代晓娣[1]2016年在《变电站快速暂态过电压下空间瞬态电磁场的研究和分析》文中研究说明随着我国电力系统的迅速发展,电网不断扩大,500kV的输变电系统在我国电力系统占据主要位置。如今变电站大部分均采用的是分层分布式的保护和控制系统,一些二次设备下放安置在变电站的高压开关场内,因这些由超大规模集成电路组成的电力电子设备工作时信号电平较低且绝缘薄弱,当气体绝缘变电站中由于隔离开关操作产生的瞬态辐射电磁场很可能会干扰敏感设备的正常工作,使二次设备在电磁信号的干扰下可能会出现误动或损坏设备的现象,进而使电力系统的安全运行受到影响。因此气体绝缘变电站开关操作产生的空间瞬态电磁问题成为确保电力系统安全稳定运行的一个重要因素。针对所提出的问题,本文以500kV超高压气体绝缘变电站为研究对象,首先,对气体绝缘变电站的一次系统中各高压元器件设备的建模方法进行研究和总结,并在电磁暂态程序平台上搭建了超高压气体绝缘变电站的一次系统波过程内部暂态电路模型,对隔离开关操作产生的快速暂态过电压进行计算,得到暂态过电压频谱特性。然后,对暂态电压波在壳体上的传导过程进行分析,基于多导体传输线理论对开关操作产生的暂态壳体过电压进行分析建模。结果表明,开关操作的暂态过电压传导至壳体的干扰电压幅值最高为0.848p.u.出现在出线套管处的金属壳体上,频率范围广泛,主要分布在3-35MHz之间,其高频特性很容易对空间形成电磁干扰。最后,运用矩量法对变电站空间瞬态电磁场进行建模。将GIS壳体的暂态波进行快速傅里叶变换,由时域转换到频域,并对频率进行采样,将采样频率对应的暂态壳体电压作为计算模型的激励源导入到天线模型中,得到变电站近区场的电场分布和磁场分布情况。结果表明,空间位置是影响空间瞬态电磁场的关键因素。在近区场内,场强随距离激励源位置增大而迅速衰减,场强的变化梯度很陡,形成复杂的非均匀场。同时,在近区场内电场强度要远大于磁场强度对空间辐射场的影响。对不同频段的电场分布进行计算可知,频率对电场强度也有一定的影响,场强随频率的增加呈下降趋势,在VFTO的主要频段较为严重。
钱佳斌[2]2016年在《GIS设备开关操作引起的电磁骚扰问题及抑制技术研究》文中研究指明随着电网电压等级的逐步提高,气体绝缘式变电站(Gas Insulated Substation, GIS)内开关操作产生的特快速暂态过电压和暂态外壳电压,对一次设备的绝缘水平、就地智能设备的可靠性及抗干扰性能提出了更严格的要求。本文针对变电站内开关操作在系统一、二次侧产生的电磁骚扰,分别通过实地测量和建模仿真的方式,定量研究了系统各部分特快速暂态过电压的频率、幅值及分布规律,并提出相应措施来抑制系统一次侧的特快速暂态过电压。论文主要研究内容包括：(1)根据电磁波的传播特性,理论推导了高压开关操作在系统一次侧产生的特快速暂态过电压波形特征,并详细分析了电流／电压互感器和接地网的传导耦合路径、空间瞬态电磁场的辐射耦合路径,以及二次设备内部抑制高频骚扰信号的处理方法；(2)在某500kV气体绝缘式变电站隔离开关和断路器操作过程中,利用电磁骚扰测量系统,对就地智能设备输入端口的骚扰电压和暂态外壳电压进行了实地测量,得到了开关操作产生电磁骚扰信号的频率、幅值及分布规律,提出了500kV变电站内就地智能设备信号端口提高电磁抗扰度的优化方法；(3)建立了具有分布参数的线路模型和可重复击穿的隔离开关模型,对单变单回路运行方式下的电网模型进行开关操作过电压的数值计算,仿真分析了隔离开关合闸时的暂态过程,综合评估了隔离开关、导电杆、母线、变压器等一次设备上的过电压和过电流特征水平；(4)根据开关操作在系统一次侧的特快速暂态过电压波形特征参数,提出采用分合闸电阻法和断路器相控技术法来抑制系统一次侧的特快速暂态过电压。通过构造带分合闸电阻的隔离开关和相控断路器的计算模型,分别对开关操作空载线路产生的过电压进行数值计算。仿真结果表明,分合闸电阻和相控断路器均能使开关操作过电压幅值和持续时间明显降低。
