本發(fā)明涉及高壓電纜故障仿真，具體而言，涉及一種高壓電纜潛供電弧的仿真方法、仿真裝置、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)、處理器和仿真系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著城市化進(jìn)程的加速，鑒于架空線輸電方式對輸電空間的需求頗高，其已逐漸對城市的規(guī)劃及發(fā)展產(chǎn)生影響。而高壓電纜因具備占地空間小、供電可靠性強(qiáng)、能夠優(yōu)化市容市貌等優(yōu)勢，業(yè)已成為輸配電網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備，并獲得愈發(fā)廣泛的應(yīng)用。正因如此，在城市市區(qū)之外依舊采用架空線輸電方式，于城市內(nèi)部則運(yùn)用高壓電纜輸電方式。這一轉(zhuǎn)變致使原本的架空線線路演變成“架空線-電纜”混合線路，給現(xiàn)存的繼電保護(hù)方式帶來更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

2、由于電纜的絕緣系統(tǒng)不具備自恢復(fù)能力，所以在電纜上不可使用自動(dòng)重合閘裝置。然而，對于此類混合線路，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，如gb/t?34122-2017、dl/t?559-2018、dl/t5506-2015等，均未禁止使用自動(dòng)重合閘，而是提出需依據(jù)電纜段的實(shí)際狀況加以具體考量。為提升系統(tǒng)的供電可靠性，現(xiàn)有技術(shù)中，運(yùn)行單位在混合線路中會(huì)啟用自動(dòng)重合閘裝置。導(dǎo)致原先在單相重合閘過程中僅會(huì)現(xiàn)身于架空線路上的潛供電弧，也存在一定幾率出現(xiàn)在電纜上，而潛供電弧更長的燃弧時(shí)間會(huì)大幅增加電纜絕緣材料被電弧引燃的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而引發(fā)電纜火災(zāi)。

3、但當(dāng)下針對電纜開展的電弧故障實(shí)驗(yàn)均未將潛供電弧的影響納入考慮范疇，所以以往的電纜電弧故障實(shí)驗(yàn)方案無法針對電纜上出現(xiàn)的潛供電弧展開研究。并且，潛供電弧的產(chǎn)生原理源自單相重合閘過程中其余兩相未被切除的輸電線路所產(chǎn)生的電容電流和感應(yīng)電流。若在實(shí)驗(yàn)過程中依照真實(shí)工況構(gòu)建實(shí)驗(yàn)環(huán)境，無法進(jìn)行仿真。即現(xiàn)有技術(shù)中的電弧故障仿真實(shí)驗(yàn)中缺少對潛供電流的測量，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的高壓電纜存在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的主要目的在于提供一種高壓電纜潛供電弧的仿真方法、仿真裝置、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)、處理器和仿真系統(tǒng)，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中故障仿真方法缺少對潛供電流的模擬，以對應(yīng)仿真結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)的高壓電纜存在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)方面，提供了一種高壓電纜潛供電弧的仿真方法，所述仿真方法用于控制實(shí)驗(yàn)電路，所述實(shí)驗(yàn)電路包括第一支路、第二支路和第三支路，所述第一支路包括高壓電纜，所述高壓電纜目標(biāo)位置的燃弧通道裸露，所述第二支路用于向所述第一支路供電以仿真短路電弧，所述第三支路用于向所述第一支路供電以仿真潛供電弧，所述第二支路與所述第三支路并聯(lián)且所述第二支路和所述第三支路均與所述第一支路串聯(lián)，所述方法包括：構(gòu)建短路電弧模型和潛供電弧模型，所述短路電弧模型用于模擬所述短路電弧的短路電流隨穩(wěn)態(tài)電弧電壓和短路電弧穩(wěn)態(tài)電導(dǎo)的變化趨勢，所述潛供電弧模型用于模擬所述潛供電弧的潛供電流隨潛供電弧長度、電弧電勢差和潛供電弧穩(wěn)態(tài)電導(dǎo)的變化趨勢；獲取目標(biāo)敷設(shè)參數(shù)，根據(jù)所述目標(biāo)敷設(shè)參數(shù)通過所述短路電弧模型模擬所述短路電流的變化趨勢得到第一目標(biāo)曲線，根據(jù)所述第一目標(biāo)曲線確定短路電流峰值，根據(jù)所述目標(biāo)敷設(shè)參數(shù)通過所述潛供電弧模型模擬所述潛供電流的變化趨勢得到第二目標(biāo)曲線，根據(jù)所述第二目標(biāo)曲線確定潛供電流峰值；根據(jù)所述潛供電流峰值控制所述第三支路對所述第一支路進(jìn)行供電，根據(jù)所述短路電流峰值控制所述第二支路對所述第一支路進(jìn)行供電，在所述第二支路接入預(yù)設(shè)時(shí)長的情況下，斷開所述第二支路，記錄所述燃弧通道中目標(biāo)電弧的電壓、電流和電阻直至所述燃弧通道中電弧熄滅，分別得到目標(biāo)電弧的電壓、電流和電阻隨時(shí)間的變化關(guān)系。

