CN108256153B - 一种基于避雷器机电暂态仿真建模方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于避雷器机电暂态仿真建模方法和系统,包括:根据预设的避雷器基本约束方程,使用避雷器在仿真时间点的瞬时电压计算该时间点的瞬时电流;根据瞬时电压和瞬时电流,计算该时间点的瞬时功率和瞬时电阻;根据瞬时电压、瞬时电流、瞬时功率和瞬时电阻计算避雷器在仿真时间段的电阻阻值;根据电阻阻值,进行机电暂态仿真建模。该方法和系统能够在机电暂态仿真中近似模拟避雷器的作用,从而提高输电系统的机电暂态仿真精度。
Description
技术领域
本发明属于特高压半波长输电系统构建技术领域,具体涉及一种基于避雷器机电暂态仿真建模方法和系统。
背景技术
半波长交流输电是指线路电气距离接近1个工频半波的超远距离三相交流输电方式。操作过电压是决定输变电设备绝缘水平的指标之一,也是半波长输电亟待解决的关键技术难题,必须采取有效的措施将操作过电压抑制在一定范围内。国外学者针对半波长交流输电线路的操作过电压进行了许多计算研究。得到了如下结论:故障条件下的半波长特性遭到破坏,在故障相及邻近健全相激发的暂态过电压问题尤为突出。短路故障时调谐半波长线路的过电压更为复杂和严重,其单相接地过电压可达6.0pu以上。自然长度半波长线路的单相重合闸过程的重合闸过电压水平较低。空载合闸后半波长线路的首末端附近会产生较高的暂态过电压,但线路的总体过电压水平并不高,不超过2.0pu。已有的研究结果表明,半波长线路的空载合闸以及重合闸过电压水平相对不高,线路的操作过电压水平主要取决于短路故障引起的暂态过电压。
避雷器的动作区别于常规的直接接地短路,此时避雷器仍维持在较高的残压水平,且呈现低电阻状态的时间尺度较短,后又迅速恢复到高阻状态,不会影响到半波长交流输电的条件。半波长输电线路的空载合闸和重合闸过电压水平不高,避雷器宜作为抑制半波长线路操作过电压的最主要措施。
避雷器是抑制输电线路故障暂态及操作暂态过电压的最主要措施,避雷器的保护特性是抑制过电压水平的关键,也是决定特高压半波长输电系统电气设备冲击绝缘水平的基础,需要采用高性能避雷器。
金属氧化物MOV避雷器具有优异的非线性特性和大的通流能力,已经成为特高压半波长输电系统电气装置过电压保护的重要设备。在电力系统中,引起MOV避雷器发生劣化的情形有3种。第一:长期工作电压的影响。MOV避雷器在运行中通过泄露电流,长期的工作会使其泄露电流持续增加,从而引起避雷器劣化,特别是其泄漏电流的阻性分量的增加,影响更为显著。已有研究表明,采用现代工艺所生产的MOV避雷器,其泄露电流能基本上保持不变甚至稍有下降,使避雷器在工频电压下稳定工作。第二:冲击电压的作用。当MOV避雷器遭受过电压的冲击时,避雷器中出现得冲击电流会改变其伏安特性,使避雷器发生劣化。当电流达到kA级时,电压剧增,已经无法达到限制过电压的目的,还有可能损坏整个避雷器。第三:环境因素。MOV避雷器的运行受周围环境的干扰,如表明积污染、内部受潮等都会改变其伏安特性,使避雷器的泄露电流增加很多,其影响程度比过电压还严重。
MOV避雷器的仿真方法会直接影响机电暂态仿真的结果,目前文献中并没有给出很好的综合考虑长期工作电压、冲击电压及环境因素的MOV避雷器的仿真方法。
发明内容
为克服上述现有技术的不足,本发明提出一种基于避雷器机电暂态仿真建模方法和系统。该方法和系统通过计算避雷器瞬时电压和瞬时电流,以多种方式计算避雷器的电阻阻值,该仿真建模方法可以在一定程度上克服机电暂态的仿真结果的不足,提高仿真精度,具有计算效率高、准确性好和适用性强等优点。
实现上述目的所采用的解决方案为:
一种基于避雷器机电暂态仿真建模方法,其改进之处在于:
