基于有限时域差分法的变电站电磁传播特性的仿真论文.pdfVIP

基于有限积分法的工频电场下人体内感应电流计算 基于有限时域差分法的变电站电磁传播特性的仿真 黄琮鉴，姚陈果，李成祥，田子山，陈昱 （重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室） 摘要：局部放电对整个变电站内电气设备 PD 检测及定位 判断故障类型、以及对故障进行定位产生影响， 的研究具有深远的理论价值而和实用意义。由于局部放 使之不能准确地进行上述分析[7]。所以要对变电 电的发生会伴随产生脉冲电流，而其上升沿可以达到纳 站中的局放位置实现准确的定位，就必须深入了 秒以内。这样会激发出频率较高的电磁波，超高频 解电磁波在变电站中的传播特性。 (ultra-high-frequency，UHF)法通过检测超高频波段的电磁 本文通过建立合适的分析局部放电的变电 波信号分析电气设备的绝缘状况。由于变电站占地面积 站模型，基于时域有限差分法对电磁波在变电站 大，且变电站中有多种电气设备，这使得局部放电产生 中的传播特性做了一定深度的仿真研究。探讨传 的电磁波在其中的传播过程极为复杂。因此，研究变电 感器阵列安装高度对接收信号的影响，提出适用 站电磁传播特性对深入研究变电站局部放电有着重要的 于实际变电站的传感器阵列安装高度；特别是研 意义。本文运用时域有限差分法（Finite-Difference 究了变电站内电气设备对电磁波传播的影响，为 Time-Domain, FDTD ），对变电站进行建模，对开关柜内 变电站中局部放电源的定位奠定了坚实的基础。 超高频信号的传播特性进行了研究。分析了不同高度位 置的传感器阵列对局部放电信号的接受效果进行了研 2 有限时域差分法原理 究，并对不同电气设备对局部放电信号幅值及时延特性 时域有限差分法 [8-10] 是基于麦克斯韦 进行了研究。为进一步研究超高频法在变电站局部放电 （Maxwell ）方程得到的一种数值计算方法，简 监测奠定了基础。 称差分法。该方法最早是在 1966 年由 Yee K.S 提出的[11]，该方法先将时域麦克斯韦旋度方程中 关键词：变电站； 局部放电；超高频法；电磁传播特性； 关于时间变量和空间变量的偏导数用差商近似 有限时域差分法； 转化为离散节点的时域有限差分式，加入时域脉 1 引言 冲激励然后直接在时域求解。并通过时间离散的 递进序列的建立, 计算电场和磁场在相互交织的 变电站是电力系统中的重要部分，其可靠运 网格空间中交替进行来仿真电磁波在求解区域 行是电力系统安全经济运行的基本保障。局部放 的传播、反射和散射过程。 电（Partial Discharge, PD ）是造成电气设备绝缘 FDTD 空间网格单元上磁场和电场各个分量 劣化的重要原因之一，也是反映设备绝缘状况的 的分布如图 1 所示。时域有限差分法的主要思想 重要征象。变电站中电气设备局部放电发生的位 是把麦克斯韦旋度方程组 置在变电站中的出现具有很强的随机性[1-3]，加  