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电力系统过电压计算及避雷器的数字仿真研究
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天津大学自动化与能源工程学院; 天津
摘要采用贝瑞隆特征线法建立计及损耗的输电线路数
学模型和氧化锌避雷器的数学模型B 采用分段函数法建立电
在此基础上编力系统操作过电压和雷电过电压的数学模型B
制了一系列与天津大学交直流系统数字仿真软件8:3CD 天津市电力公
陈超英
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其中~; }|q ? m ; >|{?u y r ; }|q ? z {s; }|O O O
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交换数据的接口程序用于计算电力系统过电压E 进行的操作过电压F 雷电过电压和过电压过程中电力避雷器工作情况的
仿真B
对于电力系统过电压的分析研究具有积极的意义E G H I J K L M J 8*, ) N $*, ) . 4, 1*" 6$1" 71" -2) %, -(*. ((. " -1. -$(4" -(. 6$%. -2) N $1" (($(. (($) 5O P , ($6" -Q ) N $R $%2$%" -4N , %S
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关键词电力系统过电压数字仿真避雷器
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d
言
电力系统过电压是危害电力系统安全运行的主
要因素之一E
过电压来自两个方面B 一类是雷电过电压c 另一类是内部过电压B 主要是操作过电压E 而电力避雷器对限制电力系统的过电压起着举足轻重的作用E 为了对电力系统过电压进行精确的仿真B 本文从实际出发B 利用现有的技术和成果B 完成了电力系统过电压仿真计算和过电压对电力避雷器工作影响的数字仿真c 并与电力系统仿真软件包相联接B 进行了大量的仿真分析E f 数学模型
>g >输电线路的数学模型
输电线路的计算采用特征线法B 图>单相线路中h =F i =F j =分别为输电线路单位长度电阻F 电感和电容B k 为线路长度B l =m
为线路波阻抗B h
m h =
k 为线路总电阻B 波速度为p =
m >
波从线路一端传到另一端所需时间为q m k n p =
B 两端电压F 电流分别为r O F s O 和r t F s t E 为考虑线路损耗B 将线路电阻作为集中参数B 线路两端分别串入h n d B
线路中间串入h n A E 由贝瑞隆公式可以得出u >v A w
x ym y =z h n d B {m ; y =|h =n d ? n ; y =z h =
n d ? 万方数据
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n A 等值电路见图A E
B =
j
=z A #=|#=|#=) m |#=j =z A #=|#=|#=|#=j =z A #=考虑线路电阻损耗时B 均匀换位的三相线路电阻矩阵可写为x
h 6h =h =*m h =h 6h =
h =h =h 6
其中h 6和h =分别为线路的自电阻和互电阻E
应用模量变换理论B 采用+F , F =模量计算u
B 归
一化模量变换矩阵为x
>n >n
>n
-
m
|A n
=
>n
B
>n |>n >n
期
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#&可得三相输电线路等值电路见图.
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@$! J G ! #其中8$! H ! " #I 8) $! H )
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K 为L M N 模量传输时间I K ) 为零模传输时间I
矩阵因子F G M J G M =) M B ) 的表达式见文献>
O A /这样将三相线路作为一个整体计算I 模量变换只作为中间过程I 网络的求解仍是基于相量基础上的I 因而使用方便/尽管三相输电线路采用分布参数I 但是其特征线法的等值电路使得线路两侧是独立分开的I 两端电量靠等值电流源的历史记录互相联系I 在拓扑上没有联系P 因此可以在长线处将系统分块计算I 使得系统节点电压方程的阶数大为降低I 从而提高了计算速度/#Q (操作过电压数学模型
标准操作过电压的数学模型分为两段0由) 升至) Q R 峰值段指数函数0)S 4S #()
T U I V 345$3#" W "4&:
(5V X I 其余段双指数函数04Y #()T U I V 345$3W "4&:#" W "4&:(5V X I 其中:#M :(依据
国家标准取为:#$(Z ) &. $[. Q . T U I :($(
Z ) ) &) Q \$. Z \#TU /#Q . 雷电过电压的数学模型
图O 雷电冲击电压仿真数学模型的建立
万方数据
c ((c H /, , 0d O Q F W e F . f g Y ! e X X h e W h X X ^W h e H /*h C H 1. C E
系统暂态仿真分析软件! " 建立数据交换接&#$%
口程序’图(为电力系统过电压及避雷器的暂态仿真主程序流程图
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万方数据
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杨
钢
05+3年生&
工学硕士&从事过电压及继电保护的数字仿真研究&电话; \, //]/15/