智能變電站弱電系統(tǒng)防雷性能評(píng)估方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能變電站弱電系統(tǒng)防雷性能評(píng)估方法，包括以下步驟：給定變電站區(qū)域的雷電流I1以及波形；根據(jù)雷電流I1及其波形建立變電站接地網(wǎng)模型，建立變電站中與智能組件相連的二次電纜設(shè)備模型，計(jì)算雷擊避雷針情況下，與智能組件連接的二次電纜上的騷擾電壓U。通過對(duì)變電站的接地網(wǎng)以及電纜進(jìn)行建模，計(jì)算出雷擊避雷針后對(duì)變電站智能組件的電磁騷擾電壓值。本發(fā)明可以簡(jiǎn)單、有效并且直觀地評(píng)估雷擊避雷針情況下智能組件的電磁騷擾情況，為變電站的防雷設(shè)計(jì)提供了參考，有利于對(duì)智能組建設(shè)備正常運(yùn)行。
【專利說明】
智能變電站弱電系統(tǒng)防雷性能評(píng)估方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及變電站技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及一種智能變電站弱電系統(tǒng)防雷性能評(píng)估方法。
【背景技術(shù)】
[0002]智能變電站弱電系統(tǒng)在遭受雷電襲擊時(shí)可能造成弱電系統(tǒng)供電的二次設(shè)備誤動(dòng)作，進(jìn)而導(dǎo)致一次設(shè)備誤動(dòng)作，從而出現(xiàn)跳閘停電、甚至設(shè)備損毀等故障。因此雷擊對(duì)智能變電站弱電系統(tǒng)的影響是引起智能變電站故障的重要因素之一。另外，由于智能變電站內(nèi)連接開關(guān)場(chǎng)區(qū)和主控室的信號(hào)和控制電纜已全部使用光纜，只有弱電系統(tǒng)仍然使用電纜，這就使得弱電系統(tǒng)成為智能變電站中后遭受雷擊影響的重要渠道。為了減少雷害事故的發(fā)生，對(duì)雷擊情況下控制電纜的騷擾電壓水平的仿真就很有必要。因此，準(zhǔn)確、快速直觀的分析雷擊對(duì)控制電纜的傳導(dǎo)干擾情況是變電站防雷設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種智能變電站弱電系統(tǒng)防雷性能評(píng)估方法，可以簡(jiǎn)單、有效并且直觀地評(píng)估智能變電站雷擊情況下控制電纜的騷擾情況，有利于對(duì)智能變電站進(jìn)行防雷設(shè)施進(jìn)行可靠的設(shè)計(jì)和施工。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種智能變電站弱電系統(tǒng)防雷性能評(píng)估方法，包括如下步驟:
51、將時(shí)域雷電流I利用MATLAB進(jìn)行傅立葉變換計(jì)算雷電流的頻譜密度，根據(jù)其頻譜密度的特點(diǎn)，選取適量的計(jì)算頻率點(diǎn)，并得到頻域的雷電流1:以及波形；
根據(jù)雷電流11及其波形利用MATLAB建立變電站接地網(wǎng)模型，建立變電站中與智能組件相連的二次電纜設(shè)備模型，計(jì)算雷擊避雷針情況下，與智能組件連接的二次電纜上的騷擾電壓U;
52、控制電纜屏蔽層的騷擾電壓U由轉(zhuǎn)移阻抗Z、電纜長(zhǎng)度L和屏蔽層電流I1確定；
53、利用傅立葉變換計(jì)算雷電流的頻譜密度，根據(jù)其頻譜密度的特點(diǎn)，選取計(jì)算頻率占.V，
54、計(jì)算給定計(jì)算頻率點(diǎn)的單位注入電流對(duì)應(yīng)的控制電纜屏蔽層電流，將屏蔽層電流和屏蔽電纜轉(zhuǎn)移阻抗對(duì)應(yīng)相乘得到電纜屏蔽層的騷擾電壓；
55、利用MATLAB軟件將各個(gè)計(jì)算頻率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的控制電纜屏蔽層電流和芯線騷擾電壓分別與雷電流頻譜密度對(duì)應(yīng)相乘，并利用快速傅立葉反變換得到雷擊變電站接地網(wǎng)時(shí)控制電纜屏蔽層上的暫態(tài)電流和騷擾電壓；
56、確定在單一頻率下的控制電纜屏蔽層的騷擾電壓U=IWZ*!^
57、根據(jù)傅立葉變換后的計(jì)算頻率，將每個(gè)頻點(diǎn)下的騷擾電壓再利用MATLAB進(jìn)行傅立葉反變換，得到控制電纜屏蔽層的騷擾電壓時(shí)域波形。
[0005]依據(jù)本發(fā)明的智能變電站弱電系統(tǒng)防雷性能評(píng)估方法，對(duì)某IlOkV變電站雷擊避雷針情況下的控制電纜騷擾電壓峰值為426V經(jīng)過評(píng)估后的峰值為435V，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。根據(jù)本方法所制出的計(jì)算結(jié)果圖可以看出該智能變電站智能組件雷擊避雷針時(shí)騷擾電壓情況，從而能幫助變電站智能組件進(jìn)行更加科學(xué)地、有針對(duì)性的防電磁騷擾設(shè)計(jì)工作。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明的智能變電站弱電系統(tǒng)防雷性能評(píng)估方法，在給定直擊變電站的雷電波形和幅值以及變電站電纜型號(hào)的情況下，通過對(duì)變電站的接地網(wǎng)以及電纜進(jìn)行建模，計(jì)算出雷擊避雷針后對(duì)變電站智能組件的電磁騷擾電壓值。本發(fā)明可以簡(jiǎn)單、有效并且直觀地評(píng)估雷擊避雷針情況下智能組件的電磁騷擾情況，為變電站的防雷設(shè)計(jì)提供了參考，有利于對(duì)智能組建設(shè)備正常運(yùn)行。
