استخراج مدل وابسته به فرکانس سیستم زمین در حوزه زمان جهت تحلیل عمل‌کرد صاعقه در خطوط انتقال

این مقاله یک روش جدید برای استخراج مدل مناسب حوزه زمان سیستم های زمین چنددرگاهه، که قابلیت پیاده سازی در نرم افزارهای تحلیل حالت گذرا را داشته باشند، ارائه می دهد. این روش کمک می کند تا با کم ترین تقریب، بتوان رفتار دقیق و وابسته به فرکانس سیستم زمین را در تحلیل گذرای سیستم های قدرت در نظر گرفت. راهکار ارائه شده در سه مرحله تقسیم بندی می شود: اول، به کارگیری روش الکترومغناطیسی ممان جهت حل معادلات ماکسول که منجربه استخراج ماتریس امپدانس سیستم زمین در رنج فرکانسی مطلوب می گردد. در مرحله بعد یک تقریب منطقی از ماتریس امپدانس سیستم زمین با استفاده از روش برازش برداری (vf) صورت می گیرد. روش vf به کاررفته، منجربه برازش مجموعه ای از قطب ها برای همه ی المان های ماتریس امپدانس گردیده است. در مرحله آخر، با توجه به این که نرم افزارهای حالت گذرا برمبنای ماتریس ادمیتانس به تحلیل سیستم های قدرت می پردازند؛ با تغییر متغیرهای مناسب، مدل مناسب سیستم زمین چنددرگاه در حوزه زمان که قابلیت پیاده سازی در نرم افزارهای حالت گذرا را داشته باشد، به صورت معادلات فضای حالت استخراج گردیده است. مدل سازی پیشنهادی برروی یک خط انتقال مرسوم 132 کیلوولت پیاده شده و عمل کرد سیسستم زمین با روش های قبلی شامل مدل سازی برمبنای ماتریس ادمیتانس و حالت مرسوم استفاده از مقاومت خطی ساده مقایسه شده است.

Time Domain Frequency Dependence Modeling of Grounding System in order to Study the Lightning Performance of Transmission Lines

This paper presents a new method for proper modeling of time domain multiports grounding systems that can be implemented in transient stateoftheart analysis software. The presented method aims in minimizing the approximation in the frequency modeling of grounding systems in the transient analysis of power systems. The proposed solution is divided into three stages: First, the use of an electromagnetic method for solving the Maxwell equations, which leads to the extraction of the impedance matrix of the grounding system in a desired frequency range. In the next step, a logical approximation of the impedance matrix was made using the Vector Fitting (VF) method. The used VF method has led to the fitting of a set of poles for all impedance matrix arrays. In the final stage, considering that all the transient soft wares analyze power systems based on the admittance matrix, the proper model of the time domain multiports grounding system is executed by state space equations. The proposed modeling is performed on a typical 132 kV transmission line, and performance of implemented grounding system is compared with the previous methods including admittance matrix modeling and conventional model based on simple linear resistances.