CN117691561B - 一种用于共振过电压的一二次设备协同防护方法 - Google Patents
一种用于共振过电压的一二次设备协同防护方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117691561B CN117691561B CN202410136913.XA CN202410136913A CN117691561B CN 117691561 B CN117691561 B CN 117691561B CN 202410136913 A CN202410136913 A CN 202410136913A CN 117691561 B CN117691561 B CN 117691561B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- frequency
- pipeline
- secondary equipment
- width
- equipment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 20
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims description 18
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 14
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 14
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
本发明提供一种用于共振过电压的一二次设备协同防护方法，构建关于一次管道内高能主成分频率移频范围、二次设备危险频段移频范围与改造成本的代价函数，通过对代价函数进行最优化求解，求得使代价函数最小的移频范围，并根据移频范围确定一次管道与二次设备参数并进行相应改造，使得一次信号的高频主成分频率与二次设备的危险频段错开，实现对共振过电压的一二次设备协同防护。
Description
技术领域
本发明涉及变电站高频骚扰协同防护领域，更具体地，涉及一种用于共振过电压的一二次设备协同防护方法。
背景技术
气体绝缘开关（GIS）是一种内部填充SF6气体作为绝缘介质的高压配电装置，当其隔离开关操作时，触头间隙会发生电弧击穿和重击穿，产生的行波在管道内的折反射形成特快速暂态过电压（Very Fast Transient Overvoltage，VFTO）。
VFTO具有前波陡、幅值高、频谱宽等特点，通过传导等方式与二次设备进行耦合。二次设备是一种电气化的物理系统，具有自然频率，在该频率及其附近频率的电压分压比远大于设计分压比。当VFTO传导至二次设备时，VFTO各频率下的电压分量将按照设备的幅频特性传导至二次设备的解调侧，形成共振过电压，对GIS内的二次设备绝缘构成威胁。
GIS开关操作引起的电磁骚扰是变电站二次设备电磁兼容问题的主要原因。随着变电站电压等级的提高以及设备类型、结构的多样化，VFTO带来的电磁兼容问题将更为突出，对变电站继电保护、控制、监控和测量等造成干扰，严重影响变电站正常运行。
VFTO主要通过传导骚扰和低电位差传导骚扰影响二次设备，其中传导骚扰强度与VFTO及二次设备的幅频特性有关，低电位差传导骚扰与变电站结构以及二次设备的幅频特性有关。
针对电磁骚扰的防护主要从骚扰源的抑制、耦合路径的防护以及二次设备的防护上开展。通过在隔离开关处增加阻尼电阻、安装GIS用铁氧体磁环或提高隔离开关电机移动速度，分别达到降低VFTO幅值、抑制波前陡度和减少电弧击穿次数的目的；通过对系统布线进行优化改进，减少VFTO的传导和辐射耦合；通过在设备中安装平衡点路、隔离、过电压保护和滤波回路，对二次设备的解调侧进行防护。
然而，这些方法要么需要安装新的机械结构或器件，依赖更复杂的操动机构，难以实现隔离开关动作状态的精确控制，要么需要改变变电站的电气拓扑，增加了系统的不稳定性，可能引发其他危害，要么需要设计复杂防护电路，相同代价或体积下难以应对复杂强暂态电磁环境下的电磁骚扰，其防护效能难以保证设备安全稳定运行。