【附圖說明】
[0007]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0008]圖1為本發(fā)明的流程圖。
[0009]圖2為本發(fā)明的實(shí)施例1的時(shí)間-電流計(jì)算結(jié)果示意圖；
圖3為圖2的局部放大圖。
[0010]圖4為本發(fā)明的實(shí)施例2的時(shí)間-電壓計(jì)算結(jié)果示意圖；
圖5為圖4的局部放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0012]實(shí)施例1:
如圖1、2、3、4、5所示，本實(shí)施例的智能變電站弱電系統(tǒng)防雷性能評(píng)估方法，包括如下步驟:
51、根據(jù)雷電流I1及其波形建立變電站接地網(wǎng)模型，建立變電站中與智能組件相連的二次電纜設(shè)備模型，計(jì)算雷擊避雷針情況下，與智能組件連接的二次電纜上的騷擾電壓U;
52、控制電纜屏蔽層的騷擾電壓U由轉(zhuǎn)移阻抗Z、電纜長(zhǎng)度L和屏蔽層電流I1確定；
53、利用傅立葉變換計(jì)算雷電流的頻譜密度，根據(jù)其頻譜密度的特點(diǎn)，選取計(jì)算頻率占.V ，
54、計(jì)算給定計(jì)算頻率點(diǎn)的單位注入電流對(duì)應(yīng)的控制電纜屏蔽層電流，將屏蔽層電流和屏蔽電纜轉(zhuǎn)移阻抗對(duì)應(yīng)相乘得到電纜芯線的騷擾電壓；
55、將各個(gè)計(jì)算頻率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的控制電纜屏蔽層電流和芯線騷擾電壓分別與雷電流頻譜密度對(duì)應(yīng)相乘，并利用快速傅立葉反變換得到雷擊變電站接地網(wǎng)時(shí)控制電纜屏蔽層上的暫態(tài)電流和芯線騷擾電壓； 56、單一頻率下的控制電纜屏蔽層的騷擾電壓U=IAZ*!^
57、根據(jù)傅立葉變換后的計(jì)算頻率，將每個(gè)頻點(diǎn)下的騷擾電壓再進(jìn)行傅立葉反變換，得到控制電纜的騷擾電壓時(shí)域波形。
[0013]如圖2、3、4、5所示，依據(jù)本發(fā)明的分析方法，對(duì)某IlOkV變電站雷擊避雷針情況下的控制電纜騷擾電壓峰值為426V經(jīng)過處理后的峰值為435V，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。由附圖可以直觀清晰在看出該智能變電站智能組件雷擊避雷針時(shí)騷擾電壓情況，從而能幫助變電站智能組件進(jìn)行更加科學(xué)地、有針對(duì)性的防電磁騷擾設(shè)計(jì)工作。
[0014]以上所述僅是本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種智能變電站弱電系統(tǒng)防雷性能評(píng)估方法，其特征在于:包括如下步驟: S1、將時(shí)域雷電流I利用MATLAB進(jìn)行傅立葉變換計(jì)算雷電流的頻譜密度，根據(jù)其頻譜密度的特點(diǎn)，選取適量的計(jì)算頻率點(diǎn)，并得到頻域的雷電流1:以及波形； 根據(jù)雷電流11及其波形利用MATLAB建立變電站接地網(wǎng)模型，建立變電站中與智能組件相連的二次電纜設(shè)備模型，計(jì)算雷擊避雷針情況下，與智能組件連接的二次電纜上的騷擾電壓U; S2、控制電纜屏蔽層的騷擾電壓U由轉(zhuǎn)移阻抗Z、電纜長(zhǎng)度L和屏蔽層電流I1確定； S3、利用傅立葉變換計(jì)算雷電流的頻譜密度，根據(jù)其頻譜密度的特點(diǎn)，選取計(jì)算頻率點(diǎn) S4、計(jì)算給定計(jì)算頻率點(diǎn)的單位注入電流對(duì)應(yīng)的控制電纜屏蔽層電流，將屏蔽層電流和屏蔽電纜轉(zhuǎn)移阻抗對(duì)應(yīng)相乘得到電纜屏蔽層的騷擾電壓； S5、利用MATLAB軟件將各個(gè)計(jì)算頻率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的控制電纜屏蔽層電流和芯線騷擾電壓分別與雷電流頻譜密度對(duì)應(yīng)相乘，并利用快速傅立葉反變換得到雷擊變電站接地網(wǎng)時(shí)控制電纜屏蔽層上的暫態(tài)電流和騷擾電壓； S6、確定在單一頻率下的控制電纜屏蔽層的騷擾電壓U=IAZ*!^ S7、根據(jù)傅立葉變換后的計(jì)算頻率，將每個(gè)頻點(diǎn)下的騷擾電壓再利用MATLAB進(jìn)行傅立葉反變換，得到控制電纜屏蔽層的騷擾電壓時(shí)域波形。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK105929293SQ201610576919
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年7月21日
【發(fā)明人】馮振保, 龍潔, 王天嘯, 王春生, 賈書艷, 王新軍
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)河南省電力公司焦作供電公司