雷击架空输电线路暂态电流行波仿真与模式识别方法研究.pdf

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1、雷击架空输电线路暂态电流行波仿真与模式识别方法研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：王琪指导教师：姚陈果教授学位类别：工程硕士（电气工程领域）重庆大学电气工程学院二O一四年四月 StudyontheSimulationandIdentificationofTransientCurrentTravellingWavesCausedbyDirectLightningStrokesAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinFulfillmentoftheRequirementfortheProfessi

2、onalDegreeByWangQiSupervisedbyProf.YaoChenguoSpeicalty:ME(ElectricalEngineeringField)SchoolofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2014 中文摘要摘要开展直击雷模式识别的研究是分析雷击事故原因和鉴定雷击故障责任的基础，可为架空输电线路差异化防雷的设计及改造提供重要的技术手段。本文在分析国内外雷击架空输电线路类型识别的研究现状的基础上，从识别方法以及测量手段两

3、个方面对架空输电线路直击雷类型识别进行了研究。本文首先基于ATP-EMTP仿真软件，建立了装有暂态电流行波监测系统的实际输电线路仿真模型，考虑到避雷线对雷电的屏蔽效果，对雷电绕击与雷击塔顶情况选取了不同幅值范围的雷电流进行仿真，并结合雷击架空输电线路后导线上电流产生的物理过程对各种雷击情况下三相导线电流的波形特点进行分析。其次，针对雷击所造成的多种闪络情况，基于输电线路导线之间的空间电磁耦合分析，通过三相导线之间的能量比值关系判断雷电流注入相数，将直击雷初步分为3类。此外，通过提取各个子分类中的导线电流波形的时域与频域特征构建识别判据，最终实

4、现输电线路直击雷的识别。在此基础上在.NET平台上采用C#语言编写了输电线路雷击类型识别程序并对实测数据的雷击类型进行了初步分析。最后，为了能更加深入对直击雷类型进行分析，在测量雷击架空输电线路引起的暂态电流行波的同时对导线上工频电流进行监测，对各向异性磁阻传感器测量架空输电线路导线上电流的基本原理进行分析，设计了一款基于各向异性磁阻传感器的电流的测量装置。同时，为了解决各向异性磁阻传感器暴露在强磁场下测量灵敏度下降的问题设计并测试了置位/复位电路。通过在实验室构建工频电流以及雷电流模拟实验环境，对所设计的电流测量装置进行了性能测试，测试表明

5、该装置能实现对导线上工频以及暂态电流的非接触式测量，并且具有安全性好、体积小等优点。关键词：直击雷，架空输电线路，ATP-EMTP，模式识别，磁阻效应I 重庆大学硕士学位论文II 英文摘要ABSTRACTResearchontheidentificationofdirectlightningstrokesisthebasisofanalyzingthereasonofthelightningaccidentandidentificationtheresponsibilityofthelightningaccident,whichcanprov

6、ideeffectivetechnicalmeansforrealizingdifferentiationstrategyoflightningdesignandreform.Basedontheanalyzingthecurrentresearchforidentificationofdirectlightningstrokesthethesisstudiesonrecognitionmethodandmeasurementofthedirectlightningstrokes.Themainworkinvolvingisasfollows

7、:Firstly,inthispaper,thesimulationmodelsoftransmissionlineswhichinstalledthemonitoringequipmentswereestablishedbasedonATP-EMTPsoftware.Consideringtheshieldingeffectofthegroundwiresforlightning,differentrangeofamplitudesoflightningcurrentwereappliedtosimulatethecurrentoncond

8、uctors.Thenthecharacteristicofwaveformcausedbydifferentdirectlightningstrokeswerea