张重远[3]2004年在《气体绝缘变电站开关操作产生的电磁干扰问题研究》文中提出本文结合国家自然科学基金项目“变电站瞬态电磁环境的预测计算方法研究”(项目编号:50077006)和河北省自然科学基金项目“气体绝缘变电站电磁环境与电磁干扰预测计算的研究”(项目编号:503424),重点研究了气体绝缘变电站互感器高频电路模型的建立方法和开关操作通过传导耦合对二次设备的干扰问题。本文主要研究成果如下:1.提出了采用矢量匹配法逼近互感器实测频率响应特性建立其高频传递函数模型的方法,并提出了互感器高频传递函数模型的降阶方法。针对一座110 kV气体绝缘变电站建立了110kV电压互感器高频传递函数的降阶模型。2.提出了基于阻抗和导纳的实部分解技术的互感器无源电路的实现方法, 并建立了一台110 kV电压互感器的高频电路模型。时域和频域的仿真结果验证了本文方法的有效性。本文方法具有简单、通用的特点,在实际中只要测得互感器频率响应特性便可应用该方法建立其电路模型。3.提出了应用矢量匹配法逼近传输线频变阻抗的时域处理方法,从而解决了时域有限差分法(FDTD)难以处理频变问题的困难。通过与电磁暂态程序EMTP计算结果的比较,验证了本文方法的有效性。4.研究和总结了气体绝缘变电站一次系统中各种设备(元件)模型的建立方法,应用电磁暂态程序EMTP 建立了一座125kV叁相分体式气体绝缘变电站一次系统的计算模型,计算了隔离开关合空母线操作产生的特快速暂态过电压、暂态地电位升高以及接地导体上的暂态电流。计算结果与实测结果进行比较,结果基本一致,验证了本文计算的可行性和有效性。5.应用电磁暂态程序EMTP 建立了一座110kV叁相共箱式气体绝缘变电站传导耦合的整体计算模型,计算了断路器操作产生的特快速暂态过电压、暂态地电位升高以及通过电压互感器的传导耦合在二次设备端口上产生的干扰电压,与实测结果进行比较,结果基本一致。计算结果表明,开关操作通过传导耦合在二次设备端口产生的干扰电压约为100V ,尽管不是很高,但是,其主要频率分量高达30MHz ～40MHz ,必须引起二次设备开发人员的高度重视。6. 应用基于电磁场数值计算软件NEC 的“修正系数法”计算了一座220kV气体绝缘变电站的空间暂态电磁场。针对电站的实际情况对“修正系数法”进行了改进,提出了减小计算误差的方法。通过对计算结果和变电站实测结果的比较,验证了本文改进方法的有效性。
卢铁兵[4]2001年在《变电站瞬态电磁环境数值预测方法的研究》文中研究指明本文结合国家自然科学基金资助项目“变电站瞬态电磁环境的预测计算方法研究”(项目编号：50077006)，重点研究了空气绝缘变电站和气体绝缘变电站由于开关操作产生的瞬态电磁过程及其瞬态电磁环境的数值预测方法，主要研究成果如下： (1)提出了级联和分支多导体传输线的时域有限差分法，推导出连接点的时域有限差分法迭代公式。 (2)提出了一种获取土壤阻抗时域形式的方法，该方法将Pade逼近和拉普拉斯反变换相结合，获得了复阻抗的时域形式。还提出了含频变参数的架空多导体传输线的时域有限差分法迭代公式。 (3)采用广义索莫菲恒等式以及广义函数束法，提高了计算电偶极子产生的瞬态电磁场的计算速度。 (4)提出了将多导体传输线时域有限差分法和电偶极子法相结合的空气绝缘变电站瞬态电磁环境数值预测方法，并对一座500kV变电站开关操作产生的瞬态电磁环境进行了预测计算，获得了可用于指导二次设备下放后其电磁屏蔽设计的关键数据。 (5)开发了一套基于传输线法和矩量法的气体绝缘变电站瞬态电磁环境数值预测软件包，并对一座125kV的气体绝缘变电站的瞬态电磁环境进行了数值预测，其数值预测结果与测量结果吻合。 本文研究成果可用于超高压变电站二次设备下放后遇到的瞬态电磁环境的预测计算，并为二次设备的电磁兼容性设计提供理论依据。
嵇建飞, 杨逸飞, 袁宇波, 王立辉[5]2015年在《智能变电站就地智能设备电磁兼容抗扰度试验分析》文中提出随着智能变电站建设的全面推进,二次智能设备就地布置成为趋势,但就地布置后,开关场的电磁环境比保护小室更为严酷,为了研究开关场的电磁骚扰对就地智能设备的影响并定量分析电磁骚扰强度,在某110 k V智能变电站就地合并单元发生异常情况之后,运用排除法确定了刀闸操作产生的电磁骚扰是合并单元产生异常情况的重要原因,随后对该变电站就地合并单元进行电磁兼容相关实验并对其结构进行改进,测录了该110 k V和某500 k V智能变电站的电磁骚扰信号,分析了电磁骚扰信号的幅频和时频特性。结果表明:110 k V变电站的合并单元地线骚扰信号峰峰值为4.6 k V,500 k V变电站TV二次侧电压通道骚扰信号的峰峰值甚至达到了6 k V,此骚扰信号峰峰值大于IEC 61000-4-4标准规定的IV级电快速瞬变脉冲峰值,IEC61000-4-5标准规定的IV级浪涌(冲击)信号峰值和IEC61000-4-10标准规定的IV级阻尼振荡波幅值,此外,实测的骚扰信号主频都在兆赫兹级,目前最新的IEC61000-4-10阻尼振荡波抗扰度标准已经新增了3 MHz、10 MHz和30 MHz的振荡频率,因此综合来看,当前国内的电磁兼容抗扰度试验标准已不足以考核就地安装的二次智能设备。
张卫东[6]2003年在《变电站开关操作瞬态电磁干扰问题的研究》文中研究指明本文结合国家自然科学基金资助项目“变电站瞬态电磁环境的预测计算方法研究”(项目编号：50077006)，重点研究了空气绝缘变电站由于开关操作产生的瞬态电磁干扰的测量技术和特征分析方法，主要研究成果如下：1、 开发研制了一套光纤瞬态磁场传感系统。针对磁场探头变换特性的频变问题，提出了利用数字技术对传感系统的标度因子进行频率均衡的方法。设计了数字频率均衡网络，并实现了对传感系统的频域均衡与标定。该传感系统的频带范围为40Hz~100MHz，测量范围为1A/m~1100A/m。系统的非线性度低于0.97%，测量相对误差低于5%，信号传输距离为50m。应用该系统，在我国首次获得了35kV并联电抗器投切操作等瞬态磁场数据。2、 开发研制了一套光纤瞬态电场传感系统。该传感系统的频带范围为40Hz ~100MHz，测量范围为10V/m~100kV/m，最大测量相对误差约为5%，信号传输距离为50m。3、 参与了叁座500kV变电站瞬态电磁环境的测量工作，获得了变电站开关操作时产生的瞬态电场、瞬态磁场和瞬态电压等数据。分析了所获数据的时域和频域特征，统计归纳出已有数据的特征参数表。研究表明，由隔离开关切合空载母线操作激发的空间电场、磁场是各种开关操作中最严重的空间电磁干扰源。4、 评估了现行抗扰度标准的试验波形与变电站实测干扰波形的一致性。