现有的防护方法不能实现对VFTO与二次设备共振产生的共振过电压的有效抑制。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供用于共振过电压的一二次设备协同防护方法，包括：
获取二次设备的幅频特性、基于所述幅频特性/>计算自然频率/>和危险频段/>；
获取一次管道的初始参数，所述初始参数包括管道宽度、管道长度/>和高压母线直径/>，计算管道内一次信号高能主成分频率/>；
通过改变管道宽度，管道内一次信号高能主成分频率/>将移动/>，通过改变二次设备的电路结构参数，设备的自然频率/>将移动/>；
根据改变后的管道参数和改变后的二次设备的电路结构参数，构建一二次设备协同防护的代价函数，以及基于自然频率和危险频段/>构建/>和/>的边界条件，作为所述代价函数的约束条件；
以所述代价函数最小为目标求解，得到所述代价函数最小时的一次管道参数和二次设备的电路结构参数；
基于求解的一次管道参数和二次设备的电路结构参数，对管道和二次设备进行改造，实现一次管道和二次设备的协同防护。
本发明提供的一种用于共振过电压的一二次设备协同防护方法，构建关于一次管道内高能主成分频率移频范围、二次设备危险频段移频范围/>与改造成本的代价函数/>，通过对代价函数进行最优化求解，求得使代价函数最小的移频范围，并根据移频范围确定一次管道与二次设备参数并进行相应改造，使得一次信号的高频主成分频率与二次设备的危险频段错开，实现对共振过电压的一二次设备协同防护。
附图说明
图1为本发明提供的一种用于共振过电压的一二次设备协同防护方法流程图；
图2为本发明实施例中提供的变电站管道结构示意图；
图3为本发明实施例中测量设备的电路模型；
图4为本发明实施例中一次管道宽度与骚扰信号高频骚扰主成分频率的关系；
图5为本发明实施例中线圈宽度与电感大小的关系；
图6为本发明实施例中电感线圈与设备中的电感为串联关系时线圈宽度与设备自然频率的关系；
图7为本发明实施例中电感线圈与设备中的电感为并联关系时线圈宽度与设备自然频率的关系。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
图1为本发明提供的一种用于共振过电压的一二次设备协同防护方法流程图，如图1所示，方法包括：
步骤1，获取二次设备的幅频特性、基于所述幅频特性/>计算自然频率和危险频段/>。
其中，获取二次设备的幅频特性、自然频率/>和危险频段/>，包括：获取二次设备的幅频特性/>，所述幅频特性是指设备不同频率的输出电压与输入电压之间的比值/>与频率/>的关系，其中高频时，幅值/>最大时对应的频率/>为自然频率/>；获取二次设备安全电压限值/>，设置高频骚扰信号分量与工频分量的比值不超过/>，将除以工频电压与/>的乘积，确定设备耐受分压比/>；获取二次设备幅频特性中分压比/>与/>相等时的频率/>和/>，得到二次设备危险频段/>=（/>，/>）。
可理解的是，幅频特性是指设备不同频率的输出电压与输入电压之间的比值与频率的关系，即分压比与频率/>的关系。可通过对设备的精确建模，获得其幅频特性的表达式/>。其中高频时（至少为kHz级以上）/>幅值最大时对应的频率为自然频率/>。
危险频段是指高频骚扰信号分量超过设备期间耐压值的频段区间。通过向厂家咨询或根据器件表征、说明书获取设备器件的解调侧额定电压值/>。其表示在自然频率处，根据设备二次电路中电子元器件的耐压值及其在电路中的关系，折算为解调侧上的电压值。设置高频骚扰信号分量与工频分量的比值不超过/>，将/>除以工频电压/>与/>的乘积，即/>/（/>×/>）确定设备耐受分压比/>。
获取各设备幅频特性中分压比与/>相等时的频率/>和/>，并将其作为该设备危险频段/>。
步骤2，获取一次管道的初始参数，所述初始参数包括管道宽度、管道长度和高压母线直径/>，计算管道内一次信号高能主成分频率/>。
可理解的是，获取GIS管道的初始参数，包括管道的宽度、隔离开关两侧管道的长度/>和/>、高压母线直径/>，并根据管道的初始参数计算该管道内一次信号高能主成分频率/>。
管道内一次信号高能主成分频率可通过下式获得：
（1）；
其中，为光速，/>为管道内空间介质的磁导率，/>为管道内空间介质的介电常数，Ls为隔离开关产生电弧的等效电感。
步骤3，通过改变管道宽度，管道内一次信号高能主成分频率/>将移动，通过改变二次测量设备的电路结构参数，设备的自然频率/>将移动/>。
