MultipleRun组件的应用：操作电压下的优势

Multiple Run组件的作用主要是为了模拟真实情况下超高压交流系统中断路器开合闸的三相不同期性,形成记录有所研究的各种输出数据的文件,并计算最大值、最小值以及2%统计值。

1.Multiple Run组件模拟统计过电压

在同一个系统内重复同一种操作,每次操作时所发生的操作过电压倍数在很大范围内变化,因而操作过电压具有统计特性,与断路器的构造和系统参数等随机因素有关。根据正态分布的“3σ规则”,在绝缘配合中使用的2%统计过电压(U 2%),其概率定义是P(U＞U 2%)=0.02,即置信概率水平在98%内的过电压值,其U 2%可用下式计算

式中:U mean为过电压平均值;σ为过电压分布标准差。

在Multiple Run组件中计算过电压是通过多次仿真从而计算统计过电压的,如图5-5所示参数设置。Multiple Run组件输出一个样本数为120并且在0.46～0.48s内平均分布的序列,即在0.46～0.48s内随机运行120次。计算完毕后,Multiple Run组件将输出一个文档,记录所有计算的时间序列和计算的结果,并对所有计算结果作统计计算。

2.Multiple Run组件模拟三相不同期合闸

断路器的三相合闸不同期性是指断路器的每一相在收到合闸信号后具体合闸时间是有差异的,其概率模型可以使用三相触头合闸的平均时间t 0与各相触头的实际合闸时间t j对t 0的偏离Δt j来表示,具体关系如下式所示

式中:t 0由断路器的性能参数决定,Δt j在(-Δt m,Δt m)内服从正态分布。

等效模型中,在三相同期合闸时间的基础上,加上时间偏移量,对断路器的三相合闸时间做出调整,使得断路器三相不在同一时刻合闸,仿真断路器的三相不同期性。

图5-5　Multiple Run组件参数设置

三相不同期合闸时,BTD是在0.46～0.48s均匀分布的时间序列,由Multiple Run组件输出;BAT、BBT、BCT是在-0.0015～0.0015s内服从正态分布的时间序列,由Multiple Run组件输出;信号A、B、C为断路器A、B、C三相合闸的时间命令,它们是在BTD信号的基础上,分别加上了BAT、BBT、BCT的时间偏移。三相不同期合闸时Multiple Run组件参数设置如图5-6和图5-7所示。

图5-6　三相不同期合闸模型参数设置(一)

(www.xing528.com)

图5-7　三相不同期合闸模型参数设置(二)

图5-6所示Multiple Run参数设置为:输出BDT、BAT、BBT和BCT时间序列,BDT序列为平均分布,BAT、BBT和BCT序列为正态分布。

图5-7所示的Multiple Run参数设置为:变量2(即BAT时间序列)是在-0.0015～0.0015s内服从正态分布。

3.单相重合闸的建模方式实例

重合闸的建模方式很多,下面介绍一种简单的基于PSCAD软件的单相重合闸建模方式,实例设置如图5-8所示。断路器的设置:Time of First Breaker Operation:L6A(随机的);Time of Second Breaker Operation:L6A2(L6A+0.6S);单相接地故障的设置:Time to apply Fault:L6FT(L6A-0.06S),Duration of Fault:0.2S。

图5-8　三相重合闸的PSCAD建模方式之一

4.Multiple Run组件抽样次数分析

由于操作过电压具有一定的统计性,因而在工程计算中需要考虑这种特性,这里采用蒙特卡洛法分析计算操作过电压。蒙特卡洛法基本思想是在需要得到某随机实验的概率时,可以通过随机抽样来实现,当抽样次数足够多时,就可以将统计结果作为随机实验的近似解答。蒙特卡洛法已被多次应用于操作过电压的计算,利用蒙特卡洛法分析操作过电压时需要按照随机变量的分布规律对随机变量取不同的抽样值,按照工程可接受的计算精度,进行大量的仿真计算。

为了描述抽样计算次数对所研究问题的影响程度,这里在保证其他条件完全一样的情况下,只改变抽样计算次数,对其中几种典型算例分别进行了120次、240次和480次的计算,计算结果见表5-3。

表5-3　抽样计算次数分别为120、240、480时同种算例计划合闸过电压的计算结果

续表

① 表示合闸电阻接入时间为8ms。

从表5-3分析可知,同一模型算例在不同计算次数下所得操作过电压统计值虽略有差异,但变化幅度较小,因而可判断采用120次的计算仿真对分析和计算各种操作过电压的性质和变化规律上没有本质的影响。因此,本文在接下来的计算中都采用120次的连续抽样来仿真。