專利名稱：平行線路不平衡度分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及供電或配電的電路裝置或系統(tǒng)，尤其涉及一種通過推導(dǎo)、計(jì)算或其他方式處理電變量，實(shí)現(xiàn)輸電網(wǎng)絡(luò)多回平行線路不平衡度分析的方法。
背景技術(shù)：
電網(wǎng)輸送能力不足問題，是當(dāng)今乃至今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)困擾我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵制約因素。我國(guó)人口眾多，土地資源非常緊張，電網(wǎng)建設(shè)用地和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展用地之間的矛盾日益突出。為充分利用線路走廊，提高單位走廊面積的輸送能力，提高電網(wǎng)輸送能力，我國(guó)在電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、改造中，大力推廣大同塔雙(多)回線、緊湊型線路等先進(jìn)適用 技術(shù)的應(yīng)用工作，合理歸并走廊，減小占地面積。同塔雙(多)回線、緊湊型線路的建設(shè)一方面有效地增加了電網(wǎng)輸送能力，另一方面由于平行間距較小，線路間的電磁感應(yīng)和電容耦合較大，感應(yīng)電流電壓將對(duì)線路的序電流、潛供電流產(chǎn)生影響，從而危及電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。平行線路結(jié)構(gòu)和組成多樣，例如平行類型就有同塔線路、同一輸電通道非同塔線路、同一輸電通道同塔線路對(duì)非同塔線路，同一輸電通道同塔線路對(duì)同塔線路等。由于超高壓電網(wǎng)平行線路結(jié)構(gòu)的特殊性，對(duì)電網(wǎng)的影響也與普通線路區(qū)別較大，例如改變了系統(tǒng)潮流的分布、同塔線路回?cái)?shù)的加多增加了短路故障的概率和降低了系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性、線路參數(shù)的不平衡引起系統(tǒng)運(yùn)行的不平衡、潛供電流的增大造成的單相重合時(shí)間的延長(zhǎng)等等。平行線路的線路參數(shù)是影響電網(wǎng)安全運(yùn)行的主要因素，根據(jù)不同分析目的建立不同的平行線路理論模型、分析評(píng)估平行線路不平衡度、潛供電流在不同運(yùn)行工況下的大小及變化趨勢(shì)，總結(jié)可能對(duì)不平衡度、潛供電流影響程度較為嚴(yán)重及影響較小的工況并提出相應(yīng)的工程建議，這對(duì)于指導(dǎo)平行線路在電網(wǎng)中的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和運(yùn)行，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平有著重要的意義。未換位時(shí)，平行線路每回線的正序、負(fù)序、零序電抗之間不僅存在耦合，而且，每回線路的正序、負(fù)序、零序電抗與其他線路的正序、負(fù)序、零序電抗之間也均存在耦合。假設(shè)外電網(wǎng)參數(shù)平衡，通過平行線路正序和負(fù)序、零序之間的參數(shù)耦合，正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)將產(chǎn)生負(fù)序和零序電流電壓分量，這不僅對(duì)線路保護(hù)的設(shè)計(jì)和整定帶來困難，而且負(fù)序量的存在直接造成同步發(fā)電機(jī)繞組的發(fā)熱、對(duì)同步發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行造成威脅。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)“同桿多回架空輸電線路不同方式下零序等值阻抗計(jì)算方法”(發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?00810024474. 