步骤4，根据改变后的管道参数和改变后的二次设备的电路结构参数，构建一二次设备协同防护的代价函数，以及基于自然频率和危险频段/>构建/>和/>的边界条件，作为所述代价函数的约束条件。
可理解的是，通过同时改变变电站管道的尺寸参数及二次设备的电路参数，对设备谐振频率与高频暂态过电压的高能主成分频率进行调控，使二者错开，从而避免降低共振过电压的幅值。
基于改变前后的管道参数和改变前后的二次设备的电路结构参数，构建代价函数。
代价函数如下：
(2)；
其中，为一次管道改造代价，/>为一次管道的人工成本，/>为二次设备的改造代价，/>为二次设备的人工成本。
在一二次设备协同防护策略中，一次管道改造代价的计算公式如下：
(3)；
其中，为单位宽度改造代价，/>为改造后的管道宽度与原始管道宽度的差的绝对值。
其中，改变后的管道宽度与移频/>之间存在映射关系：根据管道内一次信号高能主成分频率/>的计算公式（1），可获得管道宽度/>与信号主频/>的关系曲线；根据管道宽度/>与信号主频/>的关系曲线，获得改变后的管道宽度/>与移频/>的映射关系/>，/>代表函数。
可理解的是，通过公式（1）可得到管道宽度与信号主频/>的关系曲线，那么根据管道原始宽度/>和改变后的管道宽度/>可分别计算对应的信号主频，然后两次计算出信号主频相减即可得到移频/>。
一次管道的人工成本的计算公式如下：
(4)；
其中，为改造所需工人数，/>为所需天数，/>为人工报酬，/>为单日停电损失，且各参数的取值与绝缘要求等级/>有关。管道内壁与母线外表面的距离越大，绝缘要求等级/>越低，所需的工人数、天数等越低，相应的人工成本/>越低。
二次设备的改造代价的计算公式如下：
(5)；
其中，为测量设备单位尺寸变化的改造费用，/>是二次设备增大的尺寸，即二次设备中新增电感线圈的宽度，且/>与/>存在映射关系，即/>。线圈长度/>不超过设备长度，则设备宽度需增加/>，意味着测量设备的长度增大/>。映射关系通过下列步骤获得：
根据新增电感线圈的匝数、线圈内径以及长度，根据公式(6)获得电感量与线圈宽度的映射关系；
根据新增电感与设备原电感的串并联关系，以及设备幅频特性的表达式，获得串联或并联时新增线圈宽度/>与设备自然频率的关系；
将新增线圈宽度与设备自然频率的映射关系中的设备自然频率减去原始参数下的设备自然频率，获得新增线圈宽度/>与/>的映射关系。
(6)；
式中，为真空磁导率，N为线圈匝数，/>为线圈外径，/>为线圈内径，/>为线圈长度。
二次设备的人工成本的计算公式如下：
(7)；
其中，为改造所需工人数，/>为所需天数，/>为人工报酬，/>为单日停电损失，且各参数的取值与绝缘要求等级/>有关。设备尺寸越大，绝缘要求等级/>越高，所需的工人数、天数等越多，相应的人工成本/>越高。
其中，一次管道设备对高能主成分频率进行移频，以及二次设备对自然频率进行移频时，移频大小需满足高能主成分频率/>与危险频段/>错开的约束条件，危险频段/>是一个包含自然频率/>的频率区间。那么代价函数/>的约束条件为：
移频范围和/>满足下式：
若，/>；
若，/>。
将代价函数与各边界条件联立，对代价函数进行最优化求解。联立公式如下：
(7)。
步骤5，以所述代价函数最小为目标求解，得到所述代价函数最小时的一次管道参数和二次设备的电路结构参数。
步骤6，基于求解的一次管道参数和二次设备的电路结构参数，对管道和二次设备进行改造，实现一次管道和二次设备的协同防护。
可理解的是，根据式（7）进行求解，以代价函数最小为目标，得到对应的改变后的管道宽度/>和二次设备中新增电感线圈宽度/>。
根据电感量与线圈宽度的映射关系，即公式（6），计算二次设备中新增电感线圈的电感量/>；根据改变后的管道宽度/>、二次设备中新增电感线圈宽度/>、电感量以及二次设备中新增电感线圈与原始电感线圈的串并联关系，对管道和二次设备进行改造。
对于一次管道侧，通过改变管道的宽度、隔离开关两侧管道的长度/>和对骚扰信号的主频/>进行调控；对于二次设备侧，通过改变设备内的电感值对设备的自然频率/>进行调控。根据该方案对变电站整体进行建造，实现对共振过电压的协同防护。
