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毕业论文（设计）题目基于MATLAB的输电线路雷击与短路故障仿真及防雷分析

选题类型应用基础型课题来源自选项目

学院工学院专业电气化与自动化

指导教师职称

姓名年级2007级学号

开题报告（立题依据、研究的主要内容及预期目标、研究方案、论文进度安排、主要参考文

献）

1立题依据

雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。带有电荷的雷云

与地面的突起物接近时，它们之间就发生激烈的放电。在雷电放电地点会出现强烈的闪光和

爆炸的轰鸣声。这就是人们见到和听到的闪电雷鸣。在任何给定时刻，世界上都有1800场雷

雨正在发生，每秒大约有100次雷击。在美国，雷电每年会造成大约150人死亡和250人受伤。

全世界每年有4000多人惨遭雷击。在雷电发生频率呈现平均水平的平坦地形上，每座300英尺

高的建筑物平均每年会被击中一次。每座1200英尺的建筑物，比如广播或者电视塔，每年会

被击中20次，每次雷击通常会产生6亿伏的高压。[1]

2007年5月中下旬及6月初，四川凉山州西昌、越西、盐源等县市先后发生4起因雷电灾害

造成10人死亡、14人受伤（其中重伤2人）的重大雷击事件。[2]

伴随我国电力工业的快速发展，电力系统正向超高压、大容量、跨区域、高技术的方向

发展。输电线路分布广泛，纵横交错，绵延数百乃至上千千米，有些处于地形和气候条件复

杂的山区，容易遭受雷击，线路的雷害事故在电力系统总的雷害事故中占较大比重。而且线

路落雷后，沿输电线路传入变电站的侵入波又威胁变电站内的电气设备，成为引发变电站事

[3]

故的重要因素。加强输电线路防雷不仅可以减少雷击输电线路引起的雷击跳闸次数。还有利

于变电站内电气设备的安全运行。

随着电力系统的不断发展，系统电压等级不断升高，规模也越来越大，面对这种现实，

这就对系统的安全稳定运行提出了更高的要求。如果能够对电力系统进行故障仿真，并进行

分析，就可从技术上保证电网的安全运行，具有巨大的社会和经济效益。绝大多数教学科研

单位很难有进行大型电力系统实验的条件。从系统安全的角度来说，很多实验一般也不允许

在实际系统上进行实验(如系统短路实验)，因此，仿真实验研究就成为进行电力系统课题研究

的最佳选择。它为实际电网的运行、故障处理、电网的管理和维护提供了安全、高效、快捷、

直观的处理方法，是电力系统研究、规划、设计和运行的重要手段。

1

2文献综述

故障计算和分析是电力系统规划、设计和运行中的一项重要工作，随着我国电网的快速

发展，传统方法已经不能满足需要。运用计算机进行仿真和计算是大势所趋。不少研究者以

MATLAB为工具，对电力系统进行故障模拟，人为地设置系统参数和故障类型，求其故障电

流和故障电压，避免采用一般程序设计语言建立电力系统模型的繁琐步骤，快速而准确地实

现了电力系统故障的仿真实验和数据分析。随着超高压架空线路电压等级的提高，雷电现象

下输电线路未造成短路故障的情况越来越多，这将使保护装置发生误动作。对于这种雷电干

扰现象，很多研究人员利用MATLAB软件构建超高压输电线路仿真模型，对雷电故障及普通

短路故障进行不同条件下的仿真并对数据及波形进行分析。发现他们近似分量能量的百分数

值存在着很大的差别，由此构成识别雷电干扰的判据。

近年，国内外开展了应用氧化锌避雷器来降低雷击事故的研究，并已经成功的将避雷器

应用到线路上，将复合外套避雷器安装到线路雷电活动强烈或者土壤电阻率和高、降低杆塔

接地电阻有困难的线路，以提高线路的耐雷水平。运行经验表明，采用线路避雷器后，能够

消除或者大大减少线路的雷击跳闸事故。广东韶关的张峰研究员撰文《浅析输电线路的防雷

措施》，文中通过分析输电线路经常遭受雷击的原因，制定整改措施，根据整改的效果和总

结在整改过程中的经验，得出降低全线路的接地电阻是防止输电线路雷击跳闸和防止输、变

电设备遭雷击损坏的有效措旋。

由于实验条件的限制，本设计将大部分内容