陡波前過電壓下變壓器的建模及快速仿真算法研究.pdf

1、由于氣體絕緣變電站(GIS)中斷路器、隔離開關以及接地開關操作或帶電線路對地閃絡，甚至雷電波的入侵產生的陡波前過電壓會對GIS相連的設備造成危害，因此，研究陡波前過電壓對電力變壓器的影響問題具有極為重要的理論意義和實用價值。本文結合河北省自然科學基金項目“特快速暫態(tài)過電壓對變壓器的影響”(項目編號503624)和“氣體絕緣變電站電磁環(huán)境與電磁干擾預測計算的研究”(項目編號：503424)，基于模型階數(shù)縮減技術，重點研究了氣體絕緣變電站中

2、變壓器高壓線圈的高頻電路模型的建立方法和陡波前過電壓下變壓器高壓線圈電位分布快速計算的問題。論文主要包括以下的工作。 1．提出了建立變壓器高頻宏模型的方法。該方法分為三個步驟：(1)從測量獲得的散射參數(shù)或多導體傳輸線模型單位長度參數(shù)出發(fā)，求出電壓傳遞函數(shù)并用矢量匹配法逼近；(2)將電壓傳遞函數(shù)轉化為狀態(tài)方程表示，并運用基于Amoldi算法的模型階數(shù)縮減技術對狀態(tài)方程降階，由此獲得降階狀態(tài)方程以及降階電壓傳遞函數(shù)表示的數(shù)學宏模型；

3、(3)基于降階電壓傳遞函數(shù)運用網絡綜合技術實現(xiàn)電路宏模型。該電路宏模型簡單、通用，僅由電阻、電感、電容和理想變壓器組成，其模型參數(shù)可以根據(jù)電壓傳輸函數(shù)的極點和留數(shù)非常方便地得出，并與國際通用軟件兼容。通過對特制的變壓器線圈模型的測量和仿真計算驗證了所提方法的正確性。 2．針對陡波前過電壓下變壓器高壓線圈的頻變參數(shù)多導體傳輸線模型，通過將參數(shù)頻變部分用無源矢量匹配逼近，并轉化為狀態(tài)空間描述，提出了用于頻變參數(shù)多導體傳輸線階數(shù)縮減的

4、改進積分相合變換法。 3．提出了一種計算陡波前過電壓下變壓器高壓線圈電位分布的頻域快速方法。為了提高計算速度，根據(jù)變壓器高壓線圈和陡波前過電壓輸入信號的頻率特性，提出了有效計算頻段的概念，并在求解相合變換矩陣確定初始條件時使用了精細算法和第一類切比雪夫多項式逼近技術。通過對變壓器線圈模型的測量和仿真計算驗證了所提方法的快速性和正確性。 4．作為工程應用，對750kV拉西瓦至西寧、拉西瓦至官亭輸變電工程中拉西瓦GIS水電站