[发明专利]基于全波电磁暂态模型的雷电过电压计算方法

权利要求书

1.基于全波电磁暂态模型的雷电过电压计算方法，其特征是，包括：

步骤1，根据输电线路型号、杆塔型号和接地网型式构建杆塔模型，将杆塔模型中每一个杆塔分解成细线元的组合，将雷电流、输电线路、杆塔及杆塔接地网看作导体，构建由雷电流、输电线路、杆塔及杆塔接地网多导体组成的电网络模型，即输电线路、杆塔和接地极一体化的全波电磁暂态模型；对全波电磁暂态模型中各导体进行分段，获得导体段；所述的细线元包括横元、斜元和竖元，

步骤2，采用快速傅里叶法将雷电压或雷电流由时域转化到频域，得到雷电压或雷电流的频谱值，以频谱值为输入，模拟全波电磁暂态模型在单位冲击响应下的阻抗频域特性，将阻抗频域特性与频谱值相乘，采用快速傅立叶法将相乘结果由频域转化到时域，得到雷电压或雷电流的时域信号；

步骤3，采用矩量法计算杆塔的冲击响应特性，获得杆塔上泄漏电流和导体段电位的分布；本步骤具体为：

3.1对步骤2获得的时域信号进行离散；

3.2根据①全波电磁暂态模型中各导体段的外表面两端的电位差等于内两端的电位差，以及②各导体段上的轴向电流与泄漏电流满足基尔霍夫定律，构建矩阵方程，以离散后的时域信号为输入的雷电流激励，对矩阵方程求逆，获得各导体段的泄漏电流；

所构建的矩阵方程为其中，为输入的雷电流激励；分别表示第1、2、…k、…K个导体段的泄漏电流；a_k1、a_k2、...a_kK为根据第k个导体段的表面电位连续性建立的电位连续性方程的系数，导体段表面的电位连续性方程为a_kk'为第k个导体段对应的电位连续性方程的第k'个系数，U_k为第k个导体段表面的电位，k＝1,2,...K，k'＝1,2,...K；K为全波电磁暂态模型中导体段总数量；

3.3对单一电阻率土壤，导体段电位通过该导体段的纵向电流与该导体段本身的阻抗相乘得到，导体段本身的阻抗根据导体段材料进行赋值；对分层土壤，利用复镜像法求出第p个导体段上泄漏电流在第k个导体段中点处所产生的电位R_kp，第k个导体段的导体段电位

步骤4，根据步骤3计算的各导体段的泄漏电流和导体段电位，获得杆塔横担导体上电压，杆塔横担导体上电压与输电线路运行电压的差值即雷电过电压值。

2.如权利要求1所述的基于全波电磁暂态模型的雷电过电压计算方法，其特征是：

步骤1中，采用CDEGS软件工具构建杆塔模型和全波电磁暂态模型。

3.如权利要求1所述的基于全波电磁暂态模型的雷电过电压计算方法，其特征是：

步骤1中，对全波电磁暂态模型中各导体进行分段，具体为：

对全波电磁暂态模型中建立的导体进行分割获得导体段，所获得的导体段需同时满足如下条件：

(1)Δ/r≥5，其中，Δ为导体段长度，r为导体段半径；

(2)Δ≤λ/6，其中，Δ为导体段长度，λ为工作电磁波最高频率对应的波长；

对位于空气中的导体段，其对应的λ＝3×10⁸/f；对位于土壤中的导体段，其对应的f为输电线路的工作频率，ρ为导电段所处土壤的电阻率。