[發明專利]基于全波電磁暫態模型的雷電過電壓計算方法

有效

• 申請號: 201710147447.5
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN106940745B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 張昌;甘艷;黃瑞瑩;黃道春;文武;阮江軍
• 申請（專利權）人: 國家電網公司華中分部;武漢大學
• 主分類號: G06F30/31
• 分類號: G06F30/31;G06F113/04
• 代理公司: 42222 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 胡艷

1.基于全波電磁暫態模型的雷電過電壓計算方法，其特征是，包括：

步驟1，根據輸電線路型號、桿塔型號和接地網型式構建桿塔模型，將桿塔模型中每一個桿塔分解成細線元的組合，將雷電流、輸電線路、桿塔及桿塔接地網看作導體，構建由雷電流、輸電線路、桿塔及桿塔接地網多導體組成的電網絡模型，即輸電線路、桿塔和接地極一體化的全波電磁暫態模型；對全波電磁暫態模型中各導體進行分段，獲得導體段；所述的細線元包括橫元、斜元和豎元，

步驟2，采用快速傅里葉法將雷電壓或雷電流由時域轉化到頻域，得到雷電壓或雷電流的頻譜值，以頻譜值為輸入，模擬全波電磁暫態模型在單位沖擊響應下的阻抗頻域特性，將阻抗頻域特性與頻譜值相乘，采用快速傅立葉法將相乘結果由頻域轉化到時域，得到雷電壓或雷電流的時域信號；

步驟3，采用矩量法計算桿塔的沖擊響應特性，獲得桿塔上泄漏電流和導體段電位的分布；本步驟具體為：

3.1對步驟2獲得的時域信號進行離散；

3.2根據①全波電磁暫態模型中各導體段的外表面兩端的電位差等于內兩端的電位差，以及②各導體段上的軸向電流與泄漏電流滿足基爾霍夫定律，構建矩陣方程，以離散后的時域信號為輸入的雷電流激勵，對矩陣方程求逆，獲得各導體段的泄漏電流；

所構建的矩陣方程為其中，為輸入的雷電流激勵；分別表示第1、2、…k、…K個導體段的泄漏電流；a_k1、a_k2、...a_kK為根據第k個導體段的表面電位連續性建立的電位連續性方程的系數，導體段表面的電位連續性方程為a_kk'為第k個導體段對應的電位連續性方程的第k'個系數，U_k為第k個導體段表面的電位，k＝1,2,...K，k'＝1,2,...K；K為全波電磁暫態模型中導體段總數量；

3.3對單一電阻率土壤，導體段電位通過該導體段的縱向電流與該導體段本身的阻抗相乘得到，導體段本身的阻抗根據導體段材料進行賦值；對分層土壤，利用復鏡像法求出第p個導體段上泄漏電流在第k個導體段中點處所產生的電位R_kp，第k個導體段的導體段電位

步驟4，根據步驟3計算的各導體段的泄漏電流和導體段電位，獲得桿塔橫擔導體上電壓，桿塔橫擔導體上電壓與輸電線路運行電壓的差值即雷電過電壓值。

2.如權利要求1所述的基于全波電磁暫態模型的雷電過電壓計算方法，其特征是：

步驟1中，采用CDEGS軟件工具構建桿塔模型和全波電磁暫態模型。

3.如權利要求1所述的基于全波電磁暫態模型的雷電過電壓計算方法，其特征是：

步驟1中，對全波電磁暫態模型中各導體進行分段，具體為：

對全波電磁暫態模型中建立的導體進行分割獲得導體段，所獲得的導體段需同時滿足如下條件：

(1)Δ/r≥5，其中，Δ為導體段長度，r為導體段半徑；

(2)Δ≤λ/6，其中，Δ為導體段長度，λ為工作電磁波最高頻率對應的波長；

對位于空氣中的導體段，其對應的λ＝3×10⁸/f；對位于土壤中的導體段，其對應的f為輸電線路的工作頻率，ρ為導電段所處土壤的電阻率。