CN110118906A - 一种确定vfto对二次设备影响程度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种确定VFTO对二次设备影响程度的方法，涉及变电站二次设备电磁兼容技术领域。本发明步骤如下：步骤1：获取变电站的物理模型，依据多导体传输线理论，结合变电站实际尺寸，利用电磁暂态仿真软件，建立气体绝缘变电站电路模型，得到气体绝缘变电站电路模型中二次设备附近的快速暂态过电压波形；步骤2：根据变电站中待检测的二次设备、GIS导电杆、GIS壳体的实际尺寸，将导电杆、壳体、二次设备连接，利用电磁暂态仿真软件建立三维空间电磁仿真模型，将快速暂态过电压波形输入到该模型中，获得待检测的二次设备受电磁干扰的影响情况。本方法模型简单，直观清晰地反映了VFTO对二次敏感设备影响。

Description

一种确定VFTO对二次设备影响程度的方法

技术领域

本发明涉及变电站二次设备电磁兼容技术领域，尤其涉及一种确定快速暂态过电压(VFTO)对二次设备影响程度的方法。

背景技术

随着电力系统的快速发展，气体绝缘变电站由于其结构紧凑、占用空间小、维护简单等优点而得到了广泛的应用。变电站是一个电磁环境非常复杂的系统，包含强电设备和弱电设备，不仅要考虑强电设备的绝缘和电磁兼容，弱电设备的电磁兼容问题也日益受到重视。

气体绝缘变电站中隔离开关的操作会产生幅值较高、陡度很大、频率很快的快速暂态过电压和与之相对应的快速暂态过电流。变电站中的二次设备通常是弱电设备，这会在变电站中产生强烈的空间电磁场，且会对变电站中的二次设备产生强烈的电磁干扰，电磁干扰会引起设备产生错误信号指令，从而造成操作误动。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种确定VFTO对二次设备影响程度的方法，本方法模型简单，直观清晰地反映了VFTO对二次敏感设备影响，从而可以采取有效屏蔽措施减少电磁干扰对二次敏感电子设备的影响。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

本发明提供一种确定VFTO对二次设备影响程度的方法，包括以下步骤：

步骤1：获取变电站中变压器、断路器、隔离开关、接地开关的物理模型，依据多导体传输线理论，结合变电站实际尺寸，利用电磁暂态仿真软件，在隔离开关的操作下，任意选取一条线路，建立气体绝缘变电站电路模型，计算得到气体绝缘变电站电路模型中二次设备附近的快速暂态过电压波形；

步骤2：根据变电站中待检测的二次设备、GIS导电杆、GIS壳体的实际尺寸，将导电杆、壳体、二次设备连接，其中导电杆置于GIS壳体内部，二次设备集中放置在一个集装箱中，集装箱并联在GIS壳体上；利用电磁暂态仿真软件，建立其时域有限积分法下的三维空间电磁仿真模型，将步骤1中获得的二次设备附近的快速暂态过电压波形输入到三维空间电磁仿真模型中，获得待检测的二次设备受电磁干扰的影响情况。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明提供的一种确定VFTO对二次设备影响程度的方法，该方法对变电站中的GIS导电杆、GIS壳体以及其相连的二次设备建立其时域有限积分法下的三维空间电磁仿真模型，从而可以清晰地得到二次设备内部受VFTO的电磁干扰程度。变电站站中的二次设备通常是弱电设备，电磁干扰会引起电子设备操作误动。本发明提供时域有限积分下确定VFTO对二次设备电磁干扰程度，模型简单，可以直观清晰地反映VFTO对二次敏感设备的影响，从而可以采取有效措施避免干扰。

附图说明

图1为本发明实施例提供的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的气体绝缘变电站布置图，其中1代表出线端，2代表断路器；

图3为本发明实施例提供的气体绝缘变电站等效电路模型；

图4为本发明实施例提供的二次设备、GIS导电杆、GIS壳体的连接装置的仿真模型示意图，其中，1为金属采集箱，2为端子圆盘，3为信号采集卡，4为信号线，5为GIS导电杆，6为罗氏线圈；

