一種模擬特高壓直流輸電線路雷擊暫態(tài)過(guò)程的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及輸電線路雷擊暫態(tài)過(guò)程仿真，特別是設(shè)及一種模擬特高壓直流輸電線 路雷擊暫態(tài)過(guò)程的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 研究特高壓直流輸電線路雷擊下暫態(tài)電氣量的變化特征是實(shí)現(xiàn)雷擊故障分析、耐 雷水平評(píng)估等工作的重要前提。由于求解特高壓直流輸電線路雷擊暫態(tài)電氣量的數(shù)學(xué)模型 復(fù)雜，故只能通過(guò)數(shù)值仿真的方法獲得W上數(shù)據(jù)。目前用于特高壓直流輸電線路雷擊暫態(tài) 過(guò)程仿真的模型均采取用雙指數(shù)函數(shù)模型表示的雷電流i。作為恒流源，再將雷電通道等效 阻抗Z。與之并聯(lián)后直接接于特高壓直流輸電線路上進(jìn)行仿真。該方法對(duì)于其他雷電流數(shù) 學(xué)模型的應(yīng)用，各類雷擊事件的模型整合尚未有提及。
[0003] 當(dāng)前關(guān)于特高壓直流輸電線路雷擊暫態(tài)過(guò)程仿真的雷擊模型主要實(shí)現(xiàn)途徑是在 EMTDC等電磁暫態(tài)仿真軟件中已有仿特高壓直流輸電系統(tǒng)的情況下，建立用雙指數(shù)函數(shù)描 述的雷電流恒流源，根據(jù)彼德遜等效定則建立雷擊等值電路，然后通過(guò)開(kāi)關(guān)將雷擊電路接 入直流輸電線路中。具體情況如下圖1所示，其中虛線部分雷電流i。受雙指數(shù)函數(shù)（式1) 模型控制的恒流源，Z。為雷電通道波阻抗，根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)取取300 Q。在仿真平臺(tái)上進(jìn)行雷 擊仿真時(shí)，直接通過(guò)對(duì)控制開(kāi)關(guān)Si實(shí)行外部輸入控制其閉合。圖中的實(shí)線部分為基于電磁 暫態(tài)仿真軟件平臺(tái)的特高于直流輸電系統(tǒng)。
[0004] 目前用于特高壓直流輸電線路雷擊暫態(tài)過(guò)程仿真的雷擊模型主要存在W下兩方 面的問(wèn)題：
[0005] 1)雷電流模擬方式單一，目前仿真只采用適合短波頭波尾參數(shù)的雙指數(shù)函數(shù)作為 數(shù)學(xué)函數(shù)模型，對(duì)于適用于長(zhǎng)波頭波尾參數(shù)的其他雷電流數(shù)學(xué)模型并未提及。
[0006] 2)在描述復(fù)雜多樣的雷擊過(guò)程時(shí)僅采用電流源通過(guò)開(kāi)關(guān)直接作用于輸電線路的 方式進(jìn)行處理，實(shí)際上只描述了非故障性繞擊一種情況，對(duì)于反擊W及繞擊后閃絡(luò)等情況 并沒(méi)有包含在內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)，提供一種可根據(jù)雷電流情況自動(dòng)模擬不造成閃絡(luò)的繞 擊，造成閃絡(luò)的繞擊和反擊多種情形的模擬特高壓直流輸電線路雷擊暫態(tài)過(guò)程的方法，使 參數(shù)與模型更匹配。
[000引本發(fā)明基于電磁暫態(tài)仿真軟件平臺(tái)，提出一種用于特高壓直流輸電線路雷擊暫態(tài) 過(guò)程仿真的綜合雷擊模型。本發(fā)明可應(yīng)用多種數(shù)學(xué)函數(shù)模型描述雷電流，并給定根據(jù)雷電 波頭波尾參數(shù)選擇模型時(shí)的判據(jù)，而后提供包含=種典型雷擊事件的綜合雷擊模型建立方 法。
[0009] 本發(fā)明目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0010] 一種模擬特高壓直流輸電線路雷擊暫態(tài)過(guò)程的方法，包括如下步驟：
[0011] 1)仿真人員根據(jù)雷電錄波、防雷準(zhǔn)則和/或解析研究需要定給定雷電流參數(shù)，包 括幅值I。，波頭參數(shù)Ti，波尾參數(shù)T2;雷電通道波阻抗Z。取300 Q ;根據(jù)式1選定所用雷電 流數(shù)學(xué)模型i〇(t)作為電流源的控制輸入；
[0012]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種模擬特高壓直流輸電線路雷擊暫態(tài)過(guò)程的方法，其特征在于包括如下步驟： 1) 仿真人員根據(jù)雷電錄波、防雷準(zhǔn)則和/或解析研宄需要定給定雷電流參數(shù)，包括幅 值1〇,波頭參數(shù)T1，波尾參數(shù)T 2;雷電通道波阻抗Z ^取300 Ω ;根據(jù)式1選定所用雷電流數(shù) 學(xué)模型Ut)作為電流源的控制輸入：
