一种高压容性直接试验的回路参数计算方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高压容性直接试验的回路参数计算方法及系统，本发明专利技术在单个电容器组开合试验的回路参数计算方法中，基于试验方式构建被试断路器断口电压标幺值与时间的关系模型，计算不同振幅系数下的K值，从而计算调频支路参数，使恢复电压起始部分的包络线满足标准要求，计算过程和计算结果精确，不需要人为调整；在背靠背电容器组开合试验的回路参数计算方法中，将标准恢复电压峰值、涌流阻尼电阻和标准涌流峰值和频率纳入综合考虑，计算过程和计算结果精确，不需要人为调整。

【技术实现步骤摘要】
一种高压容性直接试验的回路参数计算方法及系统
本专利技术涉及一种高压容性直接试验的回路参数计算方法及系统，属于高电压试验

技术介绍
交流断路器的容性电流开合性能是其最重要的性能之一。我国从二十世纪七十年代开始研究交流断路器容性电流开合试验，至今已经可以在试验室完成550kV电压等级断路器整极容性电流开合试验。国内外各个试验室根据各自的试验回路参数和设备性能选择满足标准要求的直接或合成试验方法。各个试验站由于设备限制，对72.5kV及以上电压等级的断路器均进行单相试验。单相容性电流开合试验首选直接试验，即电压电流均由同一个电源提供。容性开合试验根据开断负载类型可分为LC(线路充电电流开合试验)、CC(电缆充电电流开合试验)和BC(电容器组电流开合试验)三种试验方式，但试验室大多使用集中电容器组来全部代替线路和电缆负载，因此在选择试验回路和计算参数时试验方式LC和CC可参考试验方式BC。单相电容器组开合试验(BC)包括单个电容器组或背靠背电容器组的开合试验。单个电容器组开合试验的回路原理图见图1(a)、图1(b)。被试断路器TB开断容性电流后，两端承受的恢复电压应满足图3(a)和(b)的要求。回路参数计算方法主要在于调频支路(R0-C0，R0、C0分别为调频支路的电阻和电容)的准确计算，使得预期恢复电压的初始部分保持从原点到(t1s,u1s)(见图3(b))点组成的线段以下。目前的计算方法均为：根据试验方式和振幅系数Kaf，计算实际起始恢复电压包络线u1-t1与无阻尼振荡包络线Ls-C0(Ls为试验回路中的等效电感)的比值，从而得到Ls-C0的振荡频率。由于Ls已知，则可计算得到C0和R0的参数。但目前已有资料仅给出了Kaf＝1.4时的K值，参数计算结果仍需要人工微调。背靠背电容器组开合试验的回路原理图见图2(a)、图2(b)。被试断路器TB关合容性电流时，流过TB的电流应满足频率接近4250Hz、峰值达到20kA的要求，TB开断容性电流后，两端承受的恢复电压也应满足图3(a)和(b)的要求。由于涌流支路电容量大，恢复电压的初始部分自动会保持在包络线u1s-t1s之下，因此试验的回路参数计算方法主要在于涌流支路L1-C1(L1、C1分别为涌流支路的电感和电容)和负载支路Rd-L2-C2的准确计算。目前关于涌流支路的计算方法为：通过建立关于涌流频率、开断电流和回路原理的方程组，确定负载电容C2、负载支路电感L2、涌流支路电感C1和涌流支路电容C1的参数。但未将标准恢复电压峰值、涌流阻尼电阻和标准涌流峰值纳入综合考虑，且需要人为调整。
技术实现思路
本专利技术提供了一种高压容性直接试验的回路参数计算方法及系统，解决了
技术介绍
中披露的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种高压容性直接试验的回路参数计算方法，包括单个电容器组开合试验的回路参数计算方法和背靠背电容器组开合试验的回路参数计算方法；单个电容器组开合试验的回路参数计算方法，具体如下：响应于被试断路器开断，根据试验方式，构建被试断路器断口电压标幺值与时间的关系模型；根据关系模型、与关系模型对应曲线相切的过原点直线、过电压标幺值峰值的水平线，计算实际起始恢复电压包络线与无阻尼振荡包络线的比值K；其中电压标幺值峰值等于被试断路器断口初始恢复电压振幅系数；根据K值，计算单个电容器组开合试验回路参数；背靠背电容器组开合试验的回路参数计算方法，具体如下：根据被试断路器的开断电流、标准恢复电压峰值、工频频率和标准涌流频率，构建涌流支路电容和负载支路电容的关系模型；根据标准涌流频率、标准涌流峰值和标准试验电压，计算初始的涌流支路电感与负载支路电感之和L；根据关系模块、L，计算涌流支路电容、负载支路电容、试验回路等效电源电压、涌流阻尼电阻和实际涌流峰值，响应于实际涌流峰值不位于预设范围内，则根据预设步长调整L，重复该步骤，直到实际涌流峰值位于预设范围内，得到背靠背电容器组开合试验回路参数。