智能变电站弱电系统防雷性能评估方法
【专利摘要】本发明公开了一种智能变电站弱电系统防雷性能评估方法，包括以下步骤：给定变电站区域的雷电流I1以及波形；根据雷电流I1及其波形建立变电站接地网模型，建立变电站中与智能组件相连的二次电缆设备模型，计算雷击避雷针情况下，与智能组件连接的二次电缆上的骚扰电压U。通过对变电站的接地网以及电缆进行建模，计算出雷击避雷针后对变电站智能组件的电磁骚扰电压值。本发明可以简单、有效并且直观地评估雷击避雷针情况下智能组件的电磁骚扰情况，为变电站的防雷设计提供了参考，有利于对智能组建设备正常运行。
【专利说明】
智能变电站弱电系统防雷性能评估方法
技术领域
[0001]本发明涉及变电站技术领域，具体地说涉及一种智能变电站弱电系统防雷性能评估方法。
【背景技术】
[0002]智能变电站弱电系统在遭受雷电袭击时可能造成弱电系统供电的二次设备误动作，进而导致一次设备误动作，从而出现跳闸停电、甚至设备损毁等故障。因此雷击对智能变电站弱电系统的影响是引起智能变电站故障的重要因素之一。另外，由于智能变电站内连接开关场区和主控室的信号和控制电缆已全部使用光缆，只有弱电系统仍然使用电缆，这就使得弱电系统成为智能变电站中后遭受雷击影响的重要渠道。为了减少雷害事故的发生，对雷击情况下控制电缆的骚扰电压水平的仿真就很有必要。因此，准确、快速直观的分析雷击对控制电缆的传导干扰情况是变电站防雷设计的重要环节。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种智能变电站弱电系统防雷性能评估方法，可以简单、有效并且直观地评估智能变电站雷击情况下控制电缆的骚扰情况，有利于对智能变电站进行防雷设施进行可靠的设计和施工。
[0004]为了实现上述目的，本发明的技术方案是:
一种智能变电站弱电系统防雷性能评估方法，包括如下步骤:
51、将时域雷电流I利用MATLAB进行傅立叶变换计算雷电流的频谱密度，根据其频谱密度的特点，选取适量的计算频率点，并得到频域的雷电流1:以及波形；
根据雷电流11及其波形利用MATLAB建立变电站接地网模型，建立变电站中与智能组件相连的二次电缆设备模型，计算雷击避雷针情况下，与智能组件连接的二次电缆上的骚扰电压U;
52、控制电缆屏蔽层的骚扰电压U由转移阻抗Z、电缆长度L和屏蔽层电流I1确定；
53、利用傅立叶变换计算雷电流的频谱密度，根据其频谱密度的特点，选取计算频率占.V，
54、计算给定计算频率点的单位注入电流对应的控制电缆屏蔽层电流，将屏蔽层电流和屏蔽电缆转移阻抗对应相乘得到电缆屏蔽层的骚扰电压；
55、利用MATLAB软件将各个计算频率点对应的控制电缆屏蔽层电流和芯线骚扰电压分别与雷电流频谱密度对应相乘，并利用快速傅立叶反变换得到雷击变电站接地网时控制电缆屏蔽层上的暂态电流和骚扰电压；
56、确定在单一频率下的控制电缆屏蔽层的骚扰电压U=IWZ*!^
57、根据傅立叶变换后的计算频率，将每个频点下的骚扰电压再利用MATLAB进行傅立叶反变换，得到控制电缆屏蔽层的骚扰电压时域波形。
[0005]依据本发明的智能变电站弱电系统防雷性能评估方法，对某IlOkV变电站雷击避雷针情况下的控制电缆骚扰电压峰值为426V经过评估后的峰值为435V，符合相关标准的要求。根据本方法所制出的计算结果图可以看出该智能变电站智能组件雷击避雷针时骚扰电压情况，从而能帮助变电站智能组件进行更加科学地、有针对性的防电磁骚扰设计工作。
[0006]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
本发明的智能变电站弱电系统防雷性能评估方法，在给定直击变电站的雷电波形和幅值以及变电站电缆型号的情况下，通过对变电站的接地网以及电缆进行建模，计算出雷击避雷针后对变电站智能组件的电磁骚扰电压值。本发明可以简单、有效并且直观地评估雷击避雷针情况下智能组件的电磁骚扰情况，为变电站的防雷设计提供了参考，有利于对智能组建设备正常运行。