根据预设的避雷器基本约束方程,使用所述避雷器在仿真时间点的瞬时电压计算所述时间点的瞬时电流;
根据所述瞬时电压和瞬时电流,计算所述时间点的瞬时功率和瞬时电阻;
根据瞬时电压、瞬时电流、瞬时功率和瞬时电阻计算所述避雷器在仿真时间段的电阻阻值;
根据所述电阻阻值,进行机电暂态仿真建模。
本发明提供的第一优选技术方案,其改进之处在于,所述根据瞬时电压、瞬时电流、瞬时功率和瞬时电阻计算所述避雷器在仿真时间段的电阻阻值,包括:
根据所述瞬时电压,计算所述避雷器的第一电阻有效值;
根据所述瞬时电压,计算所述避雷器的电阻平均值;
根据电压有效值和电流有效值,计算所述避雷器的第二电阻有效值;
根据电压有效值和功率平均值,计算所述避雷器的第三电阻有效值;
其中,所述电压有效值根据仿真时间段内各时间点的瞬时电压计算,所述电流有效值根据仿真时间段内各时间点的瞬时电流计算,所述功率平均值根据仿真时间段内各时间点的瞬时功率计算,所述第一电阻有效值、电阻平均值、第二电阻有效值和第三电阻有效值均包括在所述电阻阻值内。
本发明提供的第二优选技术方案,其改进之处在于,所述根据所述电阻阻值,进行机电暂态仿真建模,包括:
依次分别根据所述第一电阻有效值、电阻平均值、第二电阻有效值和第三电阻有效值,采用机电暂态仿真方法计算半波长线路上任一点发生对称或不对称故障时,所述半波长线路沿线电压值;
采用电磁暂态仿真方法计算所述半波长线路上所述任一点发生对称或不对称故障时,所述半波长线路沿线电压值;
选择计算沿线电压值与电磁暂态仿真方法计算的沿线电压值最接近的机电暂态仿真方法采用的电阻阻值为最接近的电阻阻值,选择计算出最接近的电阻阻值的电阻阻值计算方法为准确性最高的电阻阻值计算方法;
根据所述最接近的电阻阻值,进行机电暂态仿真建模。
本发明提供的第三优选技术方案,其改进之处在于,所述选择计算最接近的电阻阻值的方法为准确性最高的电阻阻值计算方法之后,还包括:
依次分别根据所述第一电阻有效值、电阻平均值、第二电阻有效值和第三电阻有效值,采用机电暂态仿真方法计算半波长线路上任一点发生对称或不对称故障的避雷器吸收能量值;
采用电磁暂态仿真方法计算所述半波长线路上所述任一点发生对称或不对称故障时的避雷器吸收能量值;
选择计算的避雷器吸收能量值与电磁暂态仿真方法计算的避雷器吸收能量值最接近的机电暂态仿真方法采用的电阻阻值为备选电阻阻值;
当所述最接近的电阻阻值与备选电阻阻值不同时,以所述最接近的电阻阻值为准。
本发明提供的第四优选技术方案,其改进之处在于,所述避雷器基本约束方程如下式:
i=p*(v/vref)q (1)
其中,i为电流,v为电压,vref为预设的电压幅值参考值,p为预设的乘子,q为预设的幂指数。
本发明提供的第五优选技术方案,其改进之处在于,所述计算瞬时功率和瞬时电阻之前,还包括:
设置v/vref的范围区间为[0.9,1.4]。
一种基于避雷器机电暂态仿真建模系统,其改进之处在于,包括:电流计算模块、功率及电阻计算模块、电阻计算模块和仿真建模模块;
所述电流计算模块用于根据预设的避雷器基本约束方程,使用所述避雷器在仿真时间点的瞬时电压计算所述时间点的瞬时电流;
所述功率及电阻计算模块用于根据所述瞬时电压和瞬时电流,计算所述时间点的瞬时功率和瞬时电阻;
所述电阻计算模块用于根据瞬时电压、瞬时电流、瞬时功率和瞬时电阻计算所述避雷器在仿真时间段的电阻阻值;
所述仿真建模模块,用于根据所述电阻阻值,进行机电暂态仿真建模。
本发明提供的第六优选技术方案,其改进之处在于,所述电阻计算模块包括瞬时电阻-电阻有效值子单元、瞬时电阻-电阻平均值子单元、电压电流有效值-电阻有效值子单元和电压有效值功率平均值-电阻有效值子单元;
所述瞬时电阻-电阻有效值子单元用于根据所述瞬时电阻,计算所述避雷器的第一电阻有效值;
