EMTP在变压器励磁电流仿真计算中的应用

利用电磁暂态程序 ( EMTP)对变压器在稳态和暂态情况下的励磁电流进行了仿真计算与分析。结果表明 ,使用EMTP对变压器的励磁电流进行仿真 。

使用EMTP计算建筑物金属框架上的暂态电流分布

提出了一种利用电磁暂态程序(EMTP)来计算雷击发生时建筑物内部金属框架上雷电电流分布的方法。该方法的有效性通过实验得到了验证。最后计算了一个尺寸为10 m×10 m×10 m的金属框架内部的雷电磁场分布。结果显示,该方法可用于优化建筑物内部灵敏电子设备的摆放位置,降低雷电电磁脉冲的危害。

20 kV配电网互感器熔断机制分析及抑制措施

为应对城市电力负荷总量及密度的快速增长,20kV配电网已在苏州、深圳等地投入使用,成为我国大城市中压配电网的发展趋势。20kV配电网中电缆对地电容显著大于10kV配电网,导致电磁式电压互感器(VT)熔断器熔断事故频发,且与传统10 kV配电网故障暂态有显著差异;然而,现有研究尚未揭示此类事故的产生机制,难以提出针对性的抑制措施。针对该问题,该文以某20kV配电网为研究对象,提取故障能量交互回路,建立电缆电容对VT放电过程的非线性微分方程并求取其解析解,分析系统对地电容增加过程中VT电流特征从“量变”到“质变”的规律,揭示系统故障全过程电磁能量交互机制,进而通过机制分析提出针对性抑制措施,并用仿真验证解析的准确性和抑制措施的有效性。结果表明:解析得到的VT电流峰值误差仅为0.0116%,提出的抑制措施能够快速耗散电容能量,显著减小VT故障电流幅值,解决其熔断器熔断难题,支撑20 kV配电网安全稳定运行。

电抗器类低电感负载雷电冲击耐压试验研究

为确保电抗器类低电感负载的雷电冲击耐压试验的有效进行,需要建立精确等值电路模型,从而产生标准的雷电冲击电压波形。分析了负载电感对雷电冲击的电压波形的影响。利用矢量匹配法结合小脑神经网络对电抗器等值电路参数进行了拟合预测,从而建立了考虑不同频段阻抗特性的电抗器模型。利用电磁瞬态计算程序(EMTP)仿真软件产生雷电冲击电压仿真波形,并讨论了仿真波形特征参数的有效性。传统的Marx冲击回路接入电抗器类低电感负载时会导致冲击电压波形波尾时间严重缩短。采用Glaninger冲击发生回路可以减轻受低电感负载影响的程度。利用矢量匹配法结合小脑模型连接控制器(CMAC)网络预测出电抗器电路参数值。由该值仿真得到的冲击阻抗特性曲线与实测曲线较为一致。仿真得到的冲击电压波形特征参数均符合标准规定要求。

广东500kV同塔四回线路相序排列的选择

文章对采用水平型杆塔、各回路导线呈垂直排列的500kV同塔四回线路参数的不平衡度进行了分析,比较了不同相序排列下的潜供电流和恢复电压、感应电压和感应电流。对于杆塔内侧的五邑—南沙和江门—顺德线路,采用相序3时的感应电压和感应电流仅为采用相序1时的50%左右,其潜供电流和恢复电压也有所降低;而对于杆塔外侧的台山—上稔和糯扎渡—顺德线路,采用相序3时的电磁耦合感应电压和感应电压也低于采用相序1时的情况,其静电耦合感应电压和感应电流、潜供电流和恢复电压则差别不大。为此,推荐广东500kV同塔四回线路采用相序3排列方式。

750kV同塔同窗同相序双回紧凑型线路的潜供电流和感应电压

使用电磁暂态程序(electromagnetic transient program,EMTP),建立了750 kV同塔同窗同相序双回紧凑型线路模型。研究了全线或部分采用同塔同窗双回紧凑型线路时的潜供电流和恢复电压、感应电压和感应电流问题。结果表明,从限制潜供电流和恢复电压、感应电压和感应电流考虑,若线路装设高抗,则不宜在全线采用同塔同窗同相序线路。对此,可以考虑在线路主体采用常规型线路、仅在线路走廊紧张的路段采用同塔同窗同相序布置线路的方案。若同塔同窗同相序线路较短,则潜供电流和感应电压可限制在合理的水平内。对于无须装设高抗的短线路,若能解决开断感应电流问题,也可以考虑在全线采用同塔同窗同相序线路。