被试断路器断口电压标幺值与时间的关系模型为，其中，ω0为无阻尼角频率，ω为有阻尼角频率，δ、β为计算过程中定义的变量，u1_d(t)为被试断路器断口电压标幺值，t为时间，R0、C0分别为调频支路中的电阻和电容，Ls为试验回路等效后的等效电感，其中，KT为升压变高压侧与低压侧的变比，LL、LH为试验回路等效前升压变低压侧回路电感和高压侧回路电感，Ug为电源电压，f为工频电源频率，Kc为容性系数，Ur为被试断路器额定电压，Ic为被试断路器开断电流，ktype为试验方式。根据关系模型、与关系模型对应曲线相切的过原点直线、过电压标幺值峰值的水平线，计算实际起始恢复电压包络线与无阻尼振荡包络线的比值K，具体过程为，根据关系模型，计算电压标幺值到达峰值的时间td_p；计算td_p和无阻尼振荡半周期时间的比值KP1；获取关系模型对应曲线与过原点直线的切点坐标；根据切点坐标，获取过原点直线与过电压标幺值峰值水平线的交点坐标；计算交点坐标对应时间与td_p的比值KP2；根据KP1、KP2，计算实际起始恢复电压包络线与无阻尼振荡包络线的比值K。试验回路参数包括调频支路中的电阻和电容，计算公式为，其中，Ls为试验回路等效后的等效电感，R0、C0分别为调频支路中的电阻和电容，参数ω为有阻尼角频率，为计算过程中定义的变量，t1为实际的恢复电压起始部分包络线电压值对应的时间。涌流支路电容和负载支路电容的关系模型公式为，其中，C2、C1分别为负载支路电容和涌流支路电容，f为工频频率，Ls为试验回路等效后的等效电感，ucs为标准恢复电压峰值，Ic为被试断路器的开断电流，fds为标准涌流频率。试验回路参数包括，调整到最后的L；将调整到最后的L带入关系模型，获得的涌流支路电容和负载支路电容；将涌流支路电容和负载支路电容带入等效电源计算公式，获得的试验回路等效电源电压；将调整到最后的L、涌流支路电容和负载支路电容带入涌流阻尼计算公式，获得的涌流阻尼电阻。等效电源计算公式，Us＝UA-UA·2πf·(C1+C2)·2πf·Ls其中，Us为试验回路等效电源电压，C2、C1分别为负载支路电容和涌流支路电容，f为工频频率，Ls为试验回路等效后的等效电感，UA为被试断路器闭合时涌流支路电压；涌流阻尼计算公式为，其中，Rd为涌流阻尼电阻，Kd为标准阻尼系数，参数一种高压容性直接试验的回路参数计算系统，包括单个电容器组开合试验的回路参数计算系统和背靠背电容器组开合试验的回路参数计算系统；单个电容器组开合试验的回路参数计算系统包括，第一关系模型构建模块：响应于被试断路器开断，根据试验方式，构建被试断本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压容性直接试验的回路参数计算方法，其特征在于：包括单个电容器组开合试验的回路参数计算方法和背靠背电容器组开合试验的回路参数计算方法；/n单个电容器组开合试验的回路参数计算方法，具体如下：/n响应于被试断路器开断，根据试验方式，构建被试断路器断口电压标幺值与时间的关系模型；/n根据关系模型、与关系模型对应曲线相切的过原点直线、过电压标幺值峰值的水平线，计算实际起始恢复电压包络线与无阻尼振荡包络线的比值K；其中电压标幺值峰值等于被试断路器断口初始恢复电压振幅系数；/n根据K值，计算单个电容器组开合试验回路参数；/n背靠背电容器组开合试验的回路参数计算方法，具体如下：/n根据被试断路器的开断电流、标准恢复电压峰值、工频频率和标准涌流频率，构建涌流支路电容和负载支路电容的关系模型；/n根据标准涌流频率、标准涌流峰值和标准试验电压，计算初始的涌流支路电感与负载支路电感之和L；/n根据关系模块、L，计算涌流支路电容、负载支路电容、试验回路等效电源电压、涌流阻尼电阻和实际涌流峰值，响应于实际涌流峰值不位于预设范围内，则根据预设步长调整L，重复该步骤，直到实际涌流峰值位于预设范围内，得到背靠背电容器组开合试验回路参数。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高压容性直接试验的回路参数计算方法，其特征在于：包括单个电容器组开合试验的回路参数计算方法和背靠背电容器组开合试验的回路参数计算方法；
单个电容器组开合试验的回路参数计算方法，具体如下：
响应于被试断路器开断，根据试验方式，构建被试断路器断口电压标幺值与时间的关系模型；
根据关系模型、与关系模型对应曲线相切的过原点直线、过电压标幺值峰值的水平线，计算实际起始恢复电压包络线与无阻尼振荡包络线的比值K；其中电压标幺值峰值等于被试断路器断口初始恢复电压振幅系数；
根据K值，计算单个电容器组开合试验回路参数；
背靠背电容器组开合试验的回路参数计算方法，具体如下：
根据被试断路器的开断电流、标准恢复电压峰值、工频频率和标准涌流频率，构建涌流支路电容和负载支路电容的关系模型；
根据标准涌流频率、标准涌流峰值和标准试验电压，计算初始的涌流支路电感与负载支路电感之和L；
根据关系模块、L，计算涌流支路电容、负载支路电容、试验回路等效电源电压、涌流阻尼电阻和实际涌流峰值，响应于实际涌流峰值不位于预设范围内，则根据预设步长调整L，重复该步骤，直到实际涌流峰值位于预设范围内，得到背靠背电容器组开合试验回路参数。