4公開號(hào)CN 101246190A)公開了一種同桿多回架空輸電線路不同方式下零序等值阻抗計(jì)算方法，其目的是為了大大減少線路參數(shù)的人工測(cè)量組合，為繼電保護(hù)整定、線路參數(shù)測(cè)試節(jié)約時(shí)間，提高效率。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)“一種同塔雙回直流輸電線路直流側(cè)諧波電流的計(jì)算方法”(發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?201110052148. 6公開號(hào)CN102157930A)公開了一種同塔雙回直流輸電線路直流側(cè)諧波電流的計(jì)算方法，包括(I)對(duì)同塔雙回直流輸電線路進(jìn)行分段；(2)計(jì)算出同塔雙回直流輸電線路整段和每一分段的導(dǎo)納矩陣；(3)計(jì)算出同塔雙回直流輸電線路每一分段上的直流側(cè)諧波電流。這兩項(xiàng)發(fā)明專利申請(qǐng)涉及到同塔多回輸電線路的計(jì)算方法，但都未解決平行線路不平衡度分析問題。
鑒于平行線路不平衡度分析的復(fù)雜性，目前國(guó)內(nèi)外尚無現(xiàn)成的分析手段。建立適用的平行線路不平衡度分析模型，進(jìn)行平行線路不同運(yùn)行工況下的不平衡度評(píng)估，針對(duì)可能出現(xiàn)的問題，進(jìn)行相位排列優(yōu)化以減少線路的不平衡度等，對(duì)于電網(wǎng)平行線路的建設(shè)和運(yùn)行具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種平行線路不平衡度分析方法，通過平行線路不平衡度的建模分析，進(jìn)行平行線路不同運(yùn)行工況下的不平衡度評(píng)估，進(jìn)行相位排列優(yōu)化以減少線路的不平衡度。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種平行線路不平衡度分析方法，使用計(jì)算機(jī)程序模擬多回平行線路的運(yùn)行工 況，分析平行線路的不平衡度，其特征在于包括以下步驟S100)根據(jù)平行線路的塔型、平行類型、平行長(zhǎng)度、平行間距和相位布置，以卡森模型為基礎(chǔ)，計(jì)算多回平行線路的電阻、電抗和電納，確定多回平行線路的原始序參數(shù)矩陣；S200)從所述的原始序參數(shù)矩陣中，取每回線路的3條線的自阻抗平均值，作為該回線路的自阻抗；取每回線路的3條線的互阻抗平均值，作為該回線路的互阻抗；取每回線路的3條線與其他回線路的3條線之間的互阻抗平均值，作為對(duì)應(yīng)兩回線路的互阻抗；確定多回平行線路的簡(jiǎn)化序參數(shù)矩陣；S300)采用電力系統(tǒng)故障分析的方法，建立平行線路不平衡度分析模型把多回平行線路作為故障部分，多回平行線路的每回線路表示為一回等效支路，把平行線路以外部分作為一個(gè)兩端口系統(tǒng)；S400)使用電力系統(tǒng)仿真分析工具，利用所述的簡(jiǎn)化序參數(shù)矩陣進(jìn)行潮流計(jì)算，確定所述兩端口系統(tǒng)的戴維南等值電源和阻抗；S500)對(duì)平行線路不平衡度分析模型的多回平行線路部分和外部?jī)啥丝谙到y(tǒng)聯(lián)立求解，獲得多回平行線路各回線路的電流和各節(jié)點(diǎn)電壓；S600)將平行線路的不平衡度定義為線路不平衡度和系統(tǒng)不平衡度兩類，針對(duì)平行線路的平行類型、平行長(zhǎng)度、相位布置和平行間距的變化，分別計(jì)算單一運(yùn)行工況改變時(shí)的線路不平衡度及系統(tǒng)不平衡度；所述的線路不平衡度反映每回線路自身的不平衡和同塔線路之間及不同塔相近線路之間的不平衡，所述的系統(tǒng)不平衡度反映線路兩側(cè)的母線電壓不平衡和發(fā)電機(jī)負(fù)序電流不平衡；S700)分析不同運(yùn)行工況對(duì)線路不平衡度及系統(tǒng)不平衡度的影響，以及線路不平衡度及系統(tǒng)不平衡度最差時(shí)的運(yùn)行工況，使用不平衡度指標(biāo)評(píng)估線路不平衡度對(duì)線路的影響。