基于评估结果，本文建议将瞬态电压试验波形的振荡频率提高到6MHz，并提出了辅助试验的观点。开发了一套变电站瞬态电磁干扰综合分析程序，该程序具有对抗扰度试验波形、现场实测干扰波形和数值预测波形进行特征分析与一致性评估的功能。5、 提出了一种基于电磁拓扑概念的变电站瞬态电磁干扰机理的系统分析方法。基于该方法，开发了一套传导干扰网络传输函数的自动测量系统。利用该系统分析了某继电保护设备PT端信号采集系统的抗干扰特性，结果表明，该继电保护设备的抗干扰网络对1MHz以上高频干扰成分的抑制作用较小，建议改进抗干扰网络的设计。本文的研究成果为我国变电站瞬态电磁环境的测量提供了关键设备和信号分析软件，所获数据及其分析结果为改进二次设备的抗扰度试验方法和抗干扰设计提供了依据。
谢雪梅[7]2014年在《变电站开关暂态电磁场计算及对二次设备的影响研究》文中提出超特高压是目前我国电网的发展方向，这使得变电站内的电磁环境越来越复杂，也对绝缘和电磁兼容有了更高的要求。随着测量、监测等二次设备下放至开关场内，使得二次设备直接暴露在开关场复杂的电磁环境中并受到严重干扰，因此对开关操作引起的暂态场进行有效评估并研究其对二次设备的影响至关重要。本文以隔离开关操作模型为主要研究对象，首先基于时域有限差分方法（FDTD），采用改进的Agrawal传输线理论，研究了变电站暂态场的耦合干扰；其次，结合所建立的整个变电站EMTP模型，分析了变电站内开关操作引起的一次系统波过程及对二次电缆的传导干扰问题，并提出了相应的防护措施。在此基础上，开发了用于变电站开关操作引起的瞬态电磁场预估分析软件，能够实现对开关操作引起的变电站瞬态场的有效评估，论文主要开展如下研究工作：①建立了隔离开关操作的等效电路模型，基于贝杰龙法确定了母线上电流激励的数学表达式；其次考虑FDTD在瞬态问题研究的优越性，结合电偶极子法和天线理论，计算了开关操作引起的空间任意点暂态场的分布情况；利用开关操作模型的对称性，建立了柱坐标系下的FDTD离散模型，计算了整个变电站空间区域的电磁场，分析了地面以及土壤参数的影响；计算结果表明：空间电磁场计算需考虑地面影响，地面及以下区域空间电磁场较小，改变土壤特性对电磁场影响不大，因此只能通过屏蔽等措施来减小空间电磁场。②针对开关操作时母线上瞬态电流引起的暂态电磁场对二次电缆的耦合特点，采用改进的Agrawal传输线方法，以空间电场为激励，考虑入射平面波的角度，计算变电站内电磁场对电缆的耦合干扰；结果表明：当母线与传输线垂直时二次电缆中的耦合电压最小，因此传输线应尽量避免与母线平行。③本文理论方法的验证：结合文献中的实际测量数据，应用本文算法，在同一母线电流激励情况下，通过对比验证论文算法的理论计算波形与实测波形。结果表明：理论计算结果与实测波形基本一致，能够满足工程实际的计算精度要求，可以对实际变电站的瞬态电磁环境进行预估。④针对变电站内开关操作引起的一次系统波过程及对二次电缆的传导干扰问题进行了分析，基于所搭建的变电站的一次系统和二次系统模型，计算不同操作形式下，一次系统产生的暂态过电压及二次电缆末端的干扰电压；提出了几种干扰电压的防护措施并对其防护效果进行了仿真研究，结果表明：隔离开关并联电阻和加装滤波电容能够有效减小二次电缆末端的干扰电压。⑤开发了用于变电站开关操作引起的瞬态电磁场预估计算的分析软件，软件分别可实现叁种功能：单点场计算、空间场计算以及传输线过电压计算，分别实现变电站开关瞬态场的单点计算、空间场计算及其在传输线上的耦合过电压计算，能够对开关操作引起的暂态场进行有效评估。
