The invention discloses a calculation method of full wave lightning overvoltage based on electromagnetic transient model comprises: Step 1, the lightning current and transmission lines, tower and tower grounding grid as conductor, full wave electromagnetic suspension model of transmission line tower grounding, and integration; step 2, conversion of lightning voltage or thunder current time and frequency domain, time domain signal voltage or lightning current; step 3, using the method of moment calculation of tower impulse response characteristics, distribution of leakage current and potential conductor tower; step 4, according to the leakage current and potential of each conductor segment conductor section, obtain the tower cross arm conductor the voltage difference between the conductors, the tower crossarm transmission line voltage and operating voltage of the lightning overvoltage value is. The invention can improve the calculation precision of lightning overvoltage, provide reliable technical support for lightning protection of power system, and is beneficial to formulate feasible lightning protection technical scheme.
【技术实现步骤摘要】
基于全波电磁暂态模型的雷电过电压计算方法
本专利技术属于电力系统防雷接地
,具体涉及一种基于全波电磁暂态模型的雷电过电压计算方法。
技术介绍
雷击输电线路是一个复杂的电磁暂态过程,但由于受计算方法及计算机发展水平的限制,在理论研究方法上进行了大量简化,使得雷电过电压的计算精度难以满足工程需要。降低雷击时的雷电过电压是电力系统防雷改造的主要目标之一,全国电力行业每年投资数十亿元用于防雷改造,虽然起到一定的效果,但并不理想。究其原因,一方面是由于雷电自身的复杂性和不确定性,给研究工作带来极大困难;另一方面,由于受试验条件、计算机技术及电磁场计算技术发展水平的限制,难以开展精细深入的研究。雷电作用下输电线路防雷技术的研究主要以“路”模型的形式,而以“场”模型开展的研究工作主要局限于对独立的线路,或杆塔,或地网方面,采用电磁场模型对线路、杆塔、地网统一模型的研究工作还有待进一步深入。建立符合工程实际的输电线路、杆塔、接地极数学模型是输电线路防雷技术理论研究的基础,也是准确计算雷电过电压的基础。电位概念只使用于静电场,在工频等似稳电场中只能近似成立,但在雷电环境中这一概念不再严格成立。目前在输电线路雷电过电压研究中,大多采用电路模型进行研究,绝缘子串两端电压一般定义为杆塔横担电压与线路电压之差。雷电冲击下绝缘子串两端的电压应等于电场强度沿绝缘子串上下点的积分,但是静态场忽略了电场或磁场随时间变化及电、磁之间的相互转换;似稳场忽略了电磁场的推迟势效应,似稳场也常称为低频场;电磁波问题研究的是无源场,忽略了激励电流源或电压源,一般研究单一频率的问题;电磁辐射问题往 ...
【技术保护点】
基于全波电磁暂态模型的雷电过电压计算方法,其特征是,包括:步骤1,根据输电线路型号、杆塔型号和接地网型式构建杆塔模型,将杆塔模型中每一个杆塔分解成细线元的组合,将雷电流、输电线路、杆塔及杆塔接地网看作导体,构建由雷电流、输电线路、杆塔及杆塔接地网多导体组成的电网络模型,即输电线路、杆塔和接地极一体化的全波电磁暂停模型;对全波电磁暂停模型中各导体进行分段,获得导体段;所述的细线元包括横元、斜元和竖元,步骤2,采用快速傅里叶法将雷电压或雷电流由时域转化到频域,得到雷电压或雷电流的频谱值,以频谱值为输入,模拟全波电磁暂态模型在单位冲击响应下的阻抗频域特性,将阻抗频域特性与频谱值相乘,采用快速傅立叶法将相乘结果由频域转化到时域,得到雷电压或雷电流的时域信号;步骤3,采用矩量法计算杆塔的冲击响应特性,获得杆塔上泄漏电流和导体段电位的分布;本步骤具体为:3.1对步骤2获得的时域信号进行离散;3.2根据①全波电磁暂态模型中各导体段的外表面两端的电位差等于内两端的电位差,以及②各导体段上的轴向电流与泄漏电流满足基尔霍夫定律,构建矩阵方程,以离散后的时域信号为输入的雷电流激励,对矩阵方程求逆,获得各导体 ...
【技术特征摘要】
1.基于全波电磁暂态模型的雷电过电压计算方法,其特征是,包括:步骤1,根据输电线路型号、杆塔型号和接地网型式构建杆塔模型,将杆塔模型中每一个杆塔分解成细线元的组合,将雷电流、输电线路、杆塔及杆塔接地网看作导体,构建由雷电流、输电线路、杆塔及杆塔接地网多导体组成的电网络模型,即输电线路、杆塔和接地极一体化的全波电磁暂停模型;对全波电磁暂停模型中各导体进行分段,获得导体段;所述的细线元包括横元、斜元和竖元,步骤2,采用快速傅里叶法将雷电压或雷电流由时域转化到频域,得到雷电压或雷电流的频谱值,以频谱值为输入,模拟全波电磁暂态模型在单位冲击响应下的阻抗频域特性,将阻抗频域特性与频谱值相乘,采用快速傅立叶法将相乘结果由频域转化到时域,得到雷电压或雷电流的时域信号;步骤3,采用矩量法计算杆塔的冲击响应特性,获得杆塔上泄漏电流和导体段电位的分布;本步骤具体为:3.1对步骤2获得的时域信号进行离散;3.2根据①全波电磁暂态模型中各导体段的外表面两端的电位差等于内两端的电位差,以及②各导体段上的轴向电流与泄漏电流满足基尔霍夫定律,构建矩阵方程,以离散后的时域信号为输入的雷电流激励,对矩阵方程求逆,获得各导体段的泄漏电流;所构建的矩阵方程为其中,为输入的雷电流激励;分别表示第1、2、…k、…K个导体段的泄漏电流;ak1、ak2、...akK为根据第k个导体段的表面电位连续性建立的电位连续性方程的...
【专利技术属性】
技术研发人员:张昌,甘艳,黄瑞莹,黄道春,文武,阮江军,
申请(专利权)人:国家电网公司华中分部,武汉大学,
类型:发明
国别省市:湖北,42
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