[發明專利]一種一二次融合配電開關高頻涌流輻射磁場仿真測試方法

在審

• 申請號: 202010397776.7
• 申請日: 2020-05-12
• 公開（公告）號: CN111579901A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 段建東;路文超;李再男
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R31/327;G06F30/20
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 弓長

1.一種一二次融合配電開關高頻涌流輻射磁場仿真測試方法，其特征在于，仿真測試需要借助仿真模型，所述仿真模型包括10kV配電系統高頻涌流等效模型、柱上開關及饋線自動化裝置FTU等效實體模型、輻射電磁場計算模型；系統投切電容器組高頻涌流等效模型獲取的高頻涌流干擾信號作用于柱上開關及饋線自動化裝置FTU等效實體模型，輻射電磁場計算模型作用于柱上開關及饋線自動化裝置FTU等效實體模型進行計算，具體包括以下步驟：

步驟1、建立10kV配電系統高頻涌流等效模型；

步驟2、建立柱上開關及饋線自動化裝置(FTU)等效實體模型；

步驟3、建立基于時域積分法的輻射電磁場計算模型，對高頻涌流流經配電開關實體模型進行仿真，求解其空間磁場強度；

步驟4、利用頻譜分析法對磁場強度信號進行頻帶分解，得到磁場信號的主頻分布。

2.根據權利要求1所述的一種一二次融合配電開關高頻涌流輻射磁場仿真測試方法，其特征在于，

所述高頻涌流等效模型是利用電磁暫態計算仿真軟件將電力元器件進行搭建的模型，利用理想電壓源，時控開關，電阻，電感及電容進行搭建；其中電壓源產生電壓幅值為10kV，頻率為50Hz，電阻、電感及電容參數可自行設置或根據實際工況進行設置，通過系統仿真模擬接近真實情況下產生的高頻涌流，電感、電阻和電容值的選取不同會影響到涌流的頻率和幅值，仿真涌流的振蕩頻率可由下式近似計算：

其中，f為涌流振蕩頻率，L為回路中電感值，C為回路中電容值；

所述工況包括但不限于投切三相電容、兩相電容器、單相電容器等。

3.根據權利要求1所述的一種一二次融合配電開關高頻涌流輻射磁場仿真測試方法，其特征在于，所述柱上開關及饋線自動化裝置FTU等效實體模型具體為：

柱上開關等效實體模型按照真實掛桿運行的開關進行1:1還原，包括A、B、C三相極柱，內含真空斷路器、滅弧室、進出線端子，機械彈操控制殼體以及三相電壓互感器和電流互感器；

饋線自動化裝置FTU等效實體模型使用一立方體金屬殼體進行建模；實體模型參數包括尺寸參數，材料參數，采用三維建模軟件Solidworks或AutoCAD進行畫圖建模及參數賦予。

4.根據權利要求1所述的一種一二次融合配電開關高頻涌流輻射磁場仿真測試方法，其特征在于，使用時域積分法建立輻射電磁場計算模型并計算磁場強度，對麥克斯韋方程組的積分形式進行離散化：

其中，E為電場強度，H為磁場強度，D為電通量，B為磁通量，J為電流密度，ρ為體電荷密度，A為單位面積，V為單位體積；

對于各向同性線性媒質來說，磁場強度H和磁通量B的關系如下：

B＝μH (3)

其中，μ為媒質的磁導率；

為得到該方程的數值解，時域積分法會定義一個有限的計算域，將需要求解的對象封閉在計算域之中，再創建一個合適的網格分割策略去將該計算域劃分成許多小的網格單元，以正交六面體網格系統為例，主網格的剖分視圖在軟件中是可視化的，但是亞網格的設置是不可見的，它們被設置為與主網格正交，在電磁場仿真中，網格的電壓e和平面磁通量b在主網格上進行分配，而電通量d和磁場強度h則被定義在亞網格上亞網格的每一個頂點都被定義在主網格包括的范圍內，相應表達式如下：

其中，為定義磁壓，l_i為網格棱邊，l為積分環路；

因此可以將式(2)的積分表達式變換為網格方程：

其中，為對應亞網格的旋量算子，為對應網格的磁壓，為電通量，為電流算子；

利用仿真軟件對模型進行網格劃分后，調用軟件內部的時域積分法對模型按照時間序列進行掃描，進行公式(5)的計算，求解出空間磁場強度H；因此輻射電磁場計算模型實際包括兩部分，即網格模型和計算模型，且計算模型是內嵌的。

5.根據權利要求1所述的一種一二次融合配電開關高頻涌流輻射磁場仿真測試方法，其特征在于，步驟4利用常見的傅里葉頻譜分解算法對求解的磁場強度信號進行頻帶分解，得到磁場信號的幅頻特性曲線，可用于干擾信號的主頻分析。