分布参数输电线路的时变动态相量模型及其仿真

目前,随着大量的电力电子设备应用于电力系统,由这些设备而产生的更快的暂态现象已超出传统的基于“准稳态”假定的暂态稳定研究范围。所以,基于“准稳态”假定的暂态稳定研究已受到局限。时变动态相量突破了这种局限性,能够被用于分析那些更快的现象。该文把时变动态相量引入电力系统,对分布参数输电线路进行建模,以分析分布参数输电线路的电磁暂态过程,并对分布参数输电线路的模型进行了仿真。通过与EMTP的结果比较得出:作为一种介于电 磁 暂 态 模 型 和“准 稳 态”模 型 之 间 的 中间模型,时变动态相量模型能够定性地分析元件的电磁暂态过程,并能推广到一些既不能完全忽略电磁暂态过程,又不能完全用“准稳态”模型去分析的对象。

磁控电抗器在右江500kV线路中的应用

我国超高压输电线路中普遍安装的固定高压并联电抗器显著地制约了传输功率,使线路电压过分降低。而磁控电抗器能平滑调节无功容量,抑制操作过电压和限制单相故障时引起的潜供电流。对磁控电抗器取代常规并联电抗器应用于三右—江陵500kV输电线路进行了研究,介绍了磁控电抗器的结构和基本工作原理,建立了磁控电抗器模型并在此基础上着重分析了磁控电抗器的特性。利用仿真验证了磁控电抗器应用于三右—江陵500kV线路抑制操作过电压和限制潜供电流的效果,以及磁控电抗器应用于超高压输电线路的可行性和有效性。

减小避雷线中电能损耗方法的研究

为减小系统正常运行时避雷线中出现的感应电流及其电能损耗,提出了利用复合阻抗隔离避雷线与杆塔(地)的方法,EMTP程序对该方法数字仿真的结果证明了它的可行性和有效性,但系统序阻抗也会随之改变,故有必要调整系统保护的整定,以满足系统对保护的要求。

后续雷击对输电线路绕击耐雷性能的影响研究

为分析负极性后续雷击对输电线路绕击耐雷性能的影响,采用电磁暂态程序计算绕击耐雷水平、改进电气几何模型计算线路绕击跳闸率的方法,研究了首次雷击、与首次雷击相同以及不同回击通道的后续雷击下雷电流波形和幅值分布、杆塔高度和地线保护角对典型结构的110、220、500和1 000kV输电线路绕击耐雷性能的影响.结果表明:后续雷击的电流分布对线路绕击跳闸率影响极大,而后续雷电流波形影响很小;异回击通道后续雷击对500kV以下线路的绕击跳闸率影响很大,而对特高压线路影响较小;500kV线路有必要考虑后续雷击的影响;在线路首次雷击和异回击通道后续雷击绕击跳闸率为0的情况下,同回击通道后续雷击仍可能造成绕击跳闸.

配电系统电磁暂态仿真算法分析

随着分布式发电技术的兴起,配电系统的建模与仿真越来越引起人们的重视。文中首先总结了应用于输电系统电磁暂态的主流仿真软件的发展,然后基于几种常用的电磁暂态仿真软件以IEEE4节点配电系统算例比较了在正常和故障情况下各软件算法的特点。通过对算例结果的比较分析表明,稳态时得到的各仿真结果是完全一致的,而在暂态情况下,各程序对开关过程产生的间断点的处理方法有所不同。最后,说明了造成结果差异的主要原因,为配电系统暂态过程的准确仿真奠定了基础。

带并联电抗器的特高压输电线路故障性质识别

输电线路发生瞬时故障时,故障点处会产生变化过程复杂的电弧。为了分析电弧非线性特性对故障相母线电压高频暂态信号的影响,利用EMTP-ATP软件中的Models模块,建立了一、二次电弧模型;利用离散小波分析,提取故障相信号的高频成分,并计算固定时间窗内细节部分的谱能量值。瞬时故障与永久故障时,谱能量的变化趋势存在明显的差异,因此可以将连续时间窗内谱能量比值之和作为判断故障性质的判据。大量的电磁暂态仿真程序(electromagnetic transients program,EMTP)仿真及计算结果证明该判据可靠且有效的,适用于带并联电抗器的特高压输电线路。

高压输电线路双端暂态电压保护新算法

研究了利用高压输电线路两端暂态电压信号实现保护的方法。分析了区内和区外故障时线路两端高频暂态电压信号的差异,推导出暂态电压含量比和暂态电压奇异度比。利用信号的小波变换结果计算出以上比值,并由此构造出了双端暂态电压保护判据,同时给出保护定值的设定原则。利用不同位置和类型故障的仿真对算法进行了验证,算法判别准确可靠,选择性好。

