本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)數(shù)值仿真是分析領(lǐng)域，具體地，涉及一種電力系統(tǒng)避雷器的仿真計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
：數(shù)值仿真是分析電力系統(tǒng)雷電過(guò)電壓暫態(tài)特性的主要方法，建立合適的避雷器模型有助于精確分析雷電過(guò)電壓作用下避雷器的動(dòng)作特性?；谠囼?yàn)結(jié)果，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了多種氧化性避雷器閥片及本體的仿真計(jì)算模型。IEC標(biāo)準(zhǔn)提出了陡波作用下的一種非線性電阻建議模型，IEEE標(biāo)準(zhǔn)提出了適用于波前時(shí)間為0.5μs～45μs的等值計(jì)算模型，意大利學(xué)者PINCEITI對(duì)IEEE模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化改進(jìn)，但是在陡波前沖擊電流作用下，由于存在電磁振蕩過(guò)程,仍存在避雷器殘壓過(guò)沖過(guò)大的現(xiàn)象。綜上所述，本申請(qǐng)發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)發(fā)明技術(shù)方案的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)上述技術(shù)至少存在如下技術(shù)問(wèn)題：在現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)有的分析電力系統(tǒng)雷電過(guò)電壓暫態(tài)特性方法，存在避雷器殘壓過(guò)沖過(guò)大現(xiàn)象的技術(shù)問(wèn)題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種電力系統(tǒng)避雷器的仿真計(jì)算方法，解決了現(xiàn)有的分析電力系統(tǒng)雷電過(guò)電壓暫態(tài)特性方法，存在避雷器殘壓過(guò)沖過(guò)大現(xiàn)象的技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)避雷器在過(guò)電壓作用下動(dòng)作過(guò)程的真實(shí)仿真的技術(shù)效果。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N電力系統(tǒng)避雷器的仿真計(jì)算方法，所述方法包括：步驟1：建立電力系統(tǒng)陡波前雷電暫態(tài)過(guò)電壓作用下氧化鋅避雷器的仿真模型；步驟2：基于建立的仿真模型，輸入沖擊電流，獲得仿真模型輸出信號(hào)；步驟3：基于仿真模型輸出信號(hào)，對(duì)避雷器進(jìn)行仿真計(jì)算。進(jìn)一步的，所述仿真模型具體包括：線性電阻R1、線性電阻R3、線性電感L1、線性電感L2、非線性電阻R2、非線性電阻R4、線性電容C，其中，線性電阻R1的一端和線性電感L1的一端均與輸入端連接，線性電阻R1的另一端與輸出端連接；非線性電阻R2的一端、線性電感L2的一端、線性電阻R3的一端均與線性電感L1的另一端連接；非線性電阻R2的另一端與輸出端連接，線性電阻R3的另一端與線性電容C的一端連接，線性電感L2的另一端和線性電容C的另一端均與非線性電阻R4的一端連接，非線性電阻R4的另一端與輸出端連接。進(jìn)一步的，線性電阻R1為控制元件，用于防止仿真波形結(jié)果出現(xiàn)震蕩；線性電感L1表征放電電流滯后于殘余電壓；非線性電阻R2表征陡波前過(guò)電壓作用下避雷器的V-I特性(伏安特性)；線性電感L2為濾波元件，與線性電容C組成低通濾波電路；線性電阻R3為控制元件，用于防止仿真波形結(jié)果出現(xiàn)震蕩；線性電容C為濾波元件，與線性電感L2組成低通濾波電路；非線性電阻R4表征緩波前過(guò)電壓作用下避雷器的V-I特性。進(jìn)一步的，所述步驟2具體包括：基于建立的仿真模型，利用輸出1μs陡波前的同軸脈沖電壓發(fā)生裝置及電壓波形測(cè)量系統(tǒng)，在氧化性避雷器上輸出波前時(shí)間1μs以上、電流峰值0.2～11kA的沖擊電流，試驗(yàn)求取避雷器的相關(guān)參數(shù)。進(jìn)一步的，避雷器仿真模型中線性電感參數(shù)通過(guò)以下方式求取：上式中Ur1為避雷器在幅值為10kA、波前時(shí)間為1μs的陡波前沖擊電流作用下的殘壓值，波尾時(shí)間可由避雷器廠家自行選取，Ur8/20為避雷器在幅值為10kA的8/20μs標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電流作用下的殘壓值，Un為避雷器的額定電壓；避雷器模型中用以表征伏安特性的非線性電阻參數(shù)通過(guò)以下方式求取：上式中I2和I4分別為流過(guò)非線性電阻R2和R4的電流，α1取初值1.219，α2取初值0.964。