?\< 5 μ s時(shí)選取雙指數(shù)函數(shù)模型；當(dāng)T1SSys,且1~2< 150 μ s時(shí)采用脈沖函數(shù)模型； 當(dāng)！\> 5 μ 8，且T 2> 150 μ s時(shí)采用海德勒函數(shù)模型；t表示時(shí)間；η為修正參數(shù)，由仿真 人員確定； 2) 在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝示波器記錄雷擊暫態(tài)過(guò)程中的電氣暫態(tài)量，控制第一開(kāi)關(guān)S1、第二 開(kāi)關(guān)S2、第三開(kāi)關(guān)&的輸出情況進(jìn)行仿真；第一開(kāi)關(guān)S i、第二開(kāi)關(guān)S2、第三開(kāi)關(guān)&用0和1 數(shù)字量表示其開(kāi)閉情況；開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，用〇表示；開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，用1表示；第一開(kāi)關(guān)S 1、第二 開(kāi)關(guān)S2分別代表雷擊發(fā)生于線路上、雷擊發(fā)生于桿塔上；第三開(kāi)關(guān)S3初值為0 ;根據(jù)雷擊點(diǎn) 電位Utl、桿塔電位Ut之間實(shí)時(shí)電壓差的絕對(duì)值與絕緣子伏秒特性1是否有交點(diǎn)決定第三開(kāi) 關(guān)S 3取值是否發(fā)生變化；絕緣子的伏秒特性U f如式2,其中t為仿真時(shí)的當(dāng)前時(shí)刻，該值通 過(guò)電磁暫態(tài)仿真軟件的時(shí)鐘元件獲取，tp表示仿真時(shí)雷擊發(fā)生的時(shí)刻，在仿真進(jìn)行前人為 提前給定；則S 3的取值如式3所示：
第一開(kāi)關(guān)S1閉合，則S 1，表示雷擊作用于輸電線路上；開(kāi)關(guān)S 2打開(kāi)，則S 2= 0 ;信 號(hào)處理控制模塊運(yùn)行控制第三開(kāi)關(guān)S3數(shù)值，若S 3為1，發(fā)生絕緣子閃絡(luò)，為造成閃絡(luò)的繞擊 模式；若第三開(kāi)關(guān)S3數(shù)值為0,未發(fā)生絕緣子閃絡(luò)，為不造成閃絡(luò)的繞擊模式； 第二開(kāi)關(guān)S2先閉合，表示雷擊作用于桿塔上；第一開(kāi)關(guān)S i打開(kāi)，則S 1= 0 ;信號(hào)處理控 制模塊運(yùn)行控制第三開(kāi)關(guān)&值的變化，若第三開(kāi)關(guān)S3值為1，發(fā)生絕緣子閃絡(luò)，為反擊模式。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬特高壓直流輸電線路雷擊暫態(tài)過(guò)程的方法，其特征在 于，/n(〇 = /W'-f'''')為雙指數(shù)函數(shù)模型。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬特高壓直流輸電線路雷擊暫態(tài)過(guò)程的方法，其特征在
為海德勒函數(shù)模型。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬特高壓直流輸電線路雷擊暫態(tài)過(guò)程的方法，其特征在
為脈沖函數(shù)模型。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬特高壓直流輸電線路雷擊暫態(tài)過(guò)程的方法，其特征在 于，所述信號(hào)處理控制模塊可選用EMTDC型信號(hào)處理控制模塊。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種模擬特高壓直流輸電線路雷擊暫態(tài)過(guò)程的方法。該方法仿真人員根據(jù)雷電錄波、防雷準(zhǔn)則和/或解析研究需要定給定雷電流參數(shù)，包括幅值I0，波頭參數(shù)T1，波尾參數(shù)T2；根據(jù)式1選定所用雷電流數(shù)學(xué)模型i0(t)作為電流源的控制輸入；信號(hào)處理控制模塊運(yùn)行控制第三開(kāi)關(guān)S3數(shù)值，若S3為1，為造成閃絡(luò)的繞擊模式；若第三開(kāi)關(guān)S3數(shù)值為0，未發(fā)生絕緣子閃絡(luò)，開(kāi)關(guān)始終為打開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)為不造成閃絡(luò)的繞擊模式；第二開(kāi)關(guān)S2先閉合，表示雷擊作用于桿塔上；第一開(kāi)關(guān)S1打開(kāi)，則S1＝0；信號(hào)處理控制模塊運(yùn)行控制第三開(kāi)關(guān)S3值的變化，若第三開(kāi)關(guān)S3值為1，發(fā)生絕緣子閃絡(luò)，開(kāi)關(guān)已經(jīng)閉合，此時(shí)為反擊模式。本發(fā)明在一種模式中可以實(shí)現(xiàn)多種雷擊類型的仿真，應(yīng)用范圍廣。
【IPC分類】G06F17-50
【公開(kāi)號(hào)】CN104537186
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510012592
【發(fā)明人】李書(shū)勇, 郭琦, 饒宏, 崔柳, 黃立濱, 蔡澤祥, 梁益
【申請(qǐng)人】南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 華南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2015年1月9日