下面以一个具体的实例对本发明提供的方法进行详细说明。本发明防护方法应用的对象如图2所示，管道结构包括：第一端子1、隔离开关2、高压母线3；二次测量设备4；第二端子5；隔离开关负载侧管道6、支撑柱7、隔离开关高压侧管道8和地面9。
本发明防护方法可考虑全站GIS管道内所有的测量设备，本实施例仅考虑第一端子1至第二端子5之间的设备，但该方法不局限于变电站管道内其他部分。
本发明防护方法可通过改变管道的宽度和高度对高频骚扰主成分的主频进行调控，本实施例仅考虑管道宽度，但该方法不局限于变电站管道其他参数。
基于上述配置的硬件，本发明提出了一种用于共振过电压的一二次设备协同防护方法，基本思路为：针对一次管道参数造成的高频骚扰主成分与二次设备在自然频率处共振产生的共振过电压，构建包含一次管道形态参数与二次设备电路参数的优化模型，在整体代价最小的情况下使高频骚扰主成分与二次设备自然频率错开，实现共振过电压的抑制。
本实施例提供的防护方法，主要包括以下步骤：
（1）获取设备的幅频特性及危险频段。
本实施例中，对于图3所示的二次测量设备，其中，二次测量设备包括依次串联的电容C1、电感L1、电阻R1、电容C2、电感L2、电阻R2、电感L3和电阻R3，电阻R1和电容C2的公共端连接电阻Rx1的一端，电阻Rx1的另一端通过电感Lx连接电阻Rx2的一端，电阻Rx2的另一端分别通过电阻Rx3和电阻Rx4连接电阻R2和电感L3的公共端。其中，电容C1和电阻R3之间形成电压u1，电容C2和电阻R2之间形成电压u2。通过对设备精密建模的方式获得设备的幅频特性表达式，代入表1所示的器件参量，从而得到设备的幅频特性曲线。其中最大值/>所在频率为自然频率/>。
根据设备的幅频特性与变电站的最大电压，确定危险频段。步骤如下：
根据工程经验，高频骚扰信号分量与工频分量的比值不超过，则对于220kV变电站，一次高频信号在高能主成分频率处的最大值。
根据电路结构和器件参数，或向厂家获取设备解调侧的设备耐受电压值，其表示在自然频率处，根据设备二次电路中电子元器件的耐压值及其在电路中的关系，折算为解调侧上的电压值。本实施例中，/>。
根据除以/>后的比值，确定设备耐受分压比/>，此时。计算幅频特性中幅值为/>时的频率点，即/>的解，解得测量设备的危险频段/>中/>=15.54MHz，/>=27.18MHz。
表1 实施例中的参量给定值
（2）获得变电站管道的初始设计参数。
获取GIS管道的初始参数，包括管道的宽度、隔离开关两侧管道的长度和/>、高压母线直径/>，并根据式(1)计算该管道内一次信号高能主成分频率。
本实施例中，，/>，/>，/>，，/>，根据工程经验值，/>，解得17.27MHz。管道宽度不超过2m，可获得管道宽度/>与骚扰信号主频/>的关系曲线，如图4所示。
（3）构建包含一次管道形态参数与二次设备电路参数的优化模型，在整体代价最小的情况下使高频骚扰主成分与二次设备自然频率错开，并将新的参数作为变电站的建造参数依据。
一次管道的改造代价：
本实施例中，根据骚扰信号的主频与管道参数的关系表达式结果，可获得管道宽度与信号主频的关系曲线，如图4所示。当骚扰信号主频率需移频/>时，通过关系曲线获得相应的管道宽度/>，从而获得管道宽度/>与移频/>的映射关系。
优选的，根据工程经验，单位宽度改造代价为0.4万元/米。
因此，。
一次管道的人工及验收代价：
当一次管道需要进行改造时，需要相应的人员对管道进行改造，并根据绝缘要求进行优化，不同的绝缘要求等级，所需的改造及优化人员及时间不同，所需代价=人数天数/>每人次每天的人工报酬/>+停电损失/>天数/>。
根据工程经验，越大，绝缘压力越小。/>满足/>的基础上，每增大0.5倍/>时，绝缘要求等级/>下降一级，即当/>时，/>；当时，/>；当/>时，/>。
本实施例中，一次设备绝缘强度与人工及验收代价的关系如表2所示。
表2 一次设备绝缘等级与人工及验收代价的关系
二次设备的改造代价：
本实施例中，新加入的电感可根据设备的幅频特性表达式/>获得，例如，设备中电感/>，设备的自然频率/>，当/>，此时设备新的自然频率/>，将/>带入/>求得新的电感值/>，则根据电感串并联法可知，需串联的电感/>。
