+N2*I2(t)＝0

其中N12为一定匝数的正常匝，即原边匝，I1(t)为线圈穿越实时电流，即原边电流；N2为短路匝数，即副边匝，I2(t)为短路环实时电流，即副边电流。

4.根据权利要求3所述的基于串抗电弧性匝间短路激发3、5次谐波电流的建模仿真方法，其特征在于，根据电弧燃烧时，实时安匝平衡后局部线圈电感消失，电弧熄灭时，实时局部线圈电感恢复；从原边二端口进行等值电路参数等值，则等值电阻有如下表达公式：

其中：Rs为单匝电阻，R12为端口原边等值电阻，I1为线圈穿越电流，I2为短路环电流，N2为短路匝数。

5.根据权利要求2所述的基于串抗电弧性匝间短路激发3、5次谐波电流的建模仿真方法，其特征在于，所述比例阶梯单元或非等比例阶梯式单元包括多组串联在一起的故障串抗等值电路，其中，所述故障串抗等值电路包括匝间短路损失串抗等值电感、可调的匝间短路环流损耗等值电阻以及模拟电弧燃弧熄灭重燃过程的双向短路电弧控制晶闸管；所述模拟电弧燃弧熄灭重燃过程的双向短路电弧控制晶闸管与匝间短路环流损耗等值电阻串联后，作为整体并联连接在匝间短路损失串抗等值电感两端。

6.根据权利要求5所述的基于串抗电弧性匝间短路激发3、5次谐波电流的建模仿真方法，其特征在于，采用所述双向短路电弧控制晶闸管触发角度的不同控制正负半波的分别开通及关断时续及持续时间，模拟正负半波电弧性短路的电弧熄灭后重燃特性变化；用可调的匝间短路环流损耗等值电阻模拟匝间短路后环流产生有功损耗等值电阻的特性，匝间短路损失串抗等值电感模拟匝间短路不断扩大后电感损失变大的特性。