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■論文No. 1216
■ページ数 66ページ



Recent trend of surge analyses placing emphasis on numerical electromagnetic analysis by the FDTD method

■著者名 過渡数値電磁界解析手法の応用調査専門委員会
■著者名(英語) Investigating R&D Committee on applications of numerical electromagnetic transient analysis methods
■価格 会員 ¥3,564 一般 ¥4,455
■書籍種類 技術報告
■グループ名 【B】電力・エネルギー部門
■本誌掲載ページ ページ
■キーワード FDTD法,数値電磁界解析,サージ,雷/FDTD method, numerical electromagnetic field analysis, surge, lightning
■要約(日本語) FDTD法は,電界と磁界の空間と時間に関する偏微分方程式であるMaxwell方程式を空間と時間に関して差分化し,時間ステップを追って計算して行く手法である。プログラミングが比較的簡明で,時間領域の解法であるため計算結果が直感的にわかり易く,数値不安定に陥っても気付き易いという利点を有しており,最近の計算機の急速な高性能化に伴い,サージ解析にも頻繁に利用されている。本技術報告は,FDTD法の計算基本原理,実用的なサージ解析に不可欠な細線導体のモデリング手法,フラッシオーバ現象や避雷器のモデリング手法について解説し,接地電極,送配電線,変電所など従来の電力流通設備および風力・太陽光発電設備,ビル,電波塔,インバータ機器等におけるサージ解析への適用例を示している。また,電力機器内部での部分放電パルス伝搬や電力ケーブル上でのPLC信号伝搬などの解析例も示している。さらに,FDTD解析結果を利用した送電鉄塔と接地電極の回路モデリングの例を示している。付録では,海外における関連技術動向を紹介している。
■要約(英語) The finite-difference time-domain (FDTD) method is a technique for computing space- and time-discretized expressions of Maxwell’s equations, which are space- and time-fractional partial differential equations of electric and magnetic fields. It has the following advantages: its computer programming is relatively easy, its computed results can be intuitively well understood, and associated numerical instability, if it occurs, is easily recognized. For these advantages together with recent rapid advancement of high-performing computers, the FDTD method has been employed frequently in analyzing surge phenomena in electrical systems. In this technical report, the fundamental theory of the FDTD method, and techniques for representing thin wires, flashover phenomena, and modeling of arresters, which are indispensable for practical surge analyses, are explained. As examples of applications of the FDTD method, surges analyses in wind-turbine-generation systems, photovoltaic generation systems, intelligent buildings, telecommunication towers, and inverter-equipped apparatuses as well as conventional electric power facilities such as grounding electrodes, transmission and distribution lines, and substations are demonstrated. Also, analyses of propagation of partial-discharge-generated electromagnetic waves in an electric power equipment, and of power-line-communication signals in a power cable, which are difficult to be analyzed appropriately by the conventional circuit theory, are presented. Furthermore, equivalent-circuit modeling of transmission towers and grounding electrodes based on the FDTD-computed results is shown. In the appendix, a recent trend of related researches and developments in other countries is presented.
■版 型 A4
■PDFファイルサイズ 11Mバイト
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