基于数值电磁场仿真计算的电力杆塔雷击浪涌响应研究

在分析天线电磁场理论的基础上,利用由该理论建立的数值电磁场仿真程序,计算了电力输电线路杆塔浪涌响应,并与传输线理论计算的浪涌响应进行了对比,证明采用数值电磁场方法计算杆塔雷击浪涌响应是可行的,可以用来计算雷击杆塔时架空线路上的感应过电压值。     

一种耦合传输线参数在线测量方法

国内一些线路参数的在线测量方法存在着无法对耦合传输线的对地电容和耦合电容进行测量的缺点。为了解决这一问题,全面考虑了传输线之间的电磁耦合作用,建立了准确的三线-地耦合传输线的数学模型,以均匀传输方程为理论依据,通过严格的数学推导得出了基于双端同步信息的耦合传输线参数在线测量的计算公式。利用Matlab对研究的方法进行数字仿真,结果表明该方法可行,从而提出了一种新的耦合传输线参数的在线测量的原理和计算方法,进一步讨论该理论在输电线路零序参数测量中的应用,为输电线路零序参数的在线测量计算提供了理论依据。     

采用参数归一化方法的多回输电线路稳态分析与其应用

针对不同长度、不同耦合长度的实际多回输电线路的稳态分析问题,提出了基于归一化原理的输电线路分布参数计算方法。该方法可将具有复杂耦合关系的多回输电线路等效为具有归一化长度的多导体传输线系统,从而建立统一的多导体传输线方程。给出了输电线路分布参数归一化的原则、方法与步骤,并在此基础上给出了求解多回输电线路稳态解的相模变换算法。最后通过PSCAD/EMTDC验证了这种分布参数归一化方法的合理性。     

基于TLM法的特高压交流输电线路运行性能分析

建立在传输线理论上的传输线模型(TLM)法,比起传统的数值分析方法具有物理概念清晰、便于编程且程序的通用性强、计算结果稳定收敛等优点。从传输线理论出发,介绍了利用该法建立特高压电力输电线的传输线模型,并对晋东南—南阳—荆门1 000 kV特高压输电线线路性能进行分析计算,计算结果表明:当特高压输电线路输送自然功率时最为经济合理;特高压输电线路具有长距离的输电能力;但无论是超高压还是特高压输电,其输电能力随输电距离的增加而减少。该结果与实际运行情况一致,表明该方法的正确性。     

基于矩量法的输电线路工频电磁场实测与计算分析

笔者简要介绍了矩量法的基本原理。针对电力系统线性结构特点,阐述了矩量法用于计算电力系统工频电磁场的工程算法。基于该算法,使用国际知名软件包CDEGS计算了某地区实际输电线路的工频电磁场分布,计算结果与实测符合得很好。还分析了降低输电线路在地面附近电场强度的实用性措施,以供工程参考。     

计及电热耦合的潮流数学模型与算法

电热协调（ETC）理论的提出对实时环境下输电元件载荷能力的有效利用具有重要意义,但由于电与热之间的紧密耦合,使电力系统的潮流计算变得复杂,文中针对该问题进行了深入研究。将输电线路热动态微分方程引入到现有的电力系统潮流模型之中,利用隐式梯形的差分方法将该微分方程代数化,使输电线路温度成为电力系统运行的一个新的状态量,从而提出了计及电热耦合的潮流计算数学模型,并在推导得到牛顿法求解该模型的修正方程基础上,进一步提出了适应电热耦合处理的简化计算方法,该模型和算法实现了电气量和其温度的统一处理,不仅反映潮流的电的信息,而且能够提供输电线路热惯性的动态过程,即温度变化信息,从而实现输电线路载荷能力由温度评判的目的。最后通过算例分析验证了该模型和算法的有效性,为进一步开展电力系统运行调度中的电热协调理论研究奠定了基础。     

考虑功率衰减的输电线路高频激励融冰法研究

输电线路高频融冰技术是新型融冰技术发展方向之一,在实际应用研究中融冰功率沿线衰减问题还未得到研究。基于均匀传输线理论,阐述了输电线路高频激励融冰法理论模型,并分析了覆冰输电线路等效电路结构,简要介绍了高频激励融冰法的融冰方式;根据Makkonen模型,在离线短路融冰方式和考虑融冰功率衰减下给出了融冰激励源最佳融冰频率和工作电压的确定方法。通过数值模拟得到了三峡—万县500 k V鄂西段输电线路考虑功率衰减和不衰减下融冰热功率的沿线分布情况及功率均匀密度,以及考虑衰减下融冰热功率和激励源输出电压的关系。分析表明,在考虑功率衰减下提高融冰激励源输出电压能有效使合成热达到融冰所需热功率,可以为该融冰方法应用到实际工程中提供理论参考。     