本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊粋€(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：由于在等值模型中加入了串聯(lián)電容，對(duì)傳統(tǒng)模型在應(yīng)用過(guò)程中所形成的過(guò)沖進(jìn)行了有效吸收，所以，有效解決了現(xiàn)有的分析電力系統(tǒng)雷電過(guò)電壓暫態(tài)特性方法，存在避雷器殘壓過(guò)沖過(guò)大現(xiàn)象的技術(shù)問(wèn)題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)避雷器在過(guò)電壓作用下動(dòng)作過(guò)程的真實(shí)仿真的技術(shù)效果。附圖說(shuō)明此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定；圖1是本申請(qǐng)中電力系統(tǒng)避雷器的仿真計(jì)算方法的流程示意圖；圖2是本申請(qǐng)中避雷器電氣等值模型示意圖；圖3是本申請(qǐng)中0.8/5μs陡波前沖擊電流作用下避雷器殘壓仿真結(jié)果示意圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明提供了一種電力系統(tǒng)避雷器的仿真計(jì)算方法，解決了現(xiàn)有的分析電力系統(tǒng)雷電過(guò)電壓暫態(tài)特性方法，存在避雷器殘壓過(guò)沖過(guò)大現(xiàn)象的技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)避雷器在過(guò)電壓作用下動(dòng)作過(guò)程的真實(shí)仿真的技術(shù)效果為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說(shuō)明的是，在相互不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述范圍內(nèi)的其他方式來(lái)實(shí)施，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。實(shí)施例一：在實(shí)施例一中，提供了一種電力系統(tǒng)避雷器的仿真計(jì)算方法，請(qǐng)參考圖1，所述方法包括：步驟1：建立電力系統(tǒng)陡波前雷電暫態(tài)過(guò)電壓作用下氧化鋅避雷器的仿真模型；步驟2：基于建立的仿真模型，輸入沖擊電流，獲得仿真模型輸出信號(hào)；步驟3：基于仿真模型輸出信號(hào)，對(duì)避雷器進(jìn)行仿真計(jì)算。請(qǐng)參考圖2，圖2為避雷器電氣等值模型示意圖，如圖2所示為電力系統(tǒng)陡波前雷電暫態(tài)過(guò)電壓作用下氧化鋅避雷器的emtp仿真模型，模型包括線性電阻(R1，R3)，線性電感(L1，L2)，非線性電阻(R2，R4)，以及線性電容(C)。線性電阻(R3)與線性電容(C)組成串聯(lián)支路一，其與線性電感(L2)組成并聯(lián)支路一，而后與非線性電阻(R4)組成串聯(lián)支路二，與非線性電阻(R2)組成并聯(lián)支路二，與線性電感(L1)組成串聯(lián)支路三，與線性電阻R1組成并聯(lián)支路三。且并聯(lián)支路三的1號(hào)端為高壓端，2號(hào)端為低壓端。本模型用于電力系統(tǒng)陡波前雷電暫態(tài)過(guò)電壓作用下氧化鋅避雷器的emtp仿真計(jì)算。其中，EMTP是現(xiàn)有技術(shù)中用于電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)分析的仿真軟件。其中，該模型具有以下特征：(1)包括線性電阻(R1，R3)，線性電感(L1，L2)，非線性電阻(R2，R4)，以及線性電容(C)。線性電阻(R3)與線性電容(C)組成串聯(lián)支路一，其與線性電感(L2)組成并聯(lián)支路一，而后與非線性電阻(R4)組成串聯(lián)支路二，與非線性電阻(R2)組成并聯(lián)支路二，與線性電感(L1)組成串聯(lián)支路三，與線性電阻R1組成并聯(lián)支路三。(2)并聯(lián)支路三的1號(hào)端為高壓端，2號(hào)端為低壓端。(3)線性電阻(R1)為控制元件，用于防止仿真波形結(jié)果出現(xiàn)震蕩。(4)線性電感(L1)表征放電電流滯后于殘余電壓，由避雷器陡波沖擊殘壓、雷電波沖擊殘壓與額定電壓求取。