PSCAD断路器控制的设置,和动作时间不准确时的排查,不能只看断路器这一个元件。断路器的合闸与分闸时间,是由外部控制信号、延时模块、保护逻辑以及仿真步长共同决定的。在很多模型当中,动作时间看起来不对,实际问题却可能出在跳闸信号生成的时间、延时相互叠加,或是波形观察点没有选对。
一、PSCAD断路器控制怎么设置
在PSCAD里面,断路器一般通过控制端口接收信号,控制信号达到指定状态后,断路器才会切换断开或闭合的状态。设置之前,需要先确定它到底是用在故障切除、线路投切、重合闸,还是电容器、电抗器等设备的投退上。
1、先把断路器的初始状态确认下来
设置断路器时,需要先查看初始状态参数。如果系统仿真一开始线路就已经投入运行,断路器一般应设为闭合;如果模拟的是在某段时间之后才投运设备,断路器初始状态通常应设为断开。初始状态填错了以后,后面不管怎么调整动作时间,波形都有可能和预期对不上。比如本来想在0.1秒跳闸,但断路器一开始就是断开的,故障电流自然就不会按预期出现。
2、再设置控制信号
断路器的控制,可以用固定时间逻辑,也可以由保护判断信号来控制。简单的投切场景可以使用定时控制模块,由它在指定时间点向断路器发出合闸或分闸命令;保护仿真场景则需要把电流、电压、比较器、延时、逻辑门这些模块串联起来,让跳闸信号自己产生。这里需要留意,断路器本体只负责执行命令,并不负责判断故障是否成立。如果保护逻辑输出信号的时间晚了,断路器的动作也会跟着晚。
3、三相的动作要单独检查
对于三相断路器,需要确认三相是否同时动作。如果模型里给A、B、C三相分别设置了不同的动作延时,波形上就会出现不对称的切除或者分相投入。如果只是普通的三相同时跳闸,三相的延时应该保持一致;如果是单相重合闸或相控合闸,那就需要按照设计意图分别设置每一相的时间。
二、PSCAD断路器动作时间不准怎么排查
碰到断路器动作时间不准的情况,先不要直接去改断路器的参数,而要把故障发生的时间、保护启动的时间、跳闸命令送出的时间,还有断路器实际状态的变化,放在同一张图上一起看。
1、先看控制信号是不是准时到达
对着跳闸信号、断路器状态以及电流电压波形,确认跳闸命令到底是在哪一个时刻产生的。如果故障设在0.1秒,但保护逻辑在0.12秒才输出跳闸信号,那么断路器在0.12秒之后动作就是正常的。这个时候,问题不在断路器本身,而在于保护所用的判据、滤波、延时或者比较器设置。排查的时候,需要把中间信号的波形都调出来看,不能只盯着最终电流有没有被切断。
2、检查延时是不是被重复设置了好几次
不少时间偏差都来自延时的叠加。比如,定时模块已经设置在0.1秒发出分闸命令,而断路器本体参数里又设置了一个0.02秒的分闸延迟,那它最终实际断开的时间就很可能落在0.12秒附近。排查时,需要把定时逻辑里的延时、保护动作里的延时,还有断路器本身的机械延时分开来看。如果只是想让断路器在某个时间点直接动作,就不要在多个地方反复添加延时。
3、检查仿真步长和插值功能
PSCAD是按照离散时间步进行仿真的,开关动作如果刚好落在两个时间步之间,它显示出来的动作点就可能受到时间步长的影响。时间步长取得太大了,波形上看起来就会有轻微的提前或者滞后。这时候可以适当把步长减小一些,或者看看开关事件插值相关的设置到底有没有打开。不过,时间步长也不是越小越好,步长太小会增加仿真的时间,也可能让模型更难收敛。比较稳当的做法,是根据暂态响应速度、开关动作时间和控制周期,选一个合适的步长。
三、断路器动作结果怎么验证
把这些都调整完之后,要去验证的是命令发出的时间跟实际动作的时间能不能对得上,而不只是去看故障电流有没有消失。
1、把断路器的状态量输出出来
断路器状态信号比电流波形更加直接。电流自身的过零点、暂态衰减以及系统振荡,都有可能让人误判动作点,而状态量却能说明断路器究竟在什么时候从闭合变成断开,或从断开变成闭合。
2、把动作时刻附近的波形放大来看
在动作时间点附近把时间轴放大,同时观察三相电流、三相电压、跳闸命令和断路器状态,这样就能看出到底是三相同时动作,还是其中某一相提前或者滞后了。对于暂态过电压、电容投切和故障切除的仿真,这一步是很有必要的。
3、修改以后回过头去重新核对逻辑链路
每次调整延时或步长之后,都要重新检查故障触发、保护判断、控制输出和断路器动作之间的顺序,不能只改一个参数就直接去看最终结果,否则很容易把原来存在的问题给掩盖掉。
总结
PSCAD断路器控制怎么设置,还有断路器动作时间不准怎么排查,关键是先把断路器本体、控制信号、延时设置和仿真步长分开来看。设置时,需要先确认初始状态,再接进固定时间控制或保护逻辑;排查时,需要先看跳闸命令是否准时,再查延时是否叠加、步长是否合适。最后用断路器状态量和电气波形一起验证,动作时间才更容易判断准确。