根据式(6)计算不同线圈宽度下的电感量，代入设备的幅频特性公式，分别获得电感量与设备自然频率的映射关系、电感量与线圈宽度的映射关系、以及线圈宽度与设备自然频率的关系，其中，线圈宽度与电感大小的曲线关系可参见图5，根据新增电感线圈与设备中原有的电感线圈之间的串并联关系，可得线圈宽度与设备自然频率之间的关系，其中，图6为新增电感线圈与设备中的原始电感为串联关系时线圈宽度与设备自然频率的关系曲线，图7为新增电感线圈与设备中的原始电感为并联关系时线圈宽度与设备自然频率的关系曲线。由图5-图7可知，/>与电感/>的宽度/>存在映射关系，即/>。
优选的，根据工程经验，测量设备改造代价为0.2万元/米。
因此，。
二次设备的人工及验收代价：
由于二次设备与一次管道紧密相连，当二次设备需要进行改造时，需要相应的人员对设备进行改造，并根据绝缘要求进行优化，不同的绝缘要求等级，所需的改造及优化人员及时间不同，所需人工代价=人数/>天数/>每人次每天的人工报酬/>+停电损失/>天数/>。
根据工程经验，设备尺寸越大，可能面临更多的电磁兼容漏洞，绝缘压力越大，需要对设备调试的时间也响应增加。设备体积每增大0.01，绝缘要求等级/>上升一级，即当/>0.01/>时，/>；当0.01/>时，/>；当0.02时，/>。
本实施例中，二次设备绝缘强度与人工及验收代价的关系如表3所示。
表3 二次设备绝缘等级与人工及验收代价的关系
将线圈匝数N设置为20，线圈长度设置为20cm，设备原始宽度/>设置为，假设导线直径设置为2.4mm，/>的上限为15mm，则电感线圈宽度为0.5cm~1.5cm，/>与电感量/>的关系曲线如图5所示。
根据图5，以及电感串并联的关系，可以获得分别为负和为正时，电感宽度/>与移频/>的关系曲线，如图6和图7。
本实施例中，，/>，/>=15.54MHz，/>=27.18MHz。由于/>，因此将相关参数带入方程组：
；
可得：
；
或/>；
根据式(2) (3) (4)，对进行最优化求解，可解得/>，时，/>有最小值7.6。
根据移频范围计算所需改造内容及参数：
根据求解得到的和/>，结合骚扰信号的主频/>与管道参数的关系式以及设备幅频特性的表达式/>、/>计算公式，确定需改造的内容以及参数。
本实施例中，，/>，可通过将管道宽度设置为59.9cm，将新电感/>设置宽度为50mm，大小为12.259/>，并与线路电感/>串联，实现该移频范围。
（4）依据新参数改造变电站，实现对共振过电压的一二次设备协同防护。
本发明实施例提供的一种用于共振过电压的一二次设备协同防护方法，构建关于一次管道内高能主成分频率移频范围、二次设备危险频段移频范围/>与改造成本的代价函数/>，通过对代价函数进行最优化求解，求得使代价函数最小的移频范围，并根据移频范围确定一次管道与二次设备参数并进行相应改造，使得一次信号的高频主成分频率与二次设备的危险频段错开，实现对共振过电压的一二次设备协同防护。
需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种用于共振过电压的一二次设备协同防护方法，其特征在于，包括：
获取二次设备的幅频特性、基于所述幅频特性/>计算自然频率/>和危险频段/>；
获取一次管道的初始参数，所述初始参数包括管道宽度、管道长度/>和高压母线直径/>，计算管道内一次信号高能主成分频率/>；
通过改变管道宽度，管道内一次信号高能主成分频率/>将移动/>，通过改变二次设备的电路结构参数，设备的自然频率/>将移动/>；
根据改变后的管道参数和改变后的二次设备的电路结构参数，构建一二次设备协同防护的代价函数，以及基于自然频率和危险频段/>构建/>和/>的边界条件，作为所述代价函数的约束条件；
以所述代价函数最小为目标求解，得到所述代价函数最小时的一次管道参数和二次设备的电路结构参数；
基于求解的一次管道参数和二次设备的电路结构参数，对管道和二次设备进行改造，实现一次管道和二次设备的协同防护；
其中，所述根据改变后的管道参数和改变后的二次设备的电路结构参数，构建一二次设备协同防护的代价函数，以及基于自然频率和危险频段/>构建/>和/>的边界条件，作为所述代价函数的约束条件，包括：
代价函数如下：
；
其中，为一次管道改造代价，/>为一次管道的人工成本，/>为二次设备的改造代价，为二次设备的人工成本；
一次管道改造代价的计算公式如下：
；
其中，为单位宽度改造代价，/>为改造后的管道宽度与原始管道宽度的差的绝对值；
一次管道的人工成本的计算公式如下：
；
