[發(fā)明專利]用于抑制特快速暫態(tài)過電壓的高頻磁環(huán)的優(yōu)化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310173073.6
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN103258094A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 關(guān)永剛;陳維江;何嘉希;顏湘蓮;劉衛(wèi)東;王磊;李心一;鄒曉明
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學;國家電網(wǎng)公司;中國電力科學研究院;西安西電開關(guān)電氣有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高電壓領(lǐng)域，具體而言，涉及一種用于抑制特快速暫態(tài)過電壓的高頻磁環(huán)的優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

清華大學開展了利用高頻磁環(huán)抑制全封閉組合電器（Gas?Insulate?Switchgear,，以下簡稱GIS）中隔離開關(guān)切合空載短母線時產(chǎn)生的特快速暫態(tài)過電壓（Very?Fast?Transient?Overvoltage，以下簡稱VFTO）的研究工作，并通過一系列試驗證明了這種方法的有效性和可行性。采用高頻磁環(huán)抑制VFTO，結(jié)構(gòu)簡單，無動作部件，可靠性高，經(jīng)濟性好。

以下文獻介紹了現(xiàn)有對高頻磁環(huán)抑制VFTO的一些研究成果：

文獻1：抑制全封閉組合電器特快速暫態(tài)過電壓的方法，中國專利申請，申請?zhí)枮镃N00100552.9；

文獻2：鐵磁性材料在抑制GIS高頻暫態(tài)應用中的仿真分析方法，李慶民等，電工技術(shù)學報，2005年11期；

文獻3：Simulation?Method?for?the?Applications?of?Ferromagnetic?Materials?in?Suppressing?High-Frequency?Transients?Within?GIS，李慶民等，Power?Delivery,IEEE?Transactions?on,2007；

文獻4：抑制GIS中VFTO的鐵氧體的特性研究，金立軍等，電工技術(shù)學報，2006年04期；

文獻5：鐵氧體磁環(huán)抑制GIS的VFTO的可能性，劉衛(wèi)東等，電工技術(shù)學報，2002年04期；

文獻6：磁環(huán)抑制特高壓GIS設(shè)備中特快速暫態(tài)過電壓的模擬試驗，關(guān)永剛等，高電壓技術(shù)，2011年03期。

其中，文獻1介紹了將磁環(huán)套裝在GIS中的導電桿上的原理方法，但是沒有給出磁環(huán)材料的選擇方法。文獻2和文獻3假設(shè)磁環(huán)在VFTO作用的過程中未發(fā)生飽和，即工作在線性區(qū)，并僅用一個線性頻變電感對磁環(huán)建模，因此所建立的仿真計算方法不夠準確。文獻4列舉了磁性材料的選擇的基本原則：飽和磁通密度大、磁導率高等，基于線性電阻和線性電感的并聯(lián)等效模型，給出了一種指定等效參數(shù)條件下，磁環(huán)尺寸的近似計算方法。但由于未考慮磁環(huán)內(nèi)高頻磁場因渦流效應而分布不均勻的因素，其計算結(jié)果的準確性也大打折扣。文獻5和6通過試驗驗證了磁環(huán)抑制VFTO的可行性，且論述了磁環(huán)的材料和幾何形狀對試驗結(jié)果有較大影響，但并未指出在選擇或設(shè)計磁環(huán)時如何來優(yōu)化這些參數(shù)。

現(xiàn)有技術(shù)中沒有提出抑制VFTO的高頻磁環(huán)的優(yōu)化方法以滿足不同現(xiàn)場環(huán)境下的抑制目標和限制條件，針對這一問題目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種用于抑制特快速暫態(tài)過電壓的高頻磁環(huán)的優(yōu)化方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中沒有抑制VFTO的高頻磁環(huán)的優(yōu)化方法以滿足不同現(xiàn)場環(huán)境下的抑制目標和限制條件的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于抑制特快速暫態(tài)過電壓的高頻磁環(huán)的優(yōu)化方法。

該用于抑制特快速暫態(tài)過電壓的高頻磁環(huán)的優(yōu)化方法包括：獲取安裝高頻磁環(huán)的全封閉組合電器GIS的結(jié)構(gòu)以及安裝GIS的變電站中電氣設(shè)備的布置情況；根據(jù)GIS的結(jié)構(gòu)和電氣設(shè)備的布置情況確定高頻磁環(huán)的性能指標限制條件；將性能指標限制條件輸入預先建立的高頻磁環(huán)的等效電磁暫態(tài)模型；利用等效電磁暫態(tài)模型仿真計算符合性能指標限制條件的不同高頻磁環(huán)對特快速暫態(tài)過電壓的抑制效果；根據(jù)抑制效果得到高頻磁環(huán)的優(yōu)化參數(shù)。

進一步地，高頻磁環(huán)的性能指標限制條件包括：高頻磁環(huán)的最大允許尺寸、高頻磁環(huán)重量的最大值和高頻磁環(huán)的電氣參數(shù)允許范圍。

進一步地，高頻磁環(huán)由多個圓筒形磁環(huán)串接組成，高頻磁環(huán)的最大允許尺寸包括：高頻磁環(huán)的最大軸向長度、圓筒形磁環(huán)的內(nèi)徑數(shù)值范圍和圓筒形磁環(huán)的外徑數(shù)值范圍。

進一步地，高頻磁環(huán)的電氣參數(shù)允許范圍包括：磁性材料的電阻率數(shù)值范圍以及該高頻磁環(huán)對特快速暫態(tài)過電壓的抑制要求。

進一步地，抑制要求包括對特快速暫態(tài)過電壓幅值的抑制要求和對特快速暫態(tài)過電壓波頭陡度的抑制要求。

進一步地，預先建立的高頻磁環(huán)的等效電磁暫態(tài)模型為：電磁暫態(tài)仿真計算程序中建立的由定值電阻和非線性電感構(gòu)成的多回路等效電磁暫態(tài)模型。

進一步地，根據(jù)抑制效果得到高頻磁環(huán)的優(yōu)化參數(shù)包括：對不同高頻磁環(huán)的抑制效果進行排序，以挑選出抑制效果最優(yōu)的高頻磁環(huán)；將抑制效果最優(yōu)的高頻磁環(huán)的參數(shù)作為優(yōu)化參數(shù)。