变电站雷电侵入波过电压仿真计算分析平台的研究
本文关键词: 雷电侵入波 过电压 仿真计算 模型 平台开发 出处:《山东大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:雷电对电网正常运行具有很大的威胁性,尤其是沿进站线路侵入变电站的雷电侵入波过电压,对站内电气设备绝缘的危害性尤其严重。为满足电网安全可靠运行的需要,在变电站建设、运维中,需要对雷电侵入波过电压进行定量计算,准确评估设备的绝缘水平是否够满足要求,判断变电站的防雷措施是否得当。电磁暂态仿真计算的方法是进行这一研究的有效手段,然而仿真计算需要对侵入波作用过程及相关设备、元件的建模方法有充分的掌握,同时计算过程及数据分析阶段工作量大,也需要较高的建模技巧——这些对广大建设、运维人员造成了一定困扰,不利于仿真计算方法的推广应用。论文分析了雷电侵入波作用下电阻、电感、电容、分布参数传输线等基本电气元件的等效模型,在此基础上探讨仿真计算中需要考虑的输电线路、杆塔、站内设备等电气设备的建模方法,对各种设备的模型进行了对比分析,提出适合工程计算的建模方法。论文同时对雷电侵入变电站的两种方式进行了分析,总结了物理过程的建模方法及相应参数的计算方法,为准确建立变电站侵入波过电压仿真计算的模型建立了基础。论文以典型的500kV变电站为例,收集了进行过电压仿真计算需要的详细参数,建立了侵入波过电压计算的标准模型。根据侵入波过电压仿真计算的结果,对变电站绝缘配合和避雷器配置方案进行定量分析,给出典型变电站绝缘水平评估和避雷器配置方案的建议。论文探究如何降低雷电侵入波过电压计算中工作量,提高仿真计算的效率,促进分析方式的现代化,同时考虑如何提高"标准模型"重复利用的便利性的措施。基于以上需求,开发基于图形用户界面的"变电站过电压仿真计算分析平台",整合Matlab和ATP-EMTP程序功能,大幅减少了计算过程的手工工作量,提高了行业从业人员应用计算工具进行详细分析设计的便利性,为变电站绝缘设计和相关评估提供一种有效的实用工具。
[Abstract]:Lightning poses a great threat to the normal operation of the power network, especially the over-voltage of the lightning invading the substation along the incoming line, which is especially harmful to the insulation of the electrical equipment in the station, in order to meet the needs of the safe and reliable operation of the power network. In substation construction, operation and maintenance, it is necessary to quantitatively calculate the over-voltage of lightning intrusion wave, and accurately evaluate whether the insulation level of the equipment is adequate to meet the requirements. The method of electromagnetic transient simulation is an effective means to do this research. However, simulation calculation needs to have a good grasp of the process of invading wave and related equipment, and the modeling method of components. At the same time, the calculation process and the stage of data analysis are heavy workload and require high modeling skills, which have caused some troubles to the vast construction, operation and maintenance personnel. This paper analyzes the equivalent models of basic electrical components such as resistance, inductance, capacitance, distributed parameter transmission line and so on under the action of lightning invading wave. On this basis, the modeling methods of transmission line, tower and equipment in the station are discussed, and the models of various equipments are compared and analyzed. At the same time, two methods of lightning intrusion into substation are analyzed, and the modeling method of physical process and the calculation method of corresponding parameters are summarized. In order to establish the model of simulation and calculation of intrusion wave overvoltage in substation accurately, the detailed parameters needed for simulation calculation of overvoltage are collected by taking a typical 500kV substation as an example. A standard model for calculating the over-voltage of the intrusive wave is established. According to the results of the simulation of the over-voltage of the invading wave, the insulation matching and lightning arrester configuration scheme of the substation are quantitatively analyzed. This paper gives some suggestions on the evaluation of insulation level and the configuration of lightning arresters in typical substations. This paper explores how to reduce the workload in the calculation of lightning intrusive wave overvoltage, improve the efficiency of simulation calculation, and promote the modernization of analysis methods. At the same time, how to improve the convenience of reuse of "standard model" is considered. Based on the above requirements, a graphical user interface based platform for simulation calculation and analysis of substation overvoltage is developed to integrate the functions of Matlab and ATP-EMTP programs. The manual workload of the calculation process is greatly reduced, and the convenience of detailed analysis and design of industrial employees is improved, which provides an effective practical tool for substation insulation design and related evaluation.
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM63;TM863
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,本文编号:1556240
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