所述瞬时电阻-电阻平均值子单元用于根据所述瞬时电阻,计算所述避雷器的电阻平均值;
所述电压电流有效值-电阻有效值子单元用于根据电压有效值和电流有效值,计算所述避雷器的第二电阻有效值;
所述电压有效值功率平均值-电阻有效值子单元用于根据电压有效值和功率平均值,计算所述避雷器的第三电阻有效值;
其中,所述电压有效值根据仿真时间段内各时间点的瞬时电压计算,所述电流有效值根据仿真时间段内各时间点的瞬时电流计算,所述功率平均值根据仿真时间段内各时间点的瞬时功率计算,所述第一电阻有效值、电阻平均值、第二电阻有效值和第三电阻有效值均包括在所述电阻阻值内。
本发明提供的第七优选技术方案,其改进之处在于,所述仿真建模模块包括:电压机电仿真子单元、电压电磁仿真子单元、选择子单元和建模子单元;
所述电压机电仿真子单元用于依次分别根据所述第一电阻有效值、电阻平均值、第二电阻有效值和第三电阻有效值,采用机电暂态仿真方法计算半波长线路上任一点发生对称或不对称故障时,所述半波长线路沿线电压值;
所述电压电磁仿真子单元用于采用电磁暂态仿真方法计算所述半波长线路上所述任一点发生对称或不对称故障时,所述半波长线路沿线电压值;
所述选择子单元用于选择计算沿线电压值与电磁暂态仿真方法计算的沿线电压值最接近的机电暂态仿真方法采用的电阻阻值为最接近的电阻阻值,选择计算出最接近的电阻阻值的电阻阻值计算方法为准确性最高的电阻阻值计算方法;
所述建模子单元用于根据所述最接近的电阻阻值,进行机电暂态仿真建模。
本发明提供的第八优选技术方案,其改进之处在于,还包括:备选电阻模块,所述备选电阻模块包括能量机电仿真子单元、能量电磁仿真子单元、备选电阻子单元和验证子单元;
所述能量机电仿真子单元用于依次分别根据所述第一电阻有效值、电阻平均值、第二电阻有效值和第三电阻有效值,采用机电暂态仿真方法计算半波长线路上任一点发生对称或不对称故障时的避雷器吸收能量值;
所述能量电磁仿真子单元用于采用电磁暂态仿真方法计算所述半波长线路上所述任一点发生对称或不对称故障时的避雷器吸收能量值;
所述备选电阻子单元用于选择计算的避雷器吸收能量值与电磁暂态仿真方法计算的避雷器吸收能量值最接近的机电暂态仿真方法采用的电阻阻值为备选电阻阻值;
所述验证子单元用于当所述最接近的电阻阻值与备选电阻阻值不同时,以所述最接近的电阻阻值为准。
与最接近的现有技术相比,本发明具有的有益效果如下:
1、能够在机电暂态仿真中近似模拟避雷器的作用,从而提高输电系统的机电暂态仿真精度;
2、应用电压、能量两种评价指标选择准确性最高的电阻阻值计算方法,保证机电暂态仿真模型具有工程实用性;
3、建模过程简单,具有计算效率高、准确性好和适用性强等优点。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于避雷器机电暂态仿真建模方法流程示意图;
图2为电压幅值参考值的倍数为1.0时的金属氧化物MOV避雷器非线性特性曲线;
图3为MOV避雷器电压幅值参考值倍数为1.2时的电压瞬时曲线;
图4为MOV避雷器电压幅值参考值倍数为1.2时的电流瞬时曲线;
图5为MOV避雷器电压幅值参考值倍数为1.2时的功率瞬时曲线;
图6为MOV避雷器电压幅值参考值倍数为1.2时的电导瞬时曲线;
图7为MOV避雷器四种等值方法的等值电阻曲线;
图8为MOV避雷器四种等值方法的等值电阻自然对数曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
本发明提供的一种基于避雷器机电暂态仿真建模方法流程示意图如图1所示,包括:
根据预设的避雷器基本约束方程,使用避雷器在仿真时间点的瞬时电压计算该时间点的瞬时电流;
根据瞬时电压和瞬时电流,计算该时间点的瞬时功率和瞬时电阻;
