[发明专利]一种基于空间磁场的同杆并架输电线路的建模方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统及其自动化领域，具体涉及一种基于空间磁场的同杆并架输电线路的建模方法。

背景技术

近年来，随着我国国民经济快速发展，电力需求与日俱增，电网输电容量的要求也日益提高。同杆并架双回输电线路因其输电走廊较窄、输电容量大、供电可靠性高、运行维护简单等优点在我国被广泛应用，因而对其相关特性的研究十分必要，且引起人们的高度重视。为了正确地模拟同杆并架双回线路，使其尽可能真实地反映实际线路的物理特性，为相关继电保护及控制原理和装置的研制提供研究平台，其物理模型应综合考虑同杆并架线路每一相输电线路的自感、互感等各种因素的相互影响。这种相互影响使得物理模型的研制十分困难。目前国内、外陆续有一些与之相应的物理模拟方法被提出来。文献[1](见吴国瑜.电力系统仿真[M].北京：水利电力出版社，1987)，中提及一种基于“六角形”电抗器的同杆双回线路物理模拟模型，其加工制造和调试困难，且为了保证参数平衡，相关6个气隙需要同步调整，使参数调整极为复杂，其模型只能较准确地反应两回线之间的零序互感，而难以准确模拟线间不对称时线路的互感中存在的差异。文献[2](见甘良杰.电力系统动态模拟装置中同杆双回线的模拟.电力系统及其自动化学报，1991，3(2)，60-65)、文献[3](见郭玉藻，林声宏，梁研珍等.高压输电线的动态物理模拟[J].华南理工大学学报，1996，24(1)：145-150)提出了基于三个互感电抗器的同杆双回线路模型，该线路模型正负序阻抗中的电阻量和零序阻抗的电阻量是相等的，但是在实际的线路中，两者并不相等；另外该模型只考虑了两回线之间的零序互感的影响，不能反映同杆并架双回线各线间互感存在的差异。文献[4](见付育颖，严干贵，戴武昌，等.500kV同杆并架双回线路的动态物理模型，吉林电力，2006，34(2)，11-13)论述了零序电流互感器二次接入阻抗的同杆双回线路模型，该模型同样只考虑了互感零序分量的作用，没有考虑输电导线实际位置的影响，不能模拟两回线间正、负序存在耦合关系。

发明内容

本发明的目的在于克服上述各种模型不足，并考虑到实际线路的换位方式，提供一种基于空间磁场的分段结构设计的同杆并架输电线路建模方法；该方法所建立的模型可以克服以前物理模型只反映两回线间零序互感的缺点，并能全面反映两回线各相之间所有的互感，可以精确地反映同杆并架双回线路故障时的电气量变化特征。

本发明提供的一种基于空间磁场的同杆并架输电线路的建模方法，其特征在于，其建模过程为：

第1步利用六个自感主线圈、六个互感调节线圈、一个中心线圈、六根立柱磁路铁芯、一根中间零序磁路铁芯和六根水平铁芯构建磁通回路；

第2步按下述方式接线并建立分段模型：

第2.1步同杆并架输电线路分段线路参数计算：

根据实际同杆并架双回线分段线路中各导线类型，各导线的空间位置，以及大地电阻率，求出单个分段中各相线的自阻抗和各相线之间的互阻抗；

第2.2步根据实际同杆并架双回线分段线路中各相线的自感及最小的互阻抗的阻抗值选择第1步中构建的单个分段模型磁通回路中的自感主线圈和中心线圈的接线端子，并接线；

第2.3步获取初步参数，包括分段模型六组各自感主线圈的对地压降，及各相线初步的自阻抗和各相线之间初步的互阻抗；

第2.4步根据第2.3步得到的分段模型各相线之间初步的互阻抗与第2.1步计算得到的对应各相线的互阻抗的比较结果，选择互感调节线圈的接线端子，并按选择的结果将第1步构建的磁通回路中的互感调节线圈接线；

第2.5步根据第2.3步重新测量分段模型中各相线的自感抗以及各相线之间的互感抗，并将测量结果与对应的计算出来的结果比较，如果误差在可接受范围，则调试完成，否则，根据第2.4步重新选择接线端子，再根据第2.3步测量分段模型中各相线的自感抗以及各相线之间的互感抗，比较测量值与计算值的误差，如此循环，直到达到误差在允许范围内；

第3步将各分段模型串联，形成完整的同杆并架物理模型：

按照第1步和第2步构建并调试其余的分段模型。调试完后，将调试好的分段模型中的各自感主线圈据实际的电力系统同杆并架双回输电线路换位方式换位串联，各分段模型的中心线圈串联，形成完整的同杆并架模型。

本发明通过调节自感主线圈、互感调节线圈匝数，可精确、灵活地调节各相线不同的自感及各线间互感，当各线之间的互感完全被模拟时，其对外的特性(正序，负序和零序阻抗)也就和实际线路的对外特性一致，同时也能很好的模拟实际线路局部的特征。