低压供电网络暗埋式线路走向识别仪设计

在低压配电网中,暗埋线路因其安全性高、稳定性强和隐蔽性好等特点广泛应用于居民小区等集中供电区域,然而在竣工验收、户表核对等情况下需要确定暗埋线路的走向,目前尚没有在一种不停电、不入户的前提下高效准确识别暗埋线路走向的装置或手段.介绍了一种基于传输线理论的暗埋式线路走向识别仪,利用基于FPGA的DDS信号发生器产生所需特征高频信号,通过信号耦合电路将特征信号注入待测输电线路,特征信号经由作为天线的输电线路进行传播,利用全向接收天线检测沿线有无特征信号来识别出线路的走向.通过分析低压电力线的电磁场特性建立了高频信号在低压电力线中的衰减特性模型,并根据居民楼传输线实际距离模型来排除多径效应对于检测结果的干扰.最后,通过居民楼的实地测试验证了该系统的可靠性.     

电气系统中多导体传输线的瞬态电磁响应

连接电气系统的多导体传输线在电偶极子激励下的瞬态电磁响应分析是开展电力系统电磁干扰防护工作的基础。本文将复频域形式的BLT(Baum-Liu-Tesche)电流方程分解为电偶极子电磁场等效分布电压源与负载端电压两部分激励产生的响应之和,在此基础上利用拉普拉斯反变换得到了线性多导体传输线的时域终端电压-电流关系式,并将传输线的初始条件等效为线上的分布激励源,计及了由传输线初始状态产生的零输入响应。与数值算法结果的对比验证了所提出的传输线时域终端电压-电流关系式。最后,通过一个交直流供电系统计算例,说明了本文给出的方法可有效地计算外部电磁场与电气系统中多导体传输线的电磁耦合问题。     

基于BLT方程的电磁干扰建模

为了解决场线耦合下传输线负载端响应问题,基于BLT方程建模思想,利用电磁拓扑概念中的管道和节点概念构建了计算的物理模型;利用场线耦合、传输线理论结合叠加原理推导了线上负载干扰的计算方法;利用辐射场空间传播、传输线散射理论结合叠加原理推导了空间场的计算方法;对节点处的电压方程进行合并、整理得到了类似BLT方程的矩阵方程。计算结果表明,该分析方法不仅可计算传输线负载响应,还可计算空间电磁场。与其它论文计算结果的比较证实其模型、推导、计算的正确性。     

超高压输电线路在复杂场景下工频电场的分区域算法

在超高电压等级情况下,输电工程引起的电磁环境问题备受关注。在模拟电荷法的基础上提出分区域算法,将超高压输电线路在复杂场景下的计算区域划分为2个子区域,并在虚拟边界面设置模拟电荷作为子区域间的耦合条件。通过对双回输电线路下存在建筑物时的工频电场进行实例计算,结果验证了该算法的正确性和有效性,由效率对比可知分区域算法在保证精度的前提下能有效提高计算速度并减少计算内存。利用分区域算法对输电线路下存在树状物时的工频电场进行计算,计算结果与理论分析结果一致。可见,分区域算法在复杂场景下超高压输电线路的电场计算中有较好的应用前景。     

220kV同塔双回输电线空间工频电场理论计算

以 2 2 0kV同塔双回线路为例 ,利用等效电荷法计算其线下空间电场强度的分布模型 ,得出其空间分布呈椭球状的特点 ,由此给出该电压等级送电线路的电磁防护安全区为距边相导线垂直距离大于 6m的空间区域 ,为解决其他电压等级线路类似问题提供了一个范例     

无线电能传输中的高频阻抗匹配特性分析

磁谐振式无线电能传输技术是基于磁谐振耦合现象利用近区磁场进行非辐射性、中距离输电的新技术。阻抗匹配技术在无线电能传输中广泛使用,用以增加传输距离,提高传输效率,使负载获最大功率。常规变压器适于在低频下作阻抗匹配,高频时磁芯容易饱和发热,降低传输效率。使用传输线原理绕制的变压器通过线间电感和电容耦合传输能量,可用于高频传输,亦可在无线电能传输系统中使用。文章分析了无线电能传输阻抗匹配原理,分析了传输线原理绕制的变压器匹配特性,使用高频变压器进行了无线电能传输的比较实验。实验结果表明高频变压器可用于无线电能传输,匹配得当时,增加传输距离的同时,可保持传输效率和最大输出电压,是提高无线电能传输性能的一种可选方法。     

