第3讲-电磁暂态基本计算方法.ppt

电感的等值计算电路 电容的等值计算电路 梯形积分 电阻的等值计算电路 Begeron特征线法特征 电路中只包括集中参数和等值电流源 在等值计算电路中 线路两侧节点独立分开，拓扑上没有直接联系 通过等值电流源间接联系 5.3 数据存储 开始暂态计算前必须根据线路、电感和电容上的起始条件预先设置反映历史记录的等值电流源起始值 若网络处在零起始状态，即暂态计算开始以前储能元件电感、电容和分布参数线路都是在零起始条件下，则各等值电流源的起始值都为零 若暂态计算前网络处在非零起始状态，则等值电流源的起始值不为零 如在电感中有起始电流，电容上有起始电压，应根据起始值的大小，根据等值电流源的有关公式建立电流源的起始值。计算开始以后每一步都要按递推公式对等值电流源进行更新 5.3 数据存储 若计算前，线路上不仅有电压，而且有电流，如电力系统暂态计算时常常会遇到网络处在交流稳态，则必须预先计算线路两端的节点电压和线路上电流的稳态值 计算得到的线路上两端的等值电流源的起始值可以存入两维数组中，每计算一步都要对电流源的历史记录进行更新 5.3 数据存储 6. 线路损耗的近似处理方法 无畸变线路 只有衰减, 不会变形的条件 不致引起波传播过程中电能与磁能的相互交换，电磁波只是逐渐衰减而不致变形 波传播的时间衰减系数 6. 线路损耗的近似处理方法 无畸变线路 6. 线路损耗的近似处理方法 实际线路对地电导G0很小，不满足无畸变条件 因此在暂态计算中若用无畸变线来近似处理时，取 6. 线路损耗的近似处理方法 当采用无畸变线路模型时，Bergeron等值计算电路仍保持不变，只需在等值电流源计算公式中乘上一个衰减因子 在无损线上分段接入集中电阻 分成线段数越多，越接近分布参数电阻 实际中把线路分成两段或更多段对暂态计算并无显著影响 7. 节点电压方程和节点导纳矩阵 节点法是以节点电压为未知量的分析方法 节点电压方程便于计算机直接形成 第3讲 单根导体的电磁暂态数值计算方法 电磁暂态分析 Electromagnetic Transient Analysis 何金良 清华大学电机工程与应用电子技术系 高电压与绝缘技术研究所 ? emeail: hejl@tsinghua.edu.cn 第3讲 单根导体的电磁暂态数值计算方法 1.电磁暂态数值分析方法 分析对象： 集中参数元件 集中参数元件包括电阻、电感和电容元件(线性或非线性) 分布参数元件 平行多导线（多导线系统和电缆线路）：平行多导线之间存在电磁耦合 （频变特性） 接地装置雷电流作用下周围土壤火花放电（时频变特性） 变压器绕组，电机绕组 电磁暂态精确计算：考虑所有元件的实际波过程模型 1.电磁暂态数值分析方法 源： 雷电，网络参数突变，静电 目标： 要计算快速的暂态过程，特别需要较精确地计算分布参数线路上的暂态过程，即计算网络中电磁波传播过程 方法： 因计算线路波过程的方法不同而有不同的暂态计算方法 1.电磁暂态数值分析方法 波过程数值计算方法： 时域法： 建立在流动波基础上的计算方法 Bewley的网格法 Bergeron特征线方法 时域有限差分法 Chebyshev法 差分法，适合求解非线段偏微分方程，可用于计算输电线路上电晕对波过程的影响 频域法: 便于计算频率参数线路随的暂态过程 发展很快，方法很多 2. 网格法 2. 网格法 在无穷长直角波的作用下，经过多次折、反射后最终到达的稳态值，只由线路1和线路2的波阻抗决定，和中间线段的存在与否无关 2. 网格法 网格法的基本原理： 将集中参元件L、C用无损等值线段来近似，整个网络都由线段组成，由波的折反射原理进行分析 集中参数电阻元件： 若串联在两线路之间，可在计算节点的折反射系数中考虑进去 若接在节点和地之间，可用波阻抗等于电阻值的无穷长线路来代替，即没有从末端返回的反射波 3.网格法对集中储能元件的等值 电容的等效线段 取线段上的总对地电容 波阻抗 线路上的总电感 用线段来近似电容C，多出一个对地电感L为了较精确地近似，希望参数L要尽可能小 有限长度线段等效为电感电容 有限长度的线段，在一定条件下也可以用集中参数电容或电感来等值 线段的波阻抗小用电容表示，大则用电感表示 网格法应用 两条无限长线路中间接入一段有限长线路，其中Z1=Z2=500?，Z0=50?，?=1?s，侵入波为单位阶跃电压波 用网格法和把中间线段等值为集中参数