根据瞬时电压、瞬时电流、瞬时功率和瞬时电阻计算所述避雷器在仿真时间段的电阻阻值;
根据电阻阻值,进行机电暂态仿真建模。
具体的,一种基于避雷器机电暂态仿真建模方法包括:
步骤(1):给出金属氧化物MOV避雷器基本约束方程,表达式如下:
i=p*(v/vref)q (1)
其中v为电压,vref为预设的电压幅值参考值,i为电流,p为预设的乘子,q为预设的幂指数。
步骤(2):选定电压幅值参考值的倍数即v/vref,作为仿真建模的范围,该范围可设为[0.9,1.4]。给定瞬时电压,根据式(1)计算瞬时电流。
步骤(3):根据瞬时电压和瞬时电流,计算瞬时功率和瞬时电阻。
步骤(4):给出如下四种求解MOV避雷器等值电阻的方法,并给出等值电阻曲线:
4-1根据瞬时电阻,计算第一电阻有效值;
4-2根据瞬时电阻,计算电阻平均值;
4-3根据电压和电流有效值,计算第二电阻有效值;
4-4根据电压有效值和功率平均值,计算第三电阻有效值。
其中,电压有效值根据仿真时间段内各时间点的瞬时电压计算,电流有效值根据仿真时间段内各时间点的瞬时电流计算,功率平均值根据仿真时间段内各时间点的瞬时功率计算,第一电阻有效值、电阻平均值、第二电阻有效值和第三电阻有效值均包括在所述电阻阻值内。
数学上讲,方法4-1和4-2只做了一次隐式梯形积分,方法4-3做了两次,方法4-4做了三次,方法4-4的误差最大;但物理上讲,方法4-4涉及了最原始的电压瞬时值及MOV避雷器的能量概念,最具有物理意义,因此上述方法的准确性需要进行下一步的校验工作。
步骤(5):给出四种MOV避雷器等值电阻自然对数曲线,并作最小二乘拟合。
步骤(6):对仿真建模方法的准确性进行验证,有必要做本发明提供的机电暂态仿真和电磁暂态仿真的比对工作。电磁暂态仿真优点是仿真过程精细,仿真结果准确性高,缺点是仿真时间长。机电暂态仿真的准确性指标有赖于以下两点:
6-1电压:在半波长线路上任一点发生对称或不对称故障时,模拟MOV作用后,半波长线路沿线电压两种仿真计算结果应保持一致。本发明中,对采用四种方法计算沿线电压值进行机电暂态仿真与电磁暂态仿真的计算结果进行比较,结果最接近的仿真方法准确性最高,越接近的仿真方法准确性越高。
6-2能量:在半波长线路上任一点发生对称或不对称故障时,模拟MOV作用后,MOV吸收的能量两种计算结果应保持一致。本发明中,对采用四种方法计算的能量进行机电暂态仿真与电磁暂态仿真的计算结果进行比较,结果最接近的仿真方法准确性最高,越接近的仿真方法准确性越高。
6-1可选择出一个最接近的电阻阻值,6-2两种方法可选择出备选电阻阻值,最接近的电阻阻值和备选电阻阻值,两者通常是一致的,当两者不一致时,例如最接近的电阻阻值为第一电阻有效值,备选电阻阻值为第三电阻有效值,以最接近的电阻阻值为准,即认为采用第一电阻有效值进行机电暂态仿真方法的准确性最高。
步骤(7):根据电阻阻值,进行机电暂态仿真建模。
下面给出一个具体的半波长线路金属氧化物避雷器仿真方法的实施例。
步骤(1):MOV避雷器基本约束方程是电阻性的,是具有强烈的非线性的分段函数,如公式(1)所示,各变量取值如下:vref为0.127370697597346E+07V,p和q的取值如下表:
表1避雷器分段函数取值
p和q的具体取值方法如下:当v/vref具体值在第一行与第二行v/vref之间时,p和q取第一行的值;当v/vref具体值在第二行与第三行v/vref之间时,p和q取第二行的值;以此类推,直到当v/vref具体值在倒数第一行与倒数第二行v/vref之间时,p和q取倒数第二行的值。当v/vref具体值大于倒数第一行的v/vref时,p和q取倒数第一行的值。