基于GaN器件的高电压线路多米诺无线供电系统设计

为系统解决高电压复杂电磁场环境塔基设备供电问题,提出一种基于GaN(氮化镓,第三代半导体材料)器件的多米诺中继型无线供电系统及配置方法。首先基于电路互感耦合模型和有限元仿真对多米诺无线供电系统的频率特性和功效特性进行了分析,发现通过调节负载阻抗匹配和适当提高驱动频率,能够有效改善系统的传输功效特性和抗频率失调特性,并结合电场分布云图对系统的电磁兼容性进行验证。在此基础上搭建基于GaN器件的多米诺无线供电系统实验样机,测试结果表明该系统能够实现高电压等级远距离、高效率的无线供电,且具有较好的抗频率失调特性,为无线电能传输技术在高电压设备供电领域的应用提供了参考依据。     

两回高压直流输电线路交叉跨越时地面合成电场计算

高压直流输电线路交叉跨越是我国特高压技术发展中可能出现的新问题。为了建设满足电磁环境要求的直流输电工程,应当研究相应的合成电场预测方法。由于两回直流线路相互影响,交叉跨越区域内合成电场呈复杂的三维分布。本文提出一种两回直流线路交叉跨越时地面合成电场的计算方法,该方法基于三维通量线法,采用模拟电荷法计算标称电场,利用Deutsch假设计算合成电场。通过在实验室内搭建直流导线交叉跨越试验平台,对计算方法进行验证。基于该方法,对±800k V线路跨越±500k V线路时地面合成电场的分布进行研究。与一回±500k V线路单独存在相比,±800k V线路以90°跨越±500k V线路时,地面合成电场峰值基本不变,但分布规律更为复杂。     

复杂结构输电线路接地短路及光纤复合架空地线电流计算

由于实际环境的影响和运行的需要等因素,电力系统输电线路结构越来越复杂。为了计算复杂情况下的光纤复合架空地线(OPGW)的故障电流,提出了基于线路交接点的扩展相分量法。根据线路的特点,将输电线路分割成若干个具有相同电气结构的区间;区间终端的电压源与其等效内阻抗由多端口戴维南等效电路求得;每个区间内建立统一的扩展相分量模型,以此来求解每个回路的电流。与传统的模型相比,所提方法更为全面地考虑了线路的电磁环境,并能解决复杂输电线路OPGW故障电流求解问题。     

柔性紧凑型输电模式及其实现技术

针对远距离大容量输电的需要和输电线路走廊占地及电磁环境的压力,提出了将紧凑型架空输电线路技术和柔性交流输电技术有机结合的柔性紧凑型输电系统。在介绍3种输电模式技术并初步仿真计算和比较其输送能力后,分析了实现这种输电模式将面对的综合性问题。研究结果表明,这种输电模式将有较强的远距离输送能力,同时具有紧凑型输电线路节约土地资源和改善电磁环境的特点,在我国"西电东送"的发展背景下,值得在超高压和特高压的输电等级上进一步研究实施。     

四相输电线路附近的电磁场辐射分析

为了预估四相输电线路的电磁场辐射,弄清四相输电线路与现有三相输电线路在电磁场辐射状况的异同,计算了四相和三相超高压输电线路附近地面电场强度的量值,并以一条实际拟建的500 kV单回三相线路为参照,通过对四相和三相不同架设方式输电线路地面电磁场辐射强度的对比分析,得出了四相输电系统能有效地减小输电线路的电磁辐射,提高输电密度的结论.     

输电线路激励融冰的阻波方法研究

高频高压激励融冰是一种实现输电线路在线不停电融冰的方法,然而在输电线路应用高频高压融冰的技术中,既产生激励融冰的高次谐波,又由于激励源内部的电力电子元件产生大量的低次谐波会降低电能质量。对此,针对一种18 kV/40 kHz高频高压激励融冰方法设计一套线路阻波方法,在输电线路两端串联接入高频阻波器,采用单频阻波器原理将40 kHz的高频信号限制在高频融冰通道内;对于激励源产生的低次谐波则利用并联有源电力滤波器,确保电能传输质量。仿真结果验证了该高频融冰线路阻波方法的可行性。     

基于电磁-热耦合场的架空输电线路载流量分析与计算

架空输电线路的允许载流量是保证其安全运行的重要参数之一。根据架空输电线路产热和散热的特点,建立了架空导线的磁场-温度场耦合二维有限元分析模型,确定电磁-热耦合场分析的边界条件,求解得到了架空输电导线内部电磁场分布。将得到的焦耳热损耗作为热源耦合至热场模型进行计算,并采用数值迭代法求解得到架空输电导线的允许载流量。此外,基于该仿真模型通过仿真分析得出了不同外部环境因素对架空输电线路载流量的影响规律。该研究成果可以为架空输电线路的热分析和载流量计算提供一定的参考。