变电站二次电缆宽频网络参数提取与暂态计算

论文摘要

随着电力系统电压等级的升高和微电子设备的大量使用,变电站内电磁兼容问题更加尖锐和突出。解决电站内电磁兼容的有效方法之一就是电磁环境数值预测。对电站内电磁干扰的准确预测,可以避免购置昂贵的测量设备,节约大量的人力、物力和财力。由于数值计算重复性好,可以对电磁干扰进行更加深入地研究。另外,用数值计算的方法进行电磁干扰预测可以直接为工程设计服务,使设计人员的设计目标更加明确。本文结合“中央高校基本科研业务费专项资金”资助项目,重点研究了变电站用二次电缆的宽频网络参数的数值计算方法和在雷电过电压及特快速暂态过电压下的宽频传输特性。将二次电缆等值为传输线,运用有限元法和解析法计算其分布参数,根据电报方程和边界条件推导了二次电缆二端口的传输参数矩阵,最后将分布参数转化为传输参数。对实际的两种不同型号的二次电缆KVVP2-22 4×2.5mm2和KVVP2-22 8×1.5mm2的分布参数进行了数值计算,为了验证计算方法的有效性,应用Agilent 4395A网络/频谱/阻抗分析仪和Agilent 33220A 20MHz信号发生器、EMS61000-5A雷击浪涌发生器、GMY-1毫微秒高压脉冲源,分别进行了散射参数测量和时域电压测量,验证计算方法的有效性。另外,建立了变电站用PT和二次电缆的端口模型,及其级联的传导干扰模型,运用矢量匹配法对该传递函数进行有理拟合,结合时域递归卷积,计算了电压互感器一次侧信号经过电压互感器和二次电缆后的输出信号,将计算结果与测量结果进行了对比,验证了计算方法的正确性和有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 变电站电磁兼容问题
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 传导干扰的建模与计算
• 1.2.2 二次电缆参数的计算
• 1.3 本论文的主要工作
• 第2章 预备知识
• 2.1 二端口网络理论
• 2.1.1 散射参数S
• 2.1.2 传输参数矩阵T
• 2.2 散射参数的测量
• 2.2.1 电压互感器散射参数的测量
• 2.2.2 二次电缆散射参数的测量
• 2.3 矢量匹配法简介
• 2.4 时域递归卷积简介
• 第3章 二次电缆二端口网络参数的计算与测量
• 3.1 二次电缆代号和命名简介
• 3.2 二次电缆分布参数的计算
• 3.2.1 有限元法
• 3.2.2 解析法
• 3.3 二次电缆二端口网络参数提取与散射参数测量
• 3.3.1 二次电缆二端口传输参数模型的建立
• 3.3.2 二端口网络参数的计算与实验验证
• 3.3.3 矢量匹配拟合
• 3.4 二次电缆的宽频传输特性
• 3.4.1 信号发生器的时域测量与计算
• 3.4.2 浪涌发生器的时域测量与计算
• 3.4.3 陡波发生器的时域测量与计算
• 3.4.4 长电缆的暂态计算
• 3.5 本章小结
• 第4章 变电站传导干扰计算模型的建立与仿真
• 4.1 电压互感器传递函数模型的建立
• 4.1.1 PT 计算模型的建立原理
• 4.1.2 PT 传递函数的有理函数拟合
• 4.1.3 时域测量及模型验证
• 4.2 传导干扰的传输参数模型的建立
• 4.2.1 传递函数的获取
• 4.2.2 传递函数的有理函数拟合
• 4.3 传导干扰的仿真计算
• 4.3.1 浪涌信号的计算仿真
• 4.3.2 陡波信号的计算仿真
• 4.4 小结
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况
• 详细摘要