吴茂林[8]2003年在《变电站互感器宽频传输特性与接地网瞬态特性的研究》文中认为本文结合国家自然科学基金项目“变电站瞬态电磁环境的预测计算方法研究”(50077006)和高等学校优秀青年教师教学科研奖励计划项目“电力系统电磁兼容关键问题研究”(教人司[2001]182号),对如下变电站电磁兼容问题进行了研究:1.提出了测量互感器宽频传输特性的脉冲测量法和散射参数测量法。对互感器的宽频传输特性和散射参数进行了测量,并将散射参数变换为开路阻抗参数,获得了互感器的端口宽频特性。2.在互感器电压传输特性、电流传输特性、阻抗和导纳特性数据的有理逼近表达式基础上,提出了互感器宽频等效电路模型的建立方法,并建立了500kV电容式电压互感器和500kV电流互感器的宽频等效电路模型。3.研究了母线瞬态电压和瞬态电流通过互感器及其二次电缆在二次设备端口处产生的干扰电压和干扰电流的计算方法。以时域有限差分法计算获得的500kV变电站母线瞬态电压和瞬态电流为激励源,结合本文建立的互感器宽频等效电路模型,计算得到了互感器额定负载时二次设备端口处的干扰电压和干扰电流。计算结果与国内外测量结果吻合。4.研究了雷击某500kV变电站接地网时在保护小室内引起的瞬态地电位问题,分析了保护小室接地网的不同接地方式的效果。研究表明:(1)雷击变电站接地网将造成保护小室内产生不均匀的瞬态地电位分布,保护小室应独立铺设接地网,且与变电站接地网采用四角点连接的方式进行连接,以确保雷击变电站接地网时保护小室内最大瞬态地电位差最小;(2)在保护小室接地网接地方式不变的情况下,保护小室采用铜制接地网比采用钢制接地网时保护小室内最大瞬态地电位差要小,但效果不明显;(3)避雷针距离保护小室越近,雷电流通过避雷针流入变电站接地网时在保护小室内产生的瞬态电位差越大、上升沿时间和半峰值时间越短,因此避雷针应远离保护小室。5.针对雷击变电站接地网产生的瞬态地电位差在双端接地屏蔽电缆上产生干扰的情况,提出了一种基于多导体传输线的计算方法,并通过试验检验了该方法的有效性。计算表明:当波形为、峰值为30kA的雷电流注入某500kV变电站接地网时,瞬态地电位差在屏蔽层双端接地低压直流电源电缆上产生的干扰电压和屏蔽层电流都是不可忽视的,在工程上必需引起足够的重视。
刘骁繁[9]2015年在《GIS设备智能组件端口电磁骚扰的测量与分析》文中研究指明智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向,被认为是21世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势。随着大批智能变电站试点工程投入建设,智能组件的需求急剧增加,其应用前景十分广阔。智能组件的安全运行对于智能电网至关重要,而智能组件的推广和使用面临GIS变电站复杂电磁环境的挑战。变电站内的高压断路器和隔离开关操作是变电站最典型和最重要的电磁干扰源。本文主要研究了GIS设备开关操作对智能组件端口的电磁骚扰特性。本文首先研制了一套智能组件端口电磁骚扰测量系统。然后测量研究了220kV和500kV GIS设备传感器和智能组件端口电磁骚扰特性。最后,建立了开关操作产生的地电位升对“传感器——二次电缆——智能组件”系统的耦合计算模型,对不同屏蔽层接地方式和不同的端口负载阻抗下的传感器和智能组件端口电磁骚扰进行了仿真研究。本课题的研究成果可以用来为制定GIS设备智能组件的抗扰度要求和提出防护措施提供有力依据。
