[发明专利]断路器短路开断电压及电流波形生成及参数获取方法

权利要求书

1.一种断路器短路开断电压及电流波形生成及参数获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)基于电力网络的实际运行情况，将电网动态分割为内部区域和外部区域，计算内部区域断路器所在节点的正序电抗X₁、正序电阻R₁、零序电抗X₀。取节点的电源电压U_S＝1.05U_N，U_N为标称电压，设定A、B、C相的电源电压为：

式中，ω＝2πf，f为频率，a为A相电压的起始相位角。电路三相平衡，中性点的电压为u_e(t)＝u_A(t)+u_B(t)+u_C(t)＝0。假设在t＝0时刻发生三相短路故障，根据式(1)，可以得出A相、B相、C相的短路电流为：

式中，I_S＝U_S/(R₁+jX₁)，为回路功率因数角，τ为直流时间常数。断路器的预期开断时刻t_open，可求得第一开断极R相及过零时刻t_R和第二开断极S相及第三开断极T相。

2)R相开断后，S、T相的电压和电流的状态方程为：

式中，R＝R₁。求解式(3)，可以得出S、T相的电流i_S(t)、i_T(t)。中性点的电压为

3)由步骤2求解得到的i_S(t)、i_T(t)，可以得出第二开断极S的过零时刻为t_S。S相开断后，T相的电压和电流的电路方程为：

求解式(4)，可以得出T相的电流i_T(t)。中性点的电压为

4)由步骤3求解得到的i_T(t)，可以得出第三开断极T的过零时刻t_T。T相开断后，R、S、T相的电流为零。中性点的电压为u_e(t)＝0。

5)在开断过程中，A、B、C相断路器断口间的工频电压U_{_prA}、U_{_prB}、U_{_prC}由电源电压和中性点电压差分获得，即：

。

2.根据权利要求1所述的断路器短路开断电压及电流波形生成及参数获取方法，其特征在于：步骤1)～步骤5)中，应用三相等效电路进行电气参数及波形计算，在等效电路的中性点与地之间引入中性点接地电抗X_e，即：

式中，k_pp为首开极系数。首开极系数

3.根据权利要求1所述的断路器短路开断电压及电流波形生成及参数获取方法，其特征在于：步骤1)中，在数据库中获取节点所在断路器的分闸时间t_o和最短燃弧时间t_arcmin，继电保护动作时间为t_b，则断路器的最小开断时间为：

t_openmin＝t_o+t_arcmin+t_b (7)

A、B、C三相电流见式(2)所，当t≥t_openmin时，第一个电流过零点所在的相定义为R相，对应的开断时刻为t_R。第二、第三开断相定义为S、T相，R、S、T相和A、B、C相的映射向量为n＝[n₁n₂ n₃]，当n₁＝1时，n₂＝3、n₃＝2；当n₁＝2时，n₂＝1、n₃＝3；当n₁＝3时，n₂＝2、n₃＝1。其中，1映射A相，2映射B相，3映射C相。