VFTO作用下的变压器绕组分数阶模型分析

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1、华北电力大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《VFTO作用下的变压器绕组分数阶模型研究》，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：日期：年月日华北电力大学硕士学位论文使用授权书《VFTO作用下的变压器绕组分数阶模型研究》系本人在华北电力大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。

2、本论文的研究成果归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版本，同意学校将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，允许论文被查阅和借阅。本人授权华北电力大学，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于（请在以下相应方框内打“√”）：保密□，在年解密后适用本授权书不保密□作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日华北电力大学硕士论文摘要随着我国电力系统的

3、快速发展，气体绝缘变电站（简称GIS）因其占地面积小，结构紧凑，运行维护方便等优点得到了广泛的应用。但是变电站中开合闸操作或者雷电的入侵可能在变压器绕组上产生波头很陡，频率极高的特快速暂态过电压（即VFTO），造成变压器绕组的绝缘老化，甚至击穿。因此研究VFTO下变压器绕组的模型对于分析研究绕组上各处的电压分布具有重要的意义。本文以此为研究背景，在原有的变压器绕组多导体传输线模型（MulticondutorTransmissionLines，MTL）基础上，充分考虑高频信号输入下变压器绕组的集肤效应，引入目前较为先进的数学建模工具

4、——分数阶微积分，建立了VFTO下变压器绕组的分数阶模型。该模型在时域中直观表示了频变参数，避免了繁琐的时域卷积过程。并且，讨论了该模型对应的传输线分数阶微分方程组的解法。通过空间离散，分数阶微分项的近似代替等，将传输线的分数阶微分方程组转化为常微分方程组。进一步通过精细积分和递归卷积方法，提高了运算效率，缩短了计算时间。最后，本文通过两个变压器线圈和一个500kV变压器的仿真电压波形与实验测量电压波形对比，验证了所提出的变压器绕组分数阶模型及其算法的正确性。扩展了高频下变压器绕组的建模方法。对于变压器绕组的绝缘保护和提高电力系统

5、运行稳定性具有重要的意义。关键词：特快速暂态过电压（VFTO）；集肤效应；多导体传输线模型；分数阶微积分；I华北电力大学硕士论文AbstractWiththerapiddevelopmentofourcountryelectricpowersystem,gasinsulatedsubstation(GIS)becauseofitssmallsize,compactstructureandconvenientoperationandmaintenancehasbeenwidelyused.Buttheopeningorclosing

6、operationinthesubstationlightninginvasionmaycauseVeryFastTransientOvervoltage(VFTO)whichwavefrontisverysteep,veryhighfrequencyonthetransformerwinding.Thismaycauseinsulationagingandevenbreakdownofthetransformerwindings.SoundertheactionofVFTO,researchofthetransformerwin

7、dingmodelhasthevitalsignificanceforanalysisofthevoltagedistributiononthewinding.Inthispaper,basedontheoriginalmulti-conductortransmissionlinemodeloftransformerwinding,andfullconsiderationofskineffectonthewinding,introducedthemostadvancedmathematicalmodelingtools,fract

8、ionalordercalculus,fractionalordermodeloftransformerwindingsunderVFTOisestablished.Themodelintimedomainintuitiveexpressedpar