过电压监测系统的宽频建模与数值计算方法研究

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1、华北电力大学硕士学位论文摘要现代电力供电系统中，过电压现象时有发生，而运行中的电气设备一旦遇到过电压则可能发生击穿、放电、闪络、爆炸等事故，这些事故不仅造成了供电企业不必要的经济损失，还严重影响了配电网络的安全稳定运行。因此，在线监测电力系统过电压的变化，自动追踪记录过电压的波形、幅值及发生时间，对于保障电网安全可靠运行有着极其重要的意义。然而，目前电网采用的过电压在线监测方法均具有一定的局限性，本文所阐述的基于电压互感器(PT)传输特性的过电压在线监测新方法可以部分克服这些缺陷。该方法的基本原理是将PT、二次

2、电缆和分压器等二次设备看作相互级联的二端口网络，建立其传输参数模型，采用特定的数值计算方法，由二次设备输出端口的电压信号反演计算得到PT高压端口即高压母线上的过电压信号。应用该方法，本文在实验室搭建了该过电压在线监测系统，并基于频域测量数据建立了PT、二次电缆和分压器级联的传输参数模型，基于对频域测量数据的分析简化了计算模型，采用改进的数值拉普拉斯反变换(NILT)和时域递归卷积算法对建立的模型进行了实验验证。在应用NILT算法反演计算PT高压端口过电压信号的过程中，本文对NILT算法进行了改进，采用矢量匹配法

3、代替Pade逼近对指数函数进行频域拟合，从而简化了求取指数函数部分分式和的过程，可以方便求得其极点和相应的留数；同时，本文给出了一种针对任意波形激励源进行NILT运算的方法，从而克服了NILT算法应用中对于激励源的局限性；通过对测量所得到的二次电缆和分压器的频域数据进行分析，本文对由PT、二次电缆和分压器级联所构成的传输参数模型进行了化简，PT一次侧的过电压信号可由分压器低压侧的过电压信号经过等比例的放大后，由PT的电压传输参数矩阵反演计算求得，该简化计算模型的建立为该监测方法的进一步实际应用打下了坚实的基础。

4、反演计算结果与测量数据的比较证明了改进NILT算法和简化计算模型的有效性，NILT算法与时域递归卷积的计算结果比较表明，NILT可以有效消除计算结果中的数值振荡。关键词：电压互感器；过电压在线监测；传输参数；矢量匹配；数值拉普拉斯反变换；单位阶跃函数I华北电力大学硕士学位论文AbstractInthemodernpowersystems,thephenomenonofover-voltageoftenoccursbecauseofthelightningstrike,failure,resonance,swit

5、chingoperation,etc.Assoonasrunningacrosstheover-voltage,theelectricalequipmentsduringoperationarelikelytogeneratebreakdown,discharge,flashover,explosionaccidentandsoon.Theseaccidentscausenotonlyeconomiclossofpowercompaniesbutalsoseriouseffectonthesecurityand

6、stabilityofthepowernetwork.Therefore,monitoringthechangeoftheover-voltageofthepowersystemisofgreatimportancetoensurethesecurityandstabilityofthepowernetwork.However,therearelimitationsoftheexistingon-lineover-voltagemonitoringdevicesinthemodernpowersystems.C

7、ontraposingthisproblem,thispaperpresentsanewmethodforon-lineover-voltagemonitoringbasedontheT-parametersofthedevicesinthesubstation,whichcouldconquertheabovecertainlimitations.Thismethodmodeledthepotentialtransformer(PT),secondarycablesandvoltagedividerassev

8、eraltwo-portnetworksincascade.AdoptionofthisT-parametersmodel,theover-voltageofthehigh-voltageportofthePTwasderivedinverselyfromthevoltagesignalofthesecondarydevicebymeansofspecificnumericalcalc