(5)非線性電阻(R2)表征陡波前過(guò)電壓作用下避雷器的V-I特性，為試驗(yàn)獲得的陡波前過(guò)電壓作用下避雷器的V-I特性。(6)線性電感(L2)為濾波元件，與線性電容(C)組成低通濾波電路，由避雷器陡波沖擊殘壓、雷電波沖擊殘壓與額定電壓求取。(7)線性電阻(R3)為控制元件，用于防止仿真波形結(jié)果出現(xiàn)震蕩。(8)線性電容(C)為濾波元件，與線性電感(L2)組成低通濾波電路，由避雷器本體長(zhǎng)度和并聯(lián)柱數(shù)求取。(9)非線性電阻(R4)表征緩波前過(guò)電壓作用下避雷器的V-I特性，為試驗(yàn)獲得的緩波前過(guò)電壓作用下避雷器的V-I特性。雷電暫態(tài)過(guò)電壓作用下氧化鋅避雷器的電氣等值模型，利用一套可輸出1μs陡波前的同軸發(fā)生裝置及測(cè)量系統(tǒng)，可在氧化性避雷器上輸出波前時(shí)間1μs以上、電流峰值0.2～11kA的沖擊電流，試驗(yàn)求取了避雷器的相關(guān)參數(shù)。試驗(yàn)回路為緊湊型結(jié)構(gòu)，避雷器模型中線性電感參數(shù)通過(guò)以下方式求?。荷鲜鍪街蠻r1為避雷器在幅值為10kA、波前時(shí)間為1μs的陡波前沖擊電流作用下的殘壓值，波尾時(shí)間可由避雷器廠家自行選取，不會(huì)影響計(jì)算結(jié)果。Ur8/20為避雷器在幅值為10kA的8/20μs標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電流作用下的殘壓值，Un為避雷器的額定電壓。避雷器模型中用以表征伏安特性的非線性電阻參數(shù)通過(guò)以下方式求?。阂陨鲜街蠭2和I4分別為流過(guò)非線性電阻R2和R4的電流，α1取初值1.219，α2取初值0.964。避雷器模型中線性電阻R1取值為1MΩ，線性電阻R3取初值1Ω，線性電容C取初值1μH。根據(jù)上述方式得到避雷器模型各元件參數(shù)初值，在emtp中建立避雷器模型，而后通過(guò)以下方式進(jìn)行模型參數(shù)修正：根據(jù)生產(chǎn)廠家的試驗(yàn)條件，在emtp中建立操作沖擊電流模型，對(duì)避雷器模型注入此電流，調(diào)整系數(shù)α1和α2，使仿真得到的避雷器殘壓與試驗(yàn)結(jié)果相符。調(diào)整線性電阻R3和線性電容C的數(shù)值，使在8/20μs雷電沖擊電流作用下避雷器殘壓波形的殘壓過(guò)沖與試驗(yàn)結(jié)果相符。調(diào)整線性電感L1的數(shù)值，使8/20μs雷電沖擊電流作用下避雷器殘壓數(shù)值與試驗(yàn)結(jié)果相符。以某Y10W-216/562型號(hào)避雷器為例，其技術(shù)參數(shù)由生產(chǎn)廠家提供，如表1所示。表1避雷器技術(shù)參數(shù)避雷器型號(hào)Y10W-216/562額定電壓Un216kV10kA陡波沖擊電流下殘壓Ur1630kV10kA雷電沖擊電流下殘壓Ur8/20562kV500A操作沖擊電流下殘壓478kV根據(jù)表1中的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算并進(jìn)行修正處理后，得到非線性電阻R2和R4的伏安特性，如表2所示。表2非線性電阻R2和R4的伏安特性I(A)U(kV):R2U(kV):R40000.002455.220350.126100547.388442.8561000591.224486.6923000622.696518.16410000671.590567.05820000717.674613.142得到非線性電感L1數(shù)值為0.218μH，非線性電感L2為6.534μH，線性電容C為0.75μF，線性電阻R3為2.5Ω。對(duì)該模型施加陡波前沖擊電流，波前時(shí)間為0.8μs，電流幅值為10kA，得到仿真結(jié)果如圖3所示。上述本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案，至少具有如下的技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：由于在等值模型中加入了串聯(lián)電容，對(duì)傳統(tǒng)模型在應(yīng)用過(guò)程中所形成的過(guò)沖進(jìn)行了有效吸收，所以，有效解決了現(xiàn)有的分析電力系統(tǒng)雷電過(guò)電壓暫態(tài)特性方法，存在避雷器殘壓過(guò)沖過(guò)大現(xiàn)象的技術(shù)問(wèn)題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)避雷器在過(guò)電壓作用下動(dòng)作過(guò)程的真實(shí)仿真的技術(shù)效果。盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3