变电站内过电压时频域分析方法研究

摘要

电力系统供电的可靠性是由在一定时间内中断用户供电的次数和持续时间来判断的。可靠性在很大程度上取决于电力系统的冲击特性。如果电力系统的绝缘只承受正常运行水平的电压，就不会有什么问题，但实际上绝缘却要承受各种各样过电压的袭击。各种过电压的幅值、波形和持续时间都各不相同。由于内过电压的存在，可能导致事故的发生。在事故发生以后，引发事故的原因可能交织在一起，这样分析工作就很难进行。因而，在电力系统中，对内过电压的分析有着非常重要的意义，它为分析过电压在发生发展过程中，对电网的影响提供可靠而又准确的信息；还可为处理事故，提出改进措施提供重要的参考依据。本文针对操作过电压、工频过电压和谐振过电压分别进行时域和频域的分析和仿真。 本文对操作过电压建立瞬时过电压场路分析模型，把实际电力系统的各个部分，如变压器、输电线路、负荷等按照相似条件设计，建造并组成一个电力系统模型，用这种模型代替实际电力系统进行各种正常与故障状态的试验和研究。研究了其对应的瞬时电路网络分析模型，并研究了网络参数的计算模式。在频域上，将操作过电压进行离散傅立叶变换(DFT)，分析其频率成分。计算不同频率分量下的电位分布，然后进行迭加，进一步求得整个求解区域的电场分布。利用仿真软件进行了仿真计算，验证了数值计算的可靠性。并提出了操作过电压的保护措施。 利用长输电线路模型，分别计算了单端电源与长线相连的工频过电压，不对称短路引起的工频过电压和双端电源与长线相连的工频过电压，搭建了仿真模型，归纳了工频过电压的保护措施。 介绍了描述函数法在基频铁磁谐振过电压计算中的应用。将铁磁谐振系统中的线性部分与非线性部分分开，用传递函数来表征线性部分，用描述函数来表征非线性部分，建立的压变描述函数使计算过程更趋简单。频域上则借鉴非线性振动理论中小参数法分析基频谐振，平均法分析1/3分频谐振。总结了谐振过电压的保护措施。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 内过电压的类型及特点

1.3 国内外研究现状及存在的问题

1.3.1 目前已有的研究内过电压的方法

1.3.2 国内外研究动态

1.3.3 目前各种内过电压算法中存在的问题

1.4本文主要的研究内容

第二章操作过电压的时频域分析与计算

2.1 引言

2.2 操作过电压的时域分析

2.2.1 所涉及电气组件的数学模型

2.2.2操作过电压的时域计算模型

2.3 操作过电压的频域模型与计算

2.3.1 高频下绝缘介质的介电常数

2.3.2瞬时电场的频域数学模型的建立

2.3.3 多次谐波分量的迭加

2.4操作过电压仿真

2.5 操作过电压保护措施

2.6 小结

第三章工频过电压的时域分析与计算

3.1 引言

3.2工频过电压模型分析

3.2.1 均匀长输电线路模型

3.2.2单端电源与长线相连的工频过电压

3.2.3 不对称短路引起的工频电压升高

3.2.4双端电源与长线相连的工频过电压

3.3 算例分析

3.4工频过电压仿真

3.5工频过电压保护措施

3.6 小结

第四章谐振过电压的时频域分析与计算

4.1 引言

4.2 时域分析与计算

4.2.1 描述函数法计算谐振过电压

4.2.2 母线电容量Cm对谐振过电压的影响

4.2.3 等值电阻R对谐振过电压的影响

4.3 频域计算

4.3.1 基频计算

4.3.2 1／3分频谐振的稳定性

4.4谐振过电压保护措施

4.5 小结

结论

参考文献

致谢

附录A攻读学位期间发表的学术论文及参加的科研项目