[发明专利]包含非线性负载的单根架空线路电磁脉冲响应检测方法

说明书

本发明提供了一种包含非线性负载的单根架空线路电磁脉冲响应检测方法，该方法包括以下步骤：对所述单根架空线路建模；确定所述单根架空线路中的线性负载和非线性负载；对于所述线性负载，根据FDTD方程确定各时间步的响应；对于所述非线性负载，运用分段线性的方法进行处理；依次确定各时刻的响应。本发明的方法简单高效，采用时域有限差分方法对理想大地上的单根架空线路进行建模，将线路端接非线性负载的非线性特性按照分段线性的方法进行近似等效，对包含有非线性负载的理想地面上的单根架空线路电磁脉冲响应进行检测。

技术领域

本发明涉及一种高压输变电工程电磁兼容领域的方法，具体讲涉及一种包含非线性负载的单根架空线路电磁脉冲响应检测方法。

背景技术

高空核爆电磁脉冲(HEMP)一般由爆核爆炸产生，其中的E1成分频谱覆盖范围包括中频、高频、甚高频甚至一些超高频波段的信号，具有辐射范围广，峰值场强高和频谱宽的特点。HEMP会通在输电线路等多导体传输线上感应出幅值较高的感应电压和电流，对电力系统具有较为严重的威胁，因此，对架空输电线路进行建模，进而对其HEMP响应进行仿真计算研究一直是研究热点。在这其中较为关键的一点是线路端接设备的等效，在较为简单的模型中一般将其等效为电阻来处理，但在实际情况中线路得终端设备一般为变电站中的变压器和避雷器等设备，其负载一般都为非线性负载，若简单将其等效为线性电阻，势必会对结果产生较大的误差，无法真实的反映实际的情况。

目前在包含有非线性负载的理想大地上的单根架空线路电磁脉冲响应仿真计算方面，虽然可以使用PISPICE等仿真软件进行计算，但由于其软件主要适用于“路”激励的计算，而对于平面波或者感应雷等“场”激励均需要对激励源进行复杂的等效变换，软件中元件库中也没有直接的非线性负载元件可供使用，而只能利用蔡氏等效电路方法将非线性负载等效为复杂的电路近似处理，在实际计算中难以操作；另外还可以在频域利用Volterra积分方程来进行计算，但其计算过程较为复杂繁琐。

因此，提供一种用于计算理想大地上的包含有非线性负载的单根架空线路的电磁脉冲响应检测方法尤为重要。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种包含非线性负载的单根架空线路电磁脉冲响应检测方法。

实现上述目的所采用的解决方案为：

一种包含非线性负载的单根架空线路电磁脉冲响应检测方法，其改进之处在于：所述方法包括以下步骤：

I、对所述单根架空线路建模；

II、确定所述单根架空线路中的线性负载和非线性负载；

III、根据FDTD公式确定所述线性负载各时间步的响应；

IV、运用分段线性的方法进行处理，根据FDTD公式确定所述非线性负载各时间步的响应；

V、依次确定各时刻的响应。

进一步的，所述步骤I包括：根据所述单根架空线路的参数建立时域传输方程，将所述时域传输方程在空间和时间尺度上进行离散，确定所述单根架空线路的FDTD方程。

进一步的，所述步骤II包括：判断所述单根架空线路中的线性负载和非线性负载，对于所述线性负载，进入步骤III，对于所述非线性负载，进入步骤IV。

进一步的，所述分段线性的方法包括：

S401、将所述非线性负载的U-I特性中离散工作点用直线连接成分段线性的直线段，在所述非线性负载的非线性曲线上确定k各节点(V₀，I₀)，(V₁，I₁)…(V_k-2，I_k-2)，(V_k-1，I_k-1)，将所述非线性曲线分为k-1段；