[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

说明书

本发明公开了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: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；利用所述数字电路仿真模型输出模拟电气量，根据故障发展过程，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模拟及其电气特性变化的展示及还原。利用计算仿真的动态实时波形数据对有关故障监测和保护装置的监测原理、功能进行验证，对监测技术及其装置的可靠、准确性进行测试及检验，可以在实验室环境下进行匝间短路故障监测或保护装置的原理及性能的模拟试验。

技术领域

本发明涉及电力故障模拟仿真技术领域，尤其涉及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。

背景技术

在输电、配电网络的无功补偿系统中，通过采用分组可投切的并联补偿电容器组(以下简称并容)。1000kV特高压变电站通常在变压器第三绕组采用110kV 电压等级配置分组约180Mvar～240Mvar的并容,500kV超高压变电站通常在变压器第三绕组采用66kV或35kV电压等级配置分组约45Mvar～60Mvar的并容， 220kV及110kV变电站也按照就地补偿原则在变压器的低压绕组配置合适容量的并容，用以补偿无功潮流，提高功率因数，控制并稳定电压水平。通常典型标准化设计对于并容的一部分分组配置12％串抗率的串联电抗器，另外一部分则配置5～6％串抗率的串联限流电抗器。限流串抗用以限制频繁投切的并容涌流，其中配置12％串抗率串联电抗器的并容组，同时兼顾抑制配有5～6％串抗率串抗并容组对电力系统的3次谐波的放大作用，因此，在投切顺序上总是12％串抗率并容组先投并且最后退出，防止由于5～6％串抗率并容的单独运行造成3次谐波的放大。户外变电站并容的串抗通常采用干式空心电抗器。干式空心电抗器，无论并抗或串抗，其主要故障为股间短路、匝间短路和表面闪络放电等。

为了避免变压器或电抗器在使用过程中出现故障，现对电抗器和变压器的故障产生原因以及故障发生过程进行模拟仿真，从而能辅助工作人员及时判断故障的产生原因，切断故障源，了解故障的发生趋势，避免造成更大的损失。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供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，模拟基于匝间故障时线匝短路处的电弧燃烧放电特性具有随工频周期具有短路出现电弧燃烧---过零关断、电弧熄灭---延迟开通、电弧重燃的反复过程特性。建立计算机数字模拟电路模型，并利用模型进行模拟计算再并进行有关故障过程的动态特性还原及重现，特别是还原并揭示并容组串抗匝间短路后出现了稳定的3、5次谐波电流的独特特性及其机理，并利用计算仿真的动态实时波形数据对有关故障监测和保护装置的监测原理、功能进行验证，对监测技术及其装置的可靠、准确性进行测试及检验，可以在实验室环境下进行匝间短路故障监测或保护装置的原理及性能的模拟试验。

为了实现上述目的，本发明的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，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，根据故障发展过程，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。

进一步优选的，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；