【附图说明】
[0007]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0008]图1为本发明的流程图。
[0009]图2为本发明的实施例1的时间-电流计算结果示意图；
图3为图2的局部放大图。
[0010]图4为本发明的实施例2的时间-电压计算结果示意图；
图5为图4的局部放大图。
【具体实施方式】
[0011]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0012]实施例1:
如图1、2、3、4、5所示，本实施例的智能变电站弱电系统防雷性能评估方法，包括如下步骤:
51、根据雷电流I1及其波形建立变电站接地网模型，建立变电站中与智能组件相连的二次电缆设备模型，计算雷击避雷针情况下，与智能组件连接的二次电缆上的骚扰电压U;
52、控制电缆屏蔽层的骚扰电压U由转移阻抗Z、电缆长度L和屏蔽层电流I1确定；
53、利用傅立叶变换计算雷电流的频谱密度，根据其频谱密度的特点，选取计算频率占.V ，
54、计算给定计算频率点的单位注入电流对应的控制电缆屏蔽层电流，将屏蔽层电流和屏蔽电缆转移阻抗对应相乘得到电缆芯线的骚扰电压；
55、将各个计算频率点对应的控制电缆屏蔽层电流和芯线骚扰电压分别与雷电流频谱密度对应相乘，并利用快速傅立叶反变换得到雷击变电站接地网时控制电缆屏蔽层上的暂态电流和芯线骚扰电压； 56、单一频率下的控制电缆屏蔽层的骚扰电压U=IAZ*!^
57、根据傅立叶变换后的计算频率，将每个频点下的骚扰电压再进行傅立叶反变换，得到控制电缆的骚扰电压时域波形。
[0013]如图2、3、4、5所示，依据本发明的分析方法，对某IlOkV变电站雷击避雷针情况下的控制电缆骚扰电压峰值为426V经过处理后的峰值为435V，符合相关标准的要求。由附图可以直观清晰在看出该智能变电站智能组件雷击避雷针时骚扰电压情况，从而能帮助变电站智能组件进行更加科学地、有针对性的防电磁骚扰设计工作。
[0014]以上所述仅是本发明的几种实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种智能变电站弱电系统防雷性能评估方法，其特征在于:包括如下步骤: S1、将时域雷电流I利用MATLAB进行傅立叶变换计算雷电流的频谱密度，根据其频谱密度的特点，选取适量的计算频率点，并得到频域的雷电流1:以及波形； 根据雷电流11及其波形利用MATLAB建立变电站接地网模型，建立变电站中与智能组件相连的二次电缆设备模型，计算雷击避雷针情况下，与智能组件连接的二次电缆上的骚扰电压U; S2、控制电缆屏蔽层的骚扰电压U由转移阻抗Z、电缆长度L和屏蔽层电流I1确定； S3、利用傅立叶变换计算雷电流的频谱密度，根据其频谱密度的特点，选取计算频率点 S4、计算给定计算频率点的单位注入电流对应的控制电缆屏蔽层电流，将屏蔽层电流和屏蔽电缆转移阻抗对应相乘得到电缆屏蔽层的骚扰电压； S5、利用MATLAB软件将各个计算频率点对应的控制电缆屏蔽层电流和芯线骚扰电压分别与雷电流频谱密度对应相乘，并利用快速傅立叶反变换得到雷击变电站接地网时控制电缆屏蔽层上的暂态电流和骚扰电压； S6、确定在单一频率下的控制电缆屏蔽层的骚扰电压U=IAZ*!^ S7、根据傅立叶变换后的计算频率，将每个频点下的骚扰电压再利用MATLAB进行傅立叶反变换，得到控制电缆屏蔽层的骚扰电压时域波形。
【文档编号】G01R31/00GK105929293SQ201610576919
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年7月21日
【发明人】冯振保, 龙洁, 王天啸, 王春生, 贾书艳, 王新军
【申请人】国家电网公司, 国网河南省电力公司焦作供电公司