陡波前過(guò)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(guān)以及接地開關(guān)操作或帶電線路對(duì)地閃絡(luò)，甚至雷電波的入侵產(chǎn)生的陡波前過(guò)電壓會(huì)對(duì)GIS相連的設(shè)備造成危害，因此，研究陡波前過(guò)電壓對(duì)電力變壓器的影響問(wèn)題具有極為重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文結(jié)合河北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“特快速暫態(tài)過(guò)電壓對(duì)變壓器的影響”(項(xiàng)目編號(hào)503624)和“氣體絕緣變電站電磁環(huán)境與電磁干擾預(yù)測(cè)計(jì)算的研究”(項(xiàng)目編號(hào)：503424)，基于模型階數(shù)縮減技術(shù)，重點(diǎn)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(guò)電壓下變壓器高壓線圈電位分布快速計(jì)算的問(wèn)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(gè)步驟：(1)從測(cè)量獲得的散射參數(shù)或多導(dǎo)體傳輸線模型單位長(zhǎng)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(zhuǎn)化為狀態(tài)方程表示，并運(yùn)用基于Amoldi算法的模型階數(shù)縮減技術(shù)對(duì)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(xué)宏模型；

3、(3)基于降階電壓傳遞函數(shù)運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)綜合技術(shù)實(shí)現(xiàn)電路宏模型。該電路宏模型簡(jiǎn)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(diǎn)和留數(shù)非常方便地得出，并與國(guó)際通用軟件兼容。通過(guò)對(duì)特制的變壓器線圈模型的測(cè)量和仿真計(jì)算驗(yàn)證了所提方法的正確性。 2．針對(duì)陡波前過(guò)電壓下變壓器高壓線圈的頻變參數(shù)多導(dǎo)體傳輸線模型，通過(guò)將參數(shù)頻變部分用無(wú)源矢量匹配逼近，并轉(zhuǎn)化為狀態(tài)空間描述，提出了用于頻變參數(shù)多導(dǎo)體傳輸線階數(shù)縮減的

4、改進(jìn)積分相合變換法。 3．提出了一種計(jì)算陡波前過(guò)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(jì)算速度，根據(jù)變壓器高壓線圈和陡波前過(guò)電壓輸入信號(hào)的頻率特性，提出了有效計(jì)算頻段的概念，并在求解相合變換矩陣確定初始條件時(shí)使用了精細(xì)算法和第一類切比雪夫多項(xiàng)式逼近技術(shù)。通過(guò)對(duì)變壓器線圈模型的測(cè)量和仿真計(jì)算驗(yàn)證了所提方法的快速性和正確性。 4．作為工程應(yīng)用，對(duì)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