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基于波形松弛法的高铁综合接地系统瞬态计算方法的研究
| 论文题名： | 基于波形松弛法的高铁综合接地系统瞬态计算方法的研究 |
| 关键词： | 高速铁路;综合接地系统;瞬态计算;波形松弛法;安全运营 |
| 摘要： | 综合接地系统是高速铁路系统的重要组成部分，在保证铁路安全运营中起着至关重要的作用。随着高速铁路的不断发展，对其运行可靠性的要求越来越高。据有关数据显示，雷电事故是影响高速铁路安全运行的重要因素之一，对其进行雷电过电压仿真计算对高速铁路绝缘配合设计具有十分重要的意义。本文针对直击雷作用下的高铁综合接地系统精细建模及时域计算方法的问题，结合国家自然科学基金项目“含有大规模多导体系统的电磁瞬态问题时域快速仿真技术的研究”（51407073），重点对高速铁路综合接地系统和10kV贯通线电缆过电压时域计算方法进行了研究。 高铁综合接地系统具有导体数量多、结构复杂等特点，直接计算难度较大。针对该问题，本文实现了一种基于波形松弛法分区迭代求解的时域求解算法，并结合GPU并行计算大大提高了计算速度。算法的具体实现过程为：首先采用部分等效电路（PEEC）法建立的高速铁路综合接地系统的电路模型，基于灵敏度分析提出了接地系统的分区策略，即通过对导体之间的强弱耦合关系的有效判别完成整体系统区域分解，在此基础上实现了含有大规模导体的高铁综合接地系统的雷电过电压计算的波形松弛求解算法；然后，基于GPU并行计算工作站，通过CUDA编程实现了高速铁路综合接地系统时域地网电位升仿真计算；最后，对高架桥单体桥墩和10kV贯通线电缆在不同条件下的反击过电压进行了计算与分析，并提出相关的防雷设计建议。 本文所实现的波形松弛与并行计算相结合的大规模多导体系统的时域瞬态计算方法，一方面解决了大规模系统难于直接求解的困难，另一方面可大大提高计算效率，在电磁瞬态精细仿真计算方面具有很好的应用前景。 |
| 作者： | 梁永祥 |
| 专业： | 电工理论与新技术 |
| 导师： | 梁贵书;刘欣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华北电力大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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