论文总字数：15041字

摘 要

本文有选择性的分析两种内部过电压分别为操作过电压中的切除空载长线过电压以及暂时过电压中的谐振过电压，分别阐明形成该种过电压的原因和影响因素，分析限制其过电压的措施。利用MATLAB (SIMULINK)的公共模块库和电力系统专业模块库,根据切除空载长线过电压的仿真物理模型,构造了切除空载长线过电压的计算的电路.研究了切除空载长线引起过电压过程,从而得到了工频周期内的仿真波形,分析了怎么限制这种过电压的措施，证明利用SIMULINK可以进行切除空载长线过电压的仿真.该方法的优点是建模简单、运算时间短等，证明了这是一种非常有效的方法。

关键词：高电压技术课程教学；MATLAB/ SIMULINK；电力系统过电压；切除空载长线

Abstract

In this paper, two kinds of internal overvoltage are selectively analyzed, which are switching overvoltage, no-load long line overvoltage and resonant overvoltage in temporary overvoltage. The causes and influencing factors of this kind of overvoltage are respectively clarified, and the measures to limit its overvoltage are analyzed. Using the common module library of MATLAB (Simulink) and the professional module library of power system, according to the simulation physical model of cutting off the overvoltage of no-load long line, the calculation circuit of cutting off the overvoltage of no-load long line is constructed. The overvoltage process caused by cutting off the no-load long line is studied, and the simulation waveform in the power frequency cycle is obtained. The measures to limit the overvoltage are analyzed, The advantages of this method are simple modeling and short operation time, which proves that it is a very effective method.

Key words: high voltage technology course teaching; MATLAB/ SIMULINK； Over voltage of power system; Cut off the long line without load

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 4

1.1 课题综述 4

1.2 课题应用 4

1.3 未来研究方向 5

第二章 典型系统内部过电压的理论分析 5

2.１　电力系统内部过电压成因分析 5

2.2内部过电压的分类 6

2.3限制几种内部过电压的措施 6

2.3.1切除空载线路： 6

2.3.2切断空载变压器的过电压： 7

2.3.3电弧接地过电压： 7

2.3.4谐振过电压： 7

2.4切除空载长线过电压基本原理 7

第三章 MATLAB软件应用基础 9

3.1 Matlab应用优点及其系统构成 9

3.1.1 Matlab应用优点 9

3.1.2 Matlab应用系统构成 10

3.2 SIMULINK简介 10

3.3 模块和 模块介绍 10

第四章 解决关键问题 11

4.1 SIMULINK的建模 11

4.1.1本文仿真建模的基本思路 11

4.1.2仿真模型所用器件的来源及参数设置 11

4.1.3如何运用该模块构建清晰明了的仿真模型 11

4.1.4对于营造整个仿真环境的重要作用 11

4.2 SIMULINK 运行仿真 12

4.3 具体案例分析 12

基于MATLAB/simulink的切除空载长线过电压仿真 12

第五章 结 论 14

致 谢 15

参考文献 16

附 录 16

第一章 绪论

1.1 课题综述

高电压技术的研究主要由电力系统中各个类型过电压以及通过各种电气措施来限制各种过电压，高电压绝缘特性研究，高电压试验设备的使用方法等几块内容组成。

　电力系统的过电压分为两大类：外过电压(又被称为雷电过电压)和内过电压。一般雷电过电压幅值是远远大于系统的能够承受的额定工作电压的，但由于其特性，它的平均波长时间较短，大概为30微秒。雷击不仅对输电线路和电工设备的绝缘，还会对高的建筑物、通信线路、天线、飞行器等的安全产生威胁。所以各个方面的防雷工作理所应当的成为了高电压技术的研究方向。而对于电力系统内部过电压，则是因为非正常操作或故障等原因改变了电路状态或电磁状态，引起电磁能量振荡而产生的。内部过电 压中又由于不同的特性，将其分为了两类。操作过电压的特性为衰减比较快、持续时间比较短短；暂态过电压的特点则与之不同，即为无阻尼或弱阻尼 、持续时间比较得长。对于电压大小不一的电力系统我们则有不同的选取标准，当面对110～220KV的电力系统时，内部过电压水平一般取作最大工作电压的3倍；而对330～500KV电力系统，我们一般选取2 ～ 2.5倍的样子；当到了特高压电力系统时，我们是完全可能将过电压限制到1.5～1.8倍。

