雷电冲击电压波形K因子零相位数字滤波器设计
2012-07-02司文荣傅晨钊李彦明
司文荣,傅晨钊,黄 华,金 珩,李彦明
(1.上海市电力公司电力科学研究院,上海200437;2.电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学),陕西 西安710049)
1 引言
电力系统在实际运行中不可避免地会遭受雷电冲击,为了研究电力设备在遭受雷电过电压时的绝缘性能,许多电气设备在型式试验、出厂试验或大修后利用冲击试验发生器进行雷电冲击电压试验。雷电冲击电压的破坏作用不仅决定于幅值,还与波前陡度有关。为了保证多次试验结果的重复性和各实验室间试验结果的可比性,对波形类型及波形参数定义应有明确规定,为此国际电工委员会(IEC)和国家标准(GB)规定了标准雷电冲击全波和截波的具体特征参数[1]。
最新出版的IEC60060-1给出的叠加过冲和振荡的标准雷电冲击参数计算程序如下[2-3]:①从输入电压为零所记录的开始部分计算电压的平均值,求取记录曲线的基准水平;②从记录曲线U(t)中去掉基准水平偏置,并用该曲线U'(t)进行后续步骤,求取其极值Ue;③求取波前小于0.2Ue电压值和波尾大于0.4Ue电压值的两个采样点U0.2(最后一个点)和U0.4(第一个点),删除点U0.2前和点U0.4后的数据;④对剩余数据用双指数函数模型拟合:

式中,t是时间;ud(t)是双指数电压函数;A,B,C和D是拟合参数。⑤将U'(t)中点D至点U0.4之间的数据替换为 ud(t),得基准曲线 Um(t);⑥ 从U'(t)中减去Um(t)以获得剩余曲线 UR(t)=U'(t)-Um(t);⑦构建一个数字滤波器,其转移函数为试验电压因子函数k(f),其与频率相关(见图1):

式中,a=2.2,f为频率,单位为 MHz。⑧对剩余曲线UR(t)使用数字滤波器获得滤波后的曲线URf(t);⑨将曲线URf(t)叠加到Um(t)上获得试验电压曲线Ut(t),从而进行参数提取(包括试验电压值Ut、波前时间T1、半峰值时间T2和相对过冲幅值β'。……