2.根据权利要求1所述的一种高压容性直接试验的回路参数计算方法，其特征在于：被试断路器断口电压标幺值与时间的关系模型为，















其中，ω0为无阻尼角频率，ω为有阻尼角频率，δ、β为计算过程中定义的变量，u1_d(t)为被试断路器断口电压标幺值，t为时间，R0、C0分别为调频支路中的电阻和电容，Ls为试验回路等效后的等效电感，






其中，KT为升压变高压侧与低压侧的变比，LL、LH为试验回路等效前升压变低压侧回路电感和高压侧回路电感，Ug为电源电压，f为工频电源频率，Kc为容性系数，Ur为被试断路器额定电压，Ic为被试断路器开断电流，ktype为试验方式系数。


3.根据权利要求1所述的一种高压容性直接试验的回路参数计算方法，其特征在于：根据关系模型、与关系模型对应曲线相切的过原点直线、过电压标幺值峰值的水平线，计算实际起始恢复电压包络线与无阻尼振荡包络线的比值K，具体过程为，
根据关系模型，计算电压标幺值到达峰值的时间td_p；
计算td_p和无阻尼振荡半周期时间的比值KP1；
获取关系模型对应曲线与过原点直线的切点坐标；
根据切点坐标，获取过原点直线与过电压标幺值峰值水平线的交点坐标；
计算交点坐标对应时间与td_p的比值KP2；
根据KP1、KP2，计算实际起始恢复电压包络线与无阻尼振荡包络线的比值K。


4.根据权利要求1所述的一种高压容性直接试验的回路参数计算方法，其特征在于：试验回路参数包括调频支路中的电阻和电容，计算公式为，






其中，Ls为试验回路等效后的等效电感，R0、C0分别为调频支路中的电阻和电容，参数ω为有阻尼角频率，为计算过程中定义的变量，t1为实际的恢复电压起始部分包络线电压值对应的时间。


5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玲，洪深，陈勇，汪海波，郑占锋，胡冠，瞿哲奕，陈明亮，
申请(专利权)人：南瑞集团有限公司，国网电力科学研究院有限公司，国网电科院检测认证技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32