其中，为改造所需工人数，/>为所需天数，/>为人工报酬，/>为单日停电损失，且各参数的取值与绝缘要求等级/>有关；
二次设备的改造代价的计算公式如下：
；
其中，为测量设备单位尺寸变化的改造费用，/>为新增电感线圈的宽度；
二次设备的人工成本的计算公式如下：
；
其中，为改造所需工人数，/>为所需天数，/>为人工报酬，/>为单日停电损失，且各参数的取值与绝缘要求等级/>有关；
将代价函数与约束条件联立，得到：
；
以所述代价函数最小为目标求解，得到所述代价函数最小时的一次管道参数和二次设备的电路结构参数，包括：
以代价函数最小为目标，求解所述代价函数，得到对应的改变后的管道宽度和二次设备中新增电感线圈宽度/>；
根据电感量与线圈宽度的映射关系，计算二次设备中新增电感线圈的电感量/>；
根据改变后的管道宽度、二次设备中新增电感线圈宽度/>、电感量/>以及二次设备中新增电感线圈与原始电感线圈的串并联关系，对管道和二次设备进行改造。
2.根据权利要求1所述的用于共振过电压的一二次设备协同防护方法，其特征在于，获取二次设备的幅频特性、基于所述幅频特性/>计算自然频率/>和危险频段/>，包括：
获取二次设备的幅频特性，所述幅频特性是指设备不同频率的输出电压与输入电压之间的分压比/>与频率/>的关系，其中高频时，幅值最大时对应的频率/>为自然频率；
获取二次设备安全电压限值，设置高频骚扰信号分量与工频分量的比值不超过/>，将/>除以工频电压与/>的乘积，确定设备耐受分压比/>；
获取二次设备幅频特性中分压比与/>相等时的频率/>和/>，得到二次设备危险频段/>=（/>，/>）。
3.根据权利要求1所述的用于共振过电压的一二次设备协同防护方法，其特征在于，所述计算管道内一次信号高能主成分频率，包括：
；
其中，为光速，/>为管道内空间介质的磁导率，/>为管道内空间介质的介电常数，/>和/>分别为隔离开关两侧管道的长度，Ls为隔离开关产生电弧的等效电感。
4.根据权利要求3所述的用于共振过电压的一二次设备协同防护方法，其特征在于，还包括改变后的管道宽度与移频/>的映射关系：
根据管道内一次信号高能主成分频率的计算公式，获得管道宽度/>与管道内一次信号高能主成分频率/>的关系曲线；
根据管道宽度与管道内一次信号高能主成分频率/>的关系曲线，获得改变后的管道宽度/>与移频/>的映射关系/>，/>代表函数。
5.根据权利要求3所述的用于共振过电压的一二次设备协同防护方法，其特征在于，还包括获取二次设备中新增线圈宽度与移频/>的映射关系：
根据新增电感线圈的匝数、线圈内径以及长度，获得电感量与线圈宽度的映射关系；
根据新增电感线圈与二次设备原电感线圈的串并联关系，以及二次设备幅频特性的表达式，获得串联或并联时，新增线圈宽度/>与二次设备自然频率的关系；
将新增线圈宽度与二次设备自然频率的映射关系中的二次设备自然频率减去二次设备原始线圈参数下的设备自然频率，获得新增线圈宽度/>与/>的映射关系，/>表示函数。
6.根据权利要求5所述的用于共振过电压的一二次设备协同防护方法，其特征在于，所述根据新增电感线圈的匝数、线圈内径以及长度，获得电感量与线圈宽度的映射关系，包括：
；
式中，为真空磁导率，N为线圈匝数，/>为线圈外径，/>为线圈内径，/>为线圈长度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410136913.XA CN117691561B (zh) | 2024-01-31 | 2024-01-31 | 一种用于共振过电压的一二次设备协同防护方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410136913.XA CN117691561B (zh) | 2024-01-31 | 2024-01-31 | 一种用于共振过电压的一二次设备协同防护方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117691561A CN117691561A (zh) | 2024-03-12 |
| CN117691561B true CN117691561B (zh) | 2024-04-26 |
Family