图5为本发明实施例提供的网格G和复合网格组成的离散空间，其中1代表复合网格2代表网格G；

图6为本发明实施例提供的二次设备电磁干扰程度图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实施例的方法如下所述。

本发明提供一种确定VFTO对二次设备影响程度的方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1：在掌握变电站中变压器、断路器、隔离开关、接地开关的物理模型基础上，依据多导体传输线理论，结合变电站实际尺寸，如图2所示，气体绝缘变电站布置图。利用EMTP仿真软件，考虑在隔离开关的操作下，任意选取一条线路，建立气体绝缘变电站电路模型，如图3所示，在建立的变电站电路模型中提取二次设备附近的快速暂态过电压(VeryFast Transient Overvoltage，VFTO)波形；

步骤2：根据变电站中待检测的二次设备、GIS导电杆、GIS壳体的实际尺寸，将导电杆、壳体、二次设备连接，其中导电杆置于GIS壳体内部，二次设备集中放置在一个集装箱中，集装箱并联在GIS壳体上；利用电磁暂态仿真软件(computer simulation technology，CST)，建立其时域有限积分法下的三维空间电磁仿真模型，将步骤1中获得的二次设备附近的快速暂态过电压波形输入到三维空间电磁仿真模型中，获得待检测的二次设备受电磁干扰的影响情况；

本实施例的待检测的二次设备为信号采集装置，如图4所示，信号采集装置为一个金属采集箱，信号采集卡位于金属采集箱中，通过穿过端子圆盘的接线与一次传感设备连接。端子原盘半径为80mm，端子原盘的材料为环氧树脂绝缘材料，用于密封SF₆气体，同时将一次侧和二次侧设备进行电气隔离。GIS导电杆为铜质材料，GIS外壳为铝制材料，外壳具有一定的厚度，其外半径为400mm，内半径为390mm。

本发明中的时域有限积分法是对Maxwell方程组的积分形式进行方程离散，使之成为Maxwell网格方程组，设置截断边界条件，施加激励源，最后对Maxwell网格方程组进行时域求解。Maxwell方程组的积分形式为：

其中：l是闭合有向曲线，S是有向曲面，E是电场强度，单位是伏特/米(V/m)；D是电通量密度，单位是库伦/米²(C/m²)；H是磁场强度，单位是安培/米(A/m)；B为磁通量强度，单位是韦伯/米²(Wb/m²)；J是电流密度，单位是安培/米²(A/m²)；

将Maxwell方程组的积分方程通过网格G和复合网格组成的离散空间进行离散，如图5所示，

在网格G上，e_i、e_j、e_k、e_l分别为相应方向上的网格电压；在复合网格上，h₁、h₂、h₃、h₄分别为相应方向上的网格磁压；b_n为网格G法向上的磁通量；d_j为复合网格法向上的电通量；为网格G上某棱边的网格电压；为网格G上某一封闭曲线法向上的磁通量；为复合网格上某某棱边上的网格磁压；为复合网格上某一封闭曲线法向上的电通量。

利用电磁暂态仿真软件软件，建立其时域有限积分下的三维空间模型，如图6所示，输入步骤1中计算得到二次设备附近的快速暂态过电压波形，将此作为激励，可以清晰地看出二次敏感设备受扰的影响程度，颜色深浅代表电场强度与磁场强度的不同。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (1)

1.一种确定VFTO对二次设备影响程度的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：获取变电站中变压器、断路器、隔离开关、接地开关的物理模型，依据多导体传输线理论，结合变电站实际尺寸，利用电磁暂态仿真软件，在隔离开关的操作下，任意选取一条线路，建立气体绝缘变电站电路模型，计算得到气体绝缘变电站电路模型中二次设备附近的快速暂态过电压波形；

步骤2：根据变电站中待检测的二次设备、GIS导电杆、GIS壳体的实际尺寸，将导电杆、壳体、二次设备连接，其中导电杆置于GIS壳体内部，二次设备集中放置在一个集装箱中，集装箱并联在GIS壳体上；利用电磁暂态仿真软件，建立其时域有限积分法下的三维空间电磁仿真模型，将步骤1中获得的二次设备附近的快速暂态过电压波形输入到三维空间电磁仿真模型中，获得待检测的二次设备受电磁干扰的影响情况。