超高压可控电抗器抑制内过电压及潜供电流

针对我国超高压输电线路中普遍安装的固定高压并联电抗器显著制约线路传输功率的缺点,提出采用可控电抗器来代替的方案。首先介绍了可控电抗器的结构和工作原理,建立了基于小斜率磁化曲线的可控电抗器模型。针对此模型着重分析了可控电抗器的谐波特性、伏安特性、控制特性和响应时间特性,列出了可控电抗器中性点小电抗器的计算公式。根据三右-江陵500 kV输电线路建立了超高压线路模型,仿真研究了可控电抗器应用于该线路后对工频过电压、操作过电压以及潜供电流的抑制效果。仿真结果表明:可控电抗器除了能随着系统传输功率的变化来平滑调节无功容量,还能抑制故障时产生的工频过电压和操作过电压,限制单相故障时引起的潜供电流,成功实现单相自动重合闸。从而验证了可控电抗器应用于超高压输电线路的可行性和有效性。

TT系统雷电流分布的研究

对雷电流、雷电防护系统、配电变压器等进行建模,利用EMTP研究了单相、三相TT系统遭受雷击时雷电流在系统中的分布。并且研究了雷击系统的不同位置、不同的雷电流波形、供电系统的线路阻抗对雷电流的分布影响。研究表明,接地电阻的改变对雷电流的分布影响较大。

电力系统实时数字仿真器RTDS

电力系统实时数字仿真器RTDS(RealTimeDigitalSimulators)是实时全数字电磁暂态电力系统模拟装置 ,采用与EMTP仿真程序相同的算法 ,但由于其具有很强的硬件计算能力 ,进行系统研究时速度要快得多。另外 ,RTDS仿真系统的频率特性包括了一个很大的频率范围 (从直流到 4kHz) ,在此频率范围内 ,RTDS仿真系统是全面分析电力系统各种问题的理想工具。RTDS仿真系统可以用于电力系统分析研究、测试保护系统。

采用面向对象方法开发用于电磁暂态及电力电子仿真程序的图形输出软件

电力系统电磁暂态及电力电子仿真程序 (ElectroMagnet Transients and Power Electronics Program ,EMTPE)是用于电力与电力电子装置的科研、设计和运行的电磁暂态分析工具。作为该工具的组成部分 ,要求与EMTPE计算程序配套的图形输出程序提供直观快捷的计算结果处理、显示和分析功能 ,以图形方式显示各种类型输出变量随时间或频率变化的波形和曲线 ,并具备数值分析及图形后处理等多项功能。为满足这些功能要求并结合实际工程需要 ,作者采用可视化面向对象技术 ,在 Windows9x/ NT操作系统平台上开发了基于 Microsoft Visual C++5 .0的EMTPE通用图形输出软件 (Plotting Transient Curve,PTC)。在此简述 PTC1.0软件的设计与实现要点 。

电力系统机电-电磁混合仿真新算法研究

传统的机电暂态仿真对电力电子装置例如HVDC和FACTS采用准稳态模型,因而不能仿真动态过程中电压、电流的变化.而电磁暂态仿真程序（例如EMTP,EMTDC）受计算规模的限制,一般要对研究对象的外部电力系统进行等值化简,因此,不能反映系统机电暂态过程对电磁暂态过程的影响.该文中的混合仿真算法为弥补上述两种方法的不足,对电力网络采用准稳态模型,而对待研究的电力电子装置使用电磁暂态模型,EMTP仿真中考虑了频率偏移对电磁暂态仿真的影响.混合仿真算法为研究各种FACTS电力电子装置及其控制系统的动态性能提供了一种实用的工具.

电力电子化电力系统随机电磁暂态仿真算法

为了准确高效地反映电力电子化电力系统在参数随机迁移扰动下的运行特性,该文首先分析了基于随机微分方程的电力系统随机动态模型和数值计算方法的基本特点和限制性,并从基本电气元件出发,建立了适用于电磁暂态仿真的参数随机迁移元件动态伴随电路模型。然后,以电阻–电感串联支路为例,解析推导了动态伴随电路模型的数值稳定性特征,进而针对电力电子化电力系统的仿真需求,设计了随机电磁暂态仿真的算法主流程。最后,采用RLC简单电路和三相两电平VSC电路,通过对比EMTP(electromagnetic transients program)确定性仿真和蒙特卡罗多轨迹仿真结果,验证动态伴随电路模型和所提随机电磁暂态仿真算法的正确性与有效性,且对EMTP算法框架直接兼容。

减少避雷线中电能损耗方法的研究

避雷线对于高压和超高压电网的安全运行具有重要的意义。但是即使在正常运行情况下,避雷线也会感应出电压,从而形成电流,造成电能损耗。文章通过对这一现象的原理进行简单的分析,提出了利用复合阻抗把避雷线和杆塔(地)绝缘起来的方法,来减小电能损耗,从而达到经济运行的目的。此研究利用EMTP程序对这一方法的可行性进行了验证。