ID=90126821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410136913.XA Active CN117691561B (zh) | 2024-01-31 | 2024-01-31 | 一种用于共振过电压的一二次设备协同防护方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117691561B (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104833907A (zh) * | 2015-05-27 | 2015-08-12 | 华北电力大学（保定） | 一种gis局部放电和vfto的测量系统 |
| CN107389329A (zh) * | 2017-07-24 | 2017-11-24 | 潍坊学院 | 基于非延迟代价函数和PauTa检验的瞬时频率估计方法 |
| CN113761466A (zh) * | 2021-09-09 | 2021-12-07 | 北京科技大学 | 一种旋转机械振动信号阶比谱构造方法及装置 |
| CN114417677A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-04-29 | 陕西交通职业技术学院 | 一种开关类设备操作强电磁骚扰特性分析方法 |
| WO2022127462A1 (zh) * | 2020-12-14 | 2022-06-23 | 中国人民解放军海军工程大学 | Ipt系统抗偏移参数优化方法、系统及计算机设备 |
| CN116203639A (zh) * | 2023-03-01 | 2023-06-02 | 吉林大学 | 一种拖曳式频域电磁探测深度聚焦发射系统及方法 |
| CN116449077A (zh) * | 2023-04-23 | 2023-07-18 | 国网江苏省电力有限公司 | 基于Wigner-Ville分布算法对PT二次侧骚扰电压进行时频分析方法 |
| CN116683401A (zh) * | 2023-07-28 | 2023-09-01 | 华中科技大学 | 一种用于电子式电压互感器的共振过电压防护方法及系统 |
| CN117374891A (zh) * | 2023-12-07 | 2024-01-09 | 华中科技大学 | 一种变电站一次侧骚扰源主频调控的共振过电压防护方法 |
-
2024
- 2024-01-31 CN CN202410136913.XA patent/CN117691561B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104833907A (zh) * | 2015-05-27 | 2015-08-12 | 华北电力大学（保定） | 一种gis局部放电和vfto的测量系统 |
| CN107389329A (zh) * | 2017-07-24 | 2017-11-24 | 潍坊学院 | 基于非延迟代价函数和PauTa检验的瞬时频率估计方法 |
| WO2022127462A1 (zh) * | 2020-12-14 | 2022-06-23 | 中国人民解放军海军工程大学 | Ipt系统抗偏移参数优化方法、系统及计算机设备 |
| CN113761466A (zh) * | 2021-09-09 | 2021-12-07 | 北京科技大学 | 一种旋转机械振动信号阶比谱构造方法及装置 |
| CN114417677A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-04-29 | 陕西交通职业技术学院 | 一种开关类设备操作强电磁骚扰特性分析方法 |
| CN116203639A (zh) * | 2023-03-01 | 2023-06-02 | 吉林大学 | 一种拖曳式频域电磁探测深度聚焦发射系统及方法 |
| CN116449077A (zh) * | 2023-04-23 | 2023-07-18 | 国网江苏省电力有限公司 | 基于Wigner-Ville分布算法对PT二次侧骚扰电压进行时频分析方法 |