　高电压绝缘特性研究是测试各种高电压的作用下高压电工设备的绝缘应能承受（包括交流工作电压和直流工作电压、雷电过电压和内部过电压）。研究各种电介质在各种作用电压下的绝缘特性、介电强度和放电机理，以便合理解决电工设备的绝缘结构问题，这些都是高电压技术的重要研究方向。对于输电线路和电工设备的绝缘来说过电压是个严重的威胁。为此，要着重研究在不同电压下各种气体、液体和固体绝缘材料的放电特性。继而深入分析如何能够提高气体绝缘的放电电压，找出气体放电的各种影响因素，对于确保电工设备运行的经济性和安全性都有深远的意义。随着我国电力发展迅速，电压等级也越来越高，由此可见工作电压对绝缘特性的影响显得愈发重要，高电压技术研究的课题也就在这样的环境中增添其中包括在工作电压作用下超高压输电线路和电工设备的电晕放电、局部放电、绝缘老化、静电感应、无线电干扰、噪声等现象。

1.2 课题应用

高电压技术是一种应用技术，它随着试验研究一起发展壮大，主要研究结合不同类型的放电现象中各种高电压作用下多种绝缘介质的性能，设计高电压设备中的绝缘结构，进行高电压试验来总结测量的设备使用方法，以及研究当电力系统的过电压、高电压或大电流产生的强电场、强磁场或电磁波对环境的影响并据此找出防护和限制的措施。随着电进入千家万户，电的应用也愈加得广泛起来，人们对于电的要求逐渐升高，输电电压的等级也随之升高，电压等级从高压所指的35、60、110、150、230KV逐渐升高为超高压所指的287、400、500、735～765KV继而慢慢向特高压1150KV进发。直流输电的发展也经历了从±100到±750KV。看似这些只是电压等级的发展,实则高电压技术在这些发展过程中发挥了至关重要的作用，扮演了护卫者的角色，扫出了电力发展的许多障碍例如解决了输电线路的电晕现象、设置相关过电压的防护以及减小消除电场和磁场对于环境的影响等等，同时这两者是相辅相成的，高电压技术的发展也得益于电压等级以及其他物理行业的进步。同样因为高电压技术飞速发展，为了应对电力负荷的增长，对于城市土地以及环境的压力也随之增长了起来，许多新的高电压技术问题也涌现了出来 。

1.3 未来研究方向

高电压技术不仅在电力领域发光发热，并将自己的光亮带到了其他领域并被广泛应用 像我们熟知的粒子加速器、静电等应用都是在高电压技术的基础之上研究的，在此之间高电压技术也没有停滞不前而是不断应用新技术完善发展自己也就是通过现代电子计算机等技术来解决电力系统中各个阶段一二次侧的问题。这个发展是必然的也是相互依托的，只有各个领域相互融合相互借鉴，才能更好地应用高新技术改善人类生活，减少对环境的压力进而为地球可持续发展画出浓墨重彩的那一划。

第二章 典型系统内部过电压的理论分析

2.１　电力系统内部过电压成因分析

过电压就是当电力系统正常运行时，他的电压值是一定的，如果电压值发生异常地上升时。事实上，如果细究，电力系统内部过电压的影响因素很多包括很多方面，但是最主要的无非分为两大类，一方面来说是因为电气设备装置的质量不能够够得上国家相关标准，另一方面即是现场操作时操作人员可能会有一些不对的操作或者误操作。由内而外得看，电力系统内部过电压得造成原因一定是系统内部出了故障了，无论它是人为或者是机器自身的，所以我们就要通过各种电气现象或者电气指数来探求它的原因，找到原因后及时通过相应的措施来解决处理这个问题。一般来说，有两个评判标准，一是看电压值的范围在哪，二是这种过电压现象是否持续的时间较长。一般来说，我们把电力系统内部过电压分为这３种情况：

暂时性过电压。这种情形是指电力系统中线路或设备在发生短路以后，但是能够将过电压暂时稳定在一定的值。而这种情况时所产生的电容效应对电力系统内部环境趋近于０。

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