当v/vref具体值小于第一行的v/vref时,公式(1)算得的电流值按照比例折算。例如当v/vref具体值为小于0.877595884363979的y时,先采用第一行的v/vref、p和q算得的电流值为x,则v/vref具体值为y时,对应的电流为y*x/0.877595884363979。
图2为电压幅值参考值的倍数为1.0的MOV避雷器非线性特性曲线。
步骤(2):本发明中选定电压参考倍数v/vref为0.9~1.4,图3为MOV避雷器电压幅值参考值倍数为1.2时的电压瞬时曲线,根据式(1)和表(1)计算得出MOV避雷器电压幅值参考值倍数为1.2时的电流瞬时曲线,如图4所示。
步骤(3):根据瞬时电压和瞬时电流,计算瞬时功率和瞬时电阻,瞬时功率如图5所示;为便于作图,根据瞬时电阻计算出瞬时电导,如图6所示。
步骤(4):给出如下四种求解MOV避雷器等值电阻的方法,
4-1根据瞬时电阻,计算第一电阻有效值;
4-2根据瞬时电阻,计算电阻平均值;
4-3根据电压和电流有效值,计算第二电阻有效值;
4-4根据电压有效值和功率平均值,计算第三电阻有效值。
四种方法计算的等值电阻如图7所示。
步骤(5):将四种方法的电阻值做自然对数处理,等值电阻如图8所示,电压幅值参考值倍数为x∈[0.9,1.4],并设定最小二乘误差为0.1,则四种方法的拟合曲线如下:
步骤(6):对仿真建模方法的准确性进行验证,做本发明提供的机电暂态仿真和电磁暂态仿真的比对工作。模型的准确性指标有赖于以下两点:
1)电压:在半波长线路上任一点发生对称或不对称故障时,模拟MOV作用后,半波长线路沿线电压仿真计算结果应保持一致。
2)能量:在半波长线路上任一点发生对称或不对称故障时,模拟MOV作用后,MOV吸收的能量计算结果应保持一致。
即四种方法中与电磁暂态仿真最接近的方法是准确性最高的方法。
基于同一发明构思,本发明还提供了一种基于避雷器机电暂态仿真建模系统,由于这些设备解决技术问题的原理与基于避雷器机电暂态仿真建模方法相似,重复之处不再赘述。
该系统包括:
电流计算模块、功率及电阻计算模块、电阻计算模块和仿真建模模块;
电流计算模块用于根据预设的避雷器基本约束方程,使用避雷器在仿真时间点的瞬时电压计算该时间点的瞬时电流;
功率及电阻计算模块用于根据瞬时电压、瞬时电流、瞬时功率和瞬时电阻计算避雷器在仿真时间段的电阻阻值;
电阻计算模块用于根据瞬时电压、瞬时电流、瞬时功率和瞬时电阻计算避雷器在仿真时间段的电阻阻值;
仿真建模模块,用于根据电阻阻值,进行机电暂态仿真建模。
其中,电阻计算模块包括瞬时电阻-电阻有效值子单元、瞬时电阻-电阻平均值子单元、电压电流有效值-电阻有效值子单元和电压有效值功率平均值-电阻有效值子单元;
瞬时电阻-电阻有效值子单元用于根据瞬时电阻,计算避雷器的第一电阻有效值;
瞬时电阻-电阻平均值子单元用于根据瞬时电阻,计算避雷器的电阻平均值;
电压电流有效值-电阻有效值子单元用于根据电压有效值和电流有效值,计算避雷器的第二电阻有效值;
电压有效值功率平均值-电阻有效值子单元用于根据电压有效值和功率平均值,计算避雷器的第三电阻有效值;
其中,电压有效值根据仿真时间段内各时间点的瞬时电压计算,电流有效值根据仿真时间段内各时间点的瞬时电流计算,功率平均值根据仿真时间段内各时间点的瞬时功率计算,第一电阻有效值、电阻平均值、第二电阻有效值和第三电阻有效值均包括在电阻阻值内。
其中仿真建模模块包括:电压机电仿真子单元、电压电磁仿真子单元、选择子单元和建模子单元;
电压机电仿真子单元用于依次分别根据第一电阻有效值、电阻平均值、第二电阻有效值和第三电阻有效值,采用机电暂态仿真方法计算半波长线路上任一点发生对称或不对称故障时,半波长线路沿线电压值;
电压电磁仿真子单元用于采用电磁暂态仿真方法计算半波长线路上任一点发生对称或不对称故障时,半波长线路沿线电压值;
选择子单元用于选择计算沿线电压值与电磁暂态仿真方法计算的沿线电压值最接近的机电暂态仿真方法采用的电阻阻值为最接近的电阻阻值,选择计算出最接近的电阻阻值的电阻阻值计算方法为准确性最高的电阻阻值计算方法;
建模子单元用于根据所述最接近的电阻阻值,进行机电暂态仿真建模。
该系统还包括备选电阻模块,备选电阻模块包括能量机电仿真子单元、能量电磁仿真子单元、备选电阻子单元和验证子单元;
能量机电仿真子单元用于依次分别根据第一电阻有效值、电阻平均值、第二电阻有效值和第三电阻有效值,采用机电暂态仿真方法计算半波长线路上任一点发生对称或不对称故障时的避雷器吸收能量值;
能量电磁仿真子单元用于采用电磁暂态仿真方法计算所述半波长线路上所述任一点发生对称或不对称故障时的避雷器吸收能量值;
备选电阻子单元用于选择计算的避雷器吸收能量值与电磁暂态仿真方法计算的避雷器吸收能量值最接近的机电暂态仿真方法采用的电阻阻值为备选电阻阻值;
验证子单元用于当最接近的电阻阻值与备选电阻阻值不同时,以最接近的电阻阻值为准。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换,但这些变更、修改或者等同替换,均在申请待批的权利要求保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于避雷器机电暂态仿真建模方法,其特征在于:
根据预设的避雷器基本约束方程,使用所述避雷器在仿真时间点的瞬时电压计算所述时间点的瞬时电流;
根据所述瞬时电压和瞬时电流,计算所述时间点的瞬时功率和瞬时电阻;
根据瞬时电压、瞬时电流、瞬时功率和瞬时电阻计算所述避雷器在仿真时间段的电阻阻值;
根据所述电阻阻值,进行机电暂态仿真建模;
所述根据瞬时电压、瞬时电流、瞬时功率和瞬时电阻计算所述避雷器在仿真时间段的电阻阻值,包括:
根据所述瞬时电阻,计算所述避雷器的第一电阻有效值;
根据所述瞬时电阻,计算所述避雷器的电阻平均值;
根据电压有效值和电流有效值,计算所述避雷器的第二电阻有效值;
根据电压有效值和功率平均值,计算所述避雷器的第三电阻有效值;
其中,所述电压有效值根据仿真时间段内各时间点的瞬时电压计算,所述电流有效值根据仿真时间段内各时间点的瞬时电流计算,所述功率平均值根据仿真时间段内各时间点的瞬时功率计算,所述第一电阻有效值、电阻平均值、第二电阻有效值和第三电阻有效值均包括在所述电阻阻值内;
所述根据所述电阻阻值,进行机电暂态仿真建模,包括:
依次分别根据所述第一电阻有效值、电阻平均值、第二电阻有效值和第三电阻有效值,采用机电暂态仿真方法计算半波长线路上任一点发生对称或不对称故障时,所述半波长线路沿线电压值;
采用电磁暂态仿真方法计算所述半波长线路上所述任一点发生对称或不对称故障时,所述半波长线路沿线电压值;
选择计算沿线电压值与电磁暂态仿真方法计算的沿线电压值最接近的机电暂态仿真方法采用的电阻阻值为最接近的电阻阻值,选择计算出最接近的电阻阻值的电阻阻值计算方法为准确性最高的电阻阻值计算方法;
根据所述最接近的电阻阻值,进行机电暂态仿真建模;
所述选择计算最接近的电阻阻值的方法为准确性最高的电阻阻值计算方法之后,还包括:
依次分别根据所述第一电阻有效值、电阻平均值、第二电阻有效值和第三电阻有效值,采用机电暂态仿真方法计算半波长线路上任一点发生对称或不对称故障的避雷器吸收能量值;
采用电磁暂态仿真方法计算所述半波长线路上所述任一点发生对称或不对称故障时的避雷器吸收能量值;
选择计算的避雷器吸收能量值与电磁暂态仿真方法计算的避雷器吸收能量值最接近的机电暂态仿真方法采用的电阻阻值为备选电阻阻值;