| CN116683401A (zh) * | 2023-07-28 | 2023-09-01 | 华中科技大学 | 一种用于电子式电压互感器的共振过电压防护方法及系统 |
| CN117374891A (zh) * | 2023-12-07 | 2024-01-09 | 华中科技大学 | 一种变电站一次侧骚扰源主频调控的共振过电压防护方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 500 kV GIS 变电站隔离开关操作对二次电缆的影响;杨拯 等;《南方电网技术》;20220630;第16卷(第6期);第147-155页 * |
| Multi-Band Field-Circuit Coupling Analysis Method for Very Fast Transient Overvoltage;jing zhang;《IEEE》;20231231;第157-163页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117691561A (zh) | 2024-03-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111338233B (zh) | 一种城市电网中地铁杂散电流分布的仿真建模方法 | |
| CN104270002B (zh) | Pwm功率变换器传导电磁干扰无源抑制方法 | |
| CN1938925A (zh) | 噪声抑制电路 | |
| CN108023345A (zh) | 一种配电网有源消弧装置电压控制方法 | |
| CN105183947B (zh) | 基于寄生参数效应分析的高频变压器传输特性优化方法 | |
| CN110611323B (zh) | 一种电气化铁路同相供电综合补偿装置及其综合补偿方法 | |
| CN106845030B (zh) | Vfto对空心线圈电子式互感器影响的建模方法 | |
| CN116306403A (zh) | 基于串抗电弧性匝间短路激发3、5次谐波电流的建模仿真方法 | |
| CN117691561B (zh) | 一种用于共振过电压的一二次设备协同防护方法 | |
| CN103259259B (zh) | 一种抑制750kV多FACTS线路电磁暂态问题的高抗配置系统及方法 | |
| CN117374891B (zh) | 一种变电站一次侧骚扰源主频调控的共振过电压防护方法 | |
| Elnady et al. | Mitigation of AC arc furnace voltage flicker using the unified power quality conditioner | |
| CN113507096A (zh) | 一种含寄生参数的振荡回路及直流转换开关 | |
| CN210224973U (zh) | 一种电气化铁路同相供电综合补偿装置 | |
| CN210350799U (zh) | 一种电气化铁路同相供电综合补偿装置 | |
| CN103730890B (zh) | 一种抑制不换位超/特高压输电线路潜供电流的方法 | |
| Sharma et al. | Capacitor banks and its effect on power system with high harmonics loads | |
| CN106920661B (zh) | 一种电力电子变压器 | |
| CN111181379B (zh) | 一种Boost电路共模EMI抑制的反相绕组设计方法 | |
| CN201418064Y (zh) | 电子束加工设备用滤波器 | |
| CN207215882U (zh) | 节能型电容式电压互感器 | |
| CN206892261U (zh) | 一种用于架空线路的交流耐压试验装置 | |
| CN111082539A (zh) | Lcc-s拓扑、无线电能传输系统及谐波含量抑制方法 | |
| CN204720997U (zh) | 同塔双回线路不平衡电流补偿装置 | |
| CN116154742A (zh) | 一种电感串联分压型柔性消弧装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |