[發明專利]雷擊輸電線路引起特高壓直流系統發生閉鎖的分析方法

有效

• 申請號: 201310457779.5
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103530453A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 賈磊;蔡漢生;陳喜鵬;胡上茂;劉剛
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

1.一種雷擊輸電線路引起特高壓直流系統發生閉鎖的分析方法，其特征在于包括如下步驟：

1）通過對特高壓直流發生雷擊閉鎖的實際錄波波形進行整理分析，歸納出雷擊閉鎖過程中兩端換流站極線電壓和極線電流的波形特征及直流線路保護的動作特征；

2）建立特高壓直流輸電系統的雷擊線路的仿真模型；

3）建立特高壓直流換流站測量系統仿真模型；

4）建立特高壓直流控制系統簡化仿真模型及線路保護的詳細仿真模型；

5）將步驟3）建立的特高壓直流換流站測量系統仿真模型的輸入端接入由步驟2）雷擊線路仿真模型所得到的極線電壓和極線電流量，將步驟3）建立的特高壓直流換流站測量系統仿真模型的輸出量經平滑、濾波器環節后作為輸入量送入步驟4）所建立的直流控制和線路保護模型，經控制保護系統的邏輯運算后產生直流輸電系統的控制量被反饋至步驟2）中用于控制直流輸電系統的運行狀態，這樣就以換流站測量系統作為紐帶就構成了一個以上述步驟2)?→步驟3)?→步驟4)?→步驟2)的閉環實時仿真系統，實現了雷擊線路仿真計算模型與直流控制和線路保護二次系統仿真模型的耦合實時仿真，使得開展雷擊輸電線路引起特高壓直流系統發生閉鎖機理研究成為了可能；

6）研究不同幅值、不同極性的雷電流繞擊線路不同位置處時遭受雷擊極和健全極的閉鎖情況，并結合線路保護的動作過程對閉鎖原因進行分析。

2.根據權利要求1所述的雷擊輸電線路引起特高壓直流系統發生閉鎖的分析方法，其特征在于上述步驟2）中建立了一個包括兩端換流站和長達數千公里輸電線路的特高壓直流輸電系統雷擊線路仿真計算模型，具體方法如下：?

將長達數千公里的直流輸電線路按一定長度X分成許多小段，每一小段線路采用參數隨頻率變化的輸電線路模型建立起一個四導線傳輸系統來進行模擬，每一小段線路的兩端接入一個基于二極管投切電容技術的模塊來模擬輸電線路電暈的影響，該模塊是一個二極管與充電電容的串聯連接，二極管的陰極與充電電容的正極相連，充電電容的負極接地，二極管的陽極接輸電線路，電容預充電至線路的起暈電壓，當線路雷電沖擊電壓幅值超過電容預充電壓后二極管自動導通，電容被接入計算回路；利用一個可控開關來模擬線路絕緣子串，當絕緣子串兩端的電壓波形曲線與絕緣子的伏秒特性相交時，控制開關導通，模擬絕緣子發生閃絡；利用非線性電阻來模擬換流站內的避雷器，非線性電阻的伏安特性與避雷器的伏安特性一致；利用晶閘管并聯電容并在其兩端加對地電容的方法來模擬換流閥的雷電沖擊特性；利用電感并聯電容并在其兩端加對地電容的方法來模擬平波電抗器的雷電沖擊特性；利用電容和電感組成的三調諧電路來模擬直流濾波器；利用受控電流源并聯可變電阻來模擬雷電通道，受控電流源用于模擬雷擊放電所產生的雷電流源，根據雷電流極性的不同，雷電流波形采用不同波頭時間為T_f和波尾時間為T_t的雙指數波進行模擬，其表達式如下所示：

?????(1)

式中：I為雷電流幅值

??????α為波尾時間常數，與T_t的近似關系為α≈-0.69/T_t

β為波頭時間常數，與T_f的近似關系為β≈-3.24/T_f

u(t)為單位階躍函數，在t>0時u(t)=1，t≤0時u(t)=0；

根據式(1)通過將t₁和t₂兩個不同時刻的雷電流波形相加可模擬重復雷擊的作用，具體表達式如下：

???(2)

式中：I₁為在t₁時刻發生的雷擊的雷電流幅值

I₂為在t₂時刻發生的雷擊的雷電流幅值

根據式(2)可利用電磁暫態程序EMTDC的控制系統模型中的算術運算函數模塊搭建雷電流波形發生函數；可變電阻用于模擬雷電通道波阻抗，其阻值隨雷電流幅值的大小而變化。