3、可選地，構(gòu)建短路電弧模型，包括：獲取所述短路電弧穩(wěn)態(tài)電導(dǎo)、所述短路電流和所述穩(wěn)態(tài)電弧電壓，基于所述短路電弧燃弧過程的物理特性進(jìn)行仿真，得到第一目標(biāo)公式，所述第一目標(biāo)公式用于模擬所述短路電弧的短路電流隨穩(wěn)態(tài)電弧電壓和短路電弧穩(wěn)態(tài)電導(dǎo)的變化趨勢：其中，gp為所述短路電弧的所述短路電弧穩(wěn)態(tài)電導(dǎo)，iarc為所述短路電流，vp為所述穩(wěn)態(tài)電弧電壓，τp為短路電弧時(shí)間常數(shù)，用于表征所述短路電弧持續(xù)時(shí)間，αp為短路電弧時(shí)間常數(shù)系數(shù)，ip為短路電流的峰值，lp為短路電弧長度。

4、可選地，構(gòu)建潛供電弧模型，包括：獲取所述潛供電流、所述潛供電弧長度、所述電弧電勢差和所述潛供電弧穩(wěn)態(tài)電導(dǎo)，基于所述潛供電弧燃弧過程的物理特性進(jìn)行仿真，得到第二目標(biāo)公式，所述第二目標(biāo)公式用于模擬所述潛供電弧的潛供電流隨潛供電弧長度、電弧電勢差和潛供電弧穩(wěn)態(tài)電導(dǎo)的變化趨勢：其中，gs為所述潛供電弧的潛供電弧穩(wěn)態(tài)電導(dǎo)，is_arc為所述潛供電流，larc為所述潛供電弧長度，ust為單位長度對應(yīng)的所述電弧電勢差，τ0為初始時(shí)間常數(shù)，lp為短路電弧長度，larc為所述潛供電弧長度，αs為潛供電弧時(shí)間常數(shù)系數(shù)，τs為潛供電弧時(shí)間常數(shù)，用于表征所述潛供電弧持續(xù)時(shí)間。

5、可選地，根據(jù)所述目標(biāo)敷設(shè)參數(shù)通過所述短路電弧模型模擬所述短路電流的變化趨勢得到第一目標(biāo)曲線，包括：根據(jù)所述短路電弧模型，通過pscad進(jìn)行轉(zhuǎn)換將所述短路電弧等效為等效電阻，所述等效電阻的阻值可變；基于所述目標(biāo)敷設(shè)參數(shù)和所述等效電阻仿真所述短路電流的變化趨勢得到所述第一目標(biāo)曲線。

6、可選地，所述第三支路包括交流電流源、隔離變壓器和第一開關(guān)，根據(jù)所述潛供電流峰值控制所述第三支路對所述第一支路進(jìn)行供電，包括：閉合所述第一開關(guān)，并調(diào)節(jié)所述交流電流源使所述第三支路的輸出電流為所述潛供電流峰值。

7、可選地，所述第二支路包括斷路器、第二開關(guān)、隔離變壓器和沖擊發(fā)電機(jī)，根據(jù)所述短路電流峰值控制所述第二支路對所述第一支路進(jìn)行供電，包括：閉合所述斷路器和所述第二開關(guān)，并調(diào)節(jié)所述沖擊發(fā)電機(jī)使所述第二支路的輸出電流為所述短路電流峰值。

8、可選地，在所述第二支路接入預(yù)設(shè)時(shí)長的情況下，斷開所述第二支路，包括：在所述斷路器處于閉合狀態(tài)，且所述燃弧通道產(chǎn)生融化現(xiàn)象的情況下，斷開所述斷路器。

9、根據(jù)本技術(shù)的另一方面，提供了一種高壓電纜潛供電弧的仿真裝置，所述仿真裝置用于控制實(shí)驗(yàn)電路，所述實(shí)驗(yàn)電路包括第一支路、第二支路和第三支路，所述第一支路包括高壓電纜，所述高壓電纜目標(biāo)位置的燃弧通道裸露，所述第二支路用于向所述第一支路供電以仿真短路電弧，所述第三支路用于向所述第一支路供電以仿真潛供電弧，所述第二支路與所述第三支路并聯(lián)且所述第二支路和所述第三支路均與所述第一支路串聯(lián)，所述裝置包括：構(gòu)建單元，用于構(gòu)建短路電弧模型和潛供電弧模型，所述短路電弧模型用于模擬所述短路電弧的短路電流隨穩(wěn)態(tài)電弧電壓和短路電弧穩(wěn)態(tài)電導(dǎo)的變化趨勢，所述潛供電弧模型用于模擬所述潛供電弧的潛供電流隨潛供電弧長度、電弧電勢差和潛供電弧穩(wěn)態(tài)電導(dǎo)的變化趨勢；獲取單元，用于獲取目標(biāo)敷設(shè)參數(shù)，根據(jù)所述目標(biāo)敷設(shè)參數(shù)通過所述短路電弧模型模擬所述短路電流的變化趨勢得到第一目標(biāo)曲線，根據(jù)所述第一目標(biāo)曲線確定短路電流峰值，根據(jù)所述目標(biāo)敷設(shè)參數(shù)通過所述潛供電弧模型模擬所述潛供電流的變化趨勢得到第二目標(biāo)曲線，根據(jù)所述第二目標(biāo)曲線確定潛供電流峰值；控制單元，用于根據(jù)所述潛供電流峰值控制所述第三支路對所述第一支路進(jìn)行供電，根據(jù)所述短路電流峰值控制所述第二支路對所述第一支路進(jìn)行供電，在所述第二支路接入預(yù)設(shè)時(shí)長的情況下，斷開所述第二支路，記錄所述燃弧通道中目標(biāo)電弧的電壓、電流和電阻直至所述燃弧通道中電弧熄滅，分別得到目標(biāo)電弧的電壓、電流和電阻隨時(shí)間的變化關(guān)系。

10、根據(jù)本技術(shù)的再一方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括存儲(chǔ)的程序，其中，在所述程序運(yùn)行時(shí)控制所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)所在設(shè)備中執(zhí)行任意一種所述的方法。

11、根據(jù)本技術(shù)的又一方面，提供了一種電弧仿真系統(tǒng)，包括：一個(gè)或多個(gè)處理器，存儲(chǔ)器，以及一個(gè)或多個(gè)程序，其中，所述一個(gè)或多個(gè)程序被存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中，并且被配置為由所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行，所述一個(gè)或多個(gè)程序包括用于執(zhí)行任意一種所述的方法。

12、應(yīng)用本技術(shù)的技術(shù)方案，在上述高壓電纜潛供電弧的仿真方法中，上述仿真方法用于控制實(shí)驗(yàn)電路，上述實(shí)驗(yàn)電路包括第一支路、第二支路和第三支路，上述第一支路包括高壓電纜，上述高壓電纜目標(biāo)位置的燃弧通道裸露，上述第二支路用于向上述第一支路供電以仿真短路電弧，上述第三支路用于向上述第一支路供電以仿真潛供電弧，上述第二支路與上述第三支路并聯(lián)且上述第二支路和上述第三支路均與上述第一支路串聯(lián)，上述方法包括：首先，構(gòu)建短路電弧模型和潛供電弧模型，上述短路電弧模型用于模擬上述短路電弧的短路電流隨穩(wěn)態(tài)電弧電壓和短路電弧穩(wěn)態(tài)電導(dǎo)的變化趨勢，上述潛供電弧模型用于模擬上述潛供電弧的潛供電流隨潛供電弧長度、電弧電勢差和潛供電弧穩(wěn)態(tài)電導(dǎo)的變化趨勢；然后，獲取目標(biāo)敷設(shè)參數(shù)，根據(jù)上述目標(biāo)敷設(shè)參數(shù)通過上述短路電弧模型模擬上述短路電流的變化趨勢得到第一目標(biāo)曲線，根據(jù)上述第一目標(biāo)曲線確定短路電流峰值，根據(jù)上述目標(biāo)敷設(shè)參數(shù)通過上述潛供電弧模型模擬上述潛供電流的變化趨勢得到第二目標(biāo)曲線，根據(jù)上述第二目標(biāo)曲線確定潛供電流峰值；最后，根據(jù)上述潛供電流峰值控制上述第三支路對上述第一支路進(jìn)行供電，根據(jù)上述短路電流峰值控制上述第二支路對上述第一支路進(jìn)行供電，在上述第二支路接入預(yù)設(shè)時(shí)長的情況下，斷開上述第二支路，記錄上述燃弧通道中目標(biāo)電弧的電壓、電流和電阻直至上述燃弧通道中電弧熄滅，分別得到目標(biāo)電弧的電壓、電流和電阻隨時(shí)間的變化關(guān)系。本技術(shù)通過構(gòu)建混合線路電纜段的電弧故障仿真模型，分別計(jì)算電弧故障狀態(tài)的短路電流和潛供電流，根據(jù)電路電流和潛供電流分別控制對應(yīng)的電流源輸出，在實(shí)驗(yàn)電路中產(chǎn)生電弧，并切除短路電弧記錄潛供電弧的變化，以實(shí)現(xiàn)對潛供電弧的仿真，該方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中故障仿真方法缺少對潛供電流的模擬，以對應(yīng)仿真結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)的高壓電纜存在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的問題。