当所述最接近的电阻阻值与备选电阻阻值不同时,以所述最接近的电阻阻值为准。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述避雷器基本约束方程如下式:
i=p*(v/vref)q(1)
其中,i为电流,v为电压,vref为预设的电压幅值参考值,p为预设的乘子,q为预设的幂指数。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述计算瞬时功率和瞬时电阻之前,还包括:
设置v/vref的范围区间为[0.9,1.4]。
4.一种基于避雷器机电暂态仿真建模系统,其特征在于,包括:电流计算模块、功率及电阻计算模块、电阻计算模块和仿真建模模块;
所述电流计算模块用于根据预设的避雷器基本约束方程,使用所述避雷器在仿真时间点的瞬时电压计算所述时间点的瞬时电流;
所述功率及电阻计算模块用于根据所述瞬时电压和瞬时电流,计算所述时间点的瞬时功率和瞬时电阻;
所述电阻计算模块用于根据瞬时电压、瞬时电流、瞬时功率和瞬时电阻计算所述避雷器在仿真时间段的电阻阻值;
所述仿真建模模块,用于根据所述电阻阻值,进行机电暂态仿真建模;
所述电阻计算模块包括瞬时电阻-电阻有效值子单元、瞬时电阻-电阻平均值子单元、电压电流有效值-电阻有效值子单元和电压有效值功率平均值-电阻有效值子单元;
所述瞬时电阻-电阻有效值子单元用于根据所述瞬时电阻,计算所述避雷器的第一电阻有效值;
所述瞬时电阻-电阻平均值子单元用于根据所述瞬时电阻,计算所述避雷器的电阻平均值;
所述电压电流有效值-电阻有效值子单元用于根据电压有效值和电流有效值,计算所述避雷器的第二电阻有效值;
所述电压有效值功率平均值-电阻有效值子单元用于根据电压有效值和功率平均值,计算所述避雷器的第三电阻有效值;
其中,所述电压有效值根据仿真时间段内各时间点的瞬时电压计算,所述电流有效值根据仿真时间段内各时间点的瞬时电流计算,所述功率平均值根据仿真时间段内各时间点的瞬时功率计算,所述第一电阻有效值、电阻平均值、第二电阻有效值和第三电阻有效值均包括在所述电阻阻值内;
所述仿真建模模块包括:电压机电仿真子单元、电压电磁仿真子单元、选择子单元和建模子单元;
所述电压机电仿真子单元用于依次分别根据所述第一电阻有效值、电阻平均值、第二电阻有效值和第三电阻有效值,采用机电暂态仿真方法计算半波长线路上任一点发生对称或不对称故障时,所述半波长线路沿线电压值;
所述电压电磁仿真子单元用于采用电磁暂态仿真方法计算所述半波长线路上所述任一点发生对称或不对称故障时,所述半波长线路沿线电压值;
所述选择子单元用于选择计算沿线电压值与电磁暂态仿真方法计算的沿线电压值最接近的机电暂态仿真方法采用的电阻阻值为最接近的电阻阻值,选择计算出最接近的电阻阻值的电阻阻值计算方法为准确性最高的电阻阻值计算方法;
所述建模子单元用于根据所述最接近的电阻阻值,进行机电暂态仿真建模;
还包括:备选电阻模块,所述备选电阻模块包括能量机电仿真子单元、能量电磁仿真子单元、备选电阻子单元和验证子单元;
所述能量机电仿真子单元用于依次分别根据所述第一电阻有效值、电阻平均值、第二电阻有效值和第三电阻有效值,采用机电暂态仿真方法计算半波长线路上任一点发生对称或不对称故障时的避雷器吸收能量值;
所述能量电磁仿真子单元用于采用电磁暂态仿真方法计算所述半波长线路上所述任一点发生对称或不对称故障时的避雷器吸收能量值;
所述备选电阻子单元用于选择计算的避雷器吸收能量值与电磁暂态仿真方法计算的避雷器吸收能量值最接近的机电暂态仿真方法采用的电阻阻值为备选电阻阻值;
所述验证子单元用于当所述最接近的电阻阻值与备选电阻阻值不同时,以所述最接近的电阻阻值为准。
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