张志远[10]2013年在《GIS开关操作对电子式互感器的影响研究》文中进行了进一步梳理智能变电站是坚强智能电网的重要组成部分，电子式互感器是智能变电站的关键装备。国家电网公司对电子式互感器应用现状调研表明，电子式互感器仅占所有在运互感器的0.48%，运行可靠性问题严重，其中最为突出的是现场电磁环境的适应问题，阻碍了电子式互感器在电力系统中进一步推广。本课题以实验研究为依据，探究气体绝缘变电站(Gas Insulated Substation，简称GIS)用电子式互感器电磁环境问题，为电子式互感器标准和电磁兼容试验方法提供有力依据。本文研究GIS装置隔离开关操作产生的电磁暂态现象机理。快速暂态过电压(Very Fast Transient Overvoltage，简称VFTO)和快速暂态过电流(Very FastTransient Current，简称VFTC)产生是由于隔离开关等电气设备进行例行操作引起的，会产生电弧重燃的现象。本文利用252kV GIS装置，提出了电磁环境研究实验方案。对隔离开关不同分合闸操作速度产生的电磁暂态现象，采用罗氏线圈传感方法测量VFTC；采用窗口式电容分压方法测量负载处VFTO；采用电阻分压型pintechP6039A高压探头测量隔离开关处和套管处暂态地电压(Transient Enclosure Voltage，简称TEV)。本文以大量实验为基础，探究了GIS电磁环境机理。研究结果表明，隔离开关的分合闸及动作快慢不是影响VFTC和VFTO频率特性主要因素；TEV不同位置处幅值不同，套管处暂态地电位抬升比隔离开关处幅值更大；隔离开关开断速度不是影响过电流和过电压上升时间主要因素；隔离开关开断速度对过电流和过电压幅值有比较明显的影响，当开断速度较慢时，产生的幅值较大。本文认为电磁环境对电子式互感器影响应分传感部分和电子部分。本文研究了电磁环境对传感部分和电子部分的影响。电磁环境对光学传感类的无源电子式互感器影响不大，对罗氏线圈类的有源电子式互感器影响严重。电子式互感器的电子部分均受到暂态电磁环境干扰，受到同样电磁环境影响，属于传统电磁兼容研究范畴。综合上述影响，可得出电磁环境对光学类电子式互感器影响较小，对非光学类电子式互感器影响较大的结论。
参考文献：
[1]. 变电站快速暂态过电压下空间瞬态电磁场的研究和分析[D]. 代晓娣. 沈阳工业大学. 2016
[2]. GIS设备开关操作引起的电磁骚扰问题及抑制技术研究[D]. 钱佳斌. 东南大学. 2016
[3]. 气体绝缘变电站开关操作产生的电磁干扰问题研究[D]. 张重远. 华北电力大学（河北）. 2004
[4]. 变电站瞬态电磁环境数值预测方法的研究[D]. 卢铁兵. 华北电力大学. 2001
[5]. 智能变电站就地智能设备电磁兼容抗扰度试验分析[J]. 嵇建飞, 杨逸飞, 袁宇波, 王立辉. 高电压技术. 2015
[6]. 变电站开关操作瞬态电磁干扰问题的研究[D]. 张卫东. 华北电力大学（河北）. 2003
[7]. 变电站开关暂态电磁场计算及对二次设备的影响研究[D]. 谢雪梅. 重庆大学. 2014
[8]. 变电站互感器宽频传输特性与接地网瞬态特性的研究[D]. 吴茂林. 华北电力大学（河北）. 2003
[9]. GIS设备智能组件端口电磁骚扰的测量与分析[D]. 刘骁繁. 华北电力大学. 2015
[10]. GIS开关操作对电子式互感器的影响研究[D]. 张志远. 哈尔滨工业大学. 2013
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