[发明专利]基于PSCAD/EMTDC的配电线路感应过电压的计算方法

说明书

技术领域

本发明属于电气技术领域，具体的说，涉及一种配电线路感应过电压的计算方法。

背景技术

配电网是电力系统中直接与用户相连并向用户分配电能的重要环节，其安全可靠运行至关重要。架空配电线路分布范围广，极易遭受雷击，由于其杆塔高度较低，周围建筑物的屏蔽作用较大，雷直击线路的概率小，另外由于其绝缘水平较低，使感应雷成为绝缘闪络的重要原因。因此应该对感应过电压特性进行分析。

目前，感应雷过电压的计算方法主要有规程法和数值计算方法两种。规程法使用经验公式计算感应过电压的幅值，一方面其计算结果存在一定偏差，另一方面不能对感应过电压波形进行分析；数值计算方法通过编程计算雷电电磁场及求解场线耦合模型计算感应过电压，计算结果比较精确，但是由于边界条件处理复杂，计算安装避雷器、架设耦合地线及多分支线路的感应过电压较困难，且线路空间分布变化时需要修改程序，因此不易对不同防雷措施下的雷击性能进行分析与比较，从而确定合理的防雷措施。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于PSCAD/EMTDC的感应过电压计算方法，可以像计算直击雷过电压一样，通过搭建模型更简便地计算配电线路的感应过电压，并对其进行分析。克服经验公式不准确及数值计算方法复杂的缺点，提高感应过电压分析的效率。

本发明的技术方案是：一种基于PSCAD/EMTDC的配电线路感应过电压的计算方法，包括以下步骤：

（1）计算雷击产生的电磁场，具体过程为：采用偶极子法，计算雷电感应下电场的水平、垂直分量和横向磁场强度分量；引入土壤电阻率参数，在偶极子法方法基础上，根据Cooray-Rubinstein公式校正计算雷电感应下电场的水平分量；

（2）建立雷电感应下线路的PSCAD/EMTDC电路模型：根据电磁场-线路耦合模型推导出雷电感应下线路的等值计算电路，根据等值计算电路在PSCAD/EMTDC中建立雷电感应下线路的等值电路模型；

（3）设计感应过电压计算自定义元件，感应过电压自定义元件的设计包括参数输入框和数学计算模型，参数输入框将线路结构、回击模型及大地等计算所需参数传输到数学计算模型，数学计算模型包括线路电气参数计算、电磁场计算、相模变换及等值电路参数计算等，其中电磁场计算根据步骤（1）中数学模型进行计算，可通过参数框调节线路结构、回击模型及大地等参数；

（4）建立雷电感应下线路在PSCAD/EMTDC中的模型，每段线路使用感应过电压模块模拟，感应过电压模块由雷电感应下线路的PSCAD/EMTDC电路模型和感应过电压计算自定义元件封装组成；

（5）建立感应过电压整体仿真模型，调用雷电感应下线路的感应过电压模块，将感应过电压模块与杆塔、绝缘子、避雷器等相关设备模型按实际情况相连，运行计算线路感应过电压；

（6）改变线路结构，建立新的感应过电压整体仿真模型，改变雷电感应下线路的感应过电压模块与杆塔、绝缘子、避雷器等相关设备模型的连接关系，重新运行计算线路感应过电压。

优选的是：雷电感应下线路的数学模型中感应过电压自定义元件的设计由FORTRAN编程实现。

本发明的有益效果是：

建立了雷电感应下线路在PSCAD/EMTDC中的模型之后，只需将该模型与杆塔、绝缘子、避雷器等相关模型按实际情况连接，运行即可计算感应过电压，其计算过程与直击雷过电压类似，应用简便，更合适工程人员使用；而且，当线路结构发生变化时，不需要修改应用程序，只需相应改变雷电感应下线路在PSCAD/EMTDC中的模型与其他模型的连接情况即可，应用简单。通过不同的线路模型的模拟，仿真不同线路结构的感应过电压，更便于确定合理的防雷措施，给电力线路建设指导。

附图说明

附图1为本发明的感应过电压模块模型结构示意图。

附图2为本发明的根据电磁场-线路耦合模型推导出雷电感应下线路的等值计算电路示意图。

附图3为本发明的自定义感应过电压元件模型数学计算模型程序流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步详细的说明。

基于PSCAD/EMTDC的配电线路感应过电压的计算方法，主要包括以下步骤：

（1）计算雷击产生的电场水平、垂直分量及横向磁场分量计算方法包含以下步骤：