本發(fā)明的平行線路不平衡度分析方法的一種較佳的技術(shù)方案，其特征在于所述的線路不平衡度包括零序電流不平衡度，負(fù)序電流不平衡度，零序電流穿越不平衡度，負(fù)序電流穿越不平衡度，零序電流環(huán)流不平衡度和負(fù)序電流環(huán)流不平衡度，所述的系統(tǒng)不平衡度包括線路兩側(cè)的母線電壓負(fù)序不平衡度和發(fā)電機(jī)負(fù)序電流不平衡度；所述的步驟S600利用步驟S500獲得的各回線路的電流和各節(jié)點(diǎn)電壓計(jì)算各項(xiàng)不平衡度。本發(fā)明的平行線路不平衡度分析方法的一種更好的技術(shù)方案，其特征在于所述的不平衡度指標(biāo)包括綜合不平衡度指標(biāo)和線路不平衡度指標(biāo)；所述的步驟S700包括計(jì)算綜合不平衡度指標(biāo)和線路不平衡度指標(biāo)的動(dòng)作，所述的綜合不平衡度指標(biāo)為某種相位布置方式下的各項(xiàng)線路不平衡度及系統(tǒng)不平衡度的均方根值，反映該種相位布置方式下線路和系統(tǒng)整體不平衡度；線路不平衡度指標(biāo)為某種相位布置方式下的各項(xiàng)線路不平衡度的最大值，反映該種相位布置方式下，所有線路不平衡度指標(biāo)中最嚴(yán)重的情況。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的平行線路不平衡度分析方法針對(duì)平行線路運(yùn)行工況的復(fù)雜性，提出適用于平行線路不平衡度的計(jì)算仿真分析方法，該方法突出分析了各個(gè)運(yùn)行工況下不平衡度及潛供電流的變化情況，可以很好的反映出對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行可能產(chǎn)生較大影響的因素，同時(shí)簡(jiǎn)化了計(jì)算流程，提高了處理效率，為平行線路設(shè)計(jì)建設(shè)及運(yùn)行維護(hù)提供了有效的仿真分析設(shè)計(jì)工具。


圖I是本發(fā)明平行線路不平衡度分析方法的主流程圖；圖2是平行線路同塔雙回線對(duì)單回線塔型結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是每回線路的六種相位排列圖；圖4是同塔雙回線對(duì)單回線的相位排列的三種方式示意圖；圖5是平行類型為同塔雙回線對(duì)同塔雙回線的不平衡度分析計(jì)算模型示意圖。
具體實(shí)施例方式為了能更好地理解本發(fā)明的上述技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施方案進(jìn)行進(jìn)一步地詳細(xì)描述。平行線路每回線路的三相之間不僅存在耦合，而且每回線路的三相和其他回線路的三相之間也存在不同程度的耦合，以同塔雙回線對(duì)同塔雙回線為例，一條導(dǎo)線和其他十一條導(dǎo)線均存在不同程度的耦合，不同塔線路的耦合與平行間距有關(guān)，這與單回線路存在較大的差異，如果再計(jì)及四條避雷線，則耦合的形式將十分復(fù)雜。線路之間的相互耦合使參數(shù)求取較為困難，而線路參數(shù)是平行線路運(yùn)行技術(shù)計(jì)算分析的前提。以下詳細(xì)說明中，各參數(shù)均以標(biāo)么值表示，Sb=IOOMVA,基準(zhǔn)電壓UB=525kV。本發(fā)明的平行線路不平衡度分析方法的一個(gè)實(shí)施方案的主流程圖如圖5所示，本方法使用計(jì)算機(jī)程序模擬多回平行線路的運(yùn)行工況，分析平行線路的不平衡度，包括以下步驟S100)根據(jù)平行線路的塔型、平行類型、平行長(zhǎng)度、平行間距和相位布置，以卡森模型為基礎(chǔ)，計(jì)算多回平行線路的電阻、電抗和電納，確定多回平行線路的原始序參數(shù)矩陣；以卡森模型為基礎(chǔ)，利用EMTP線路參數(shù)計(jì)算程序，可得出IOOkm長(zhǎng)的同塔雙回線對(duì)單回線理論計(jì)算參數(shù)(消去四條避雷線)，包括多回平行線路的電阻、電抗和電納。同塔雙回線線路參數(shù)、單回線對(duì)單回線線路參數(shù)、同塔雙回線對(duì)同塔雙回線線路參數(shù)計(jì)算方法與同塔雙回線對(duì)單回線線路參數(shù)計(jì)算方法相同。常規(guī)的計(jì)算中，一般需要線路的序參數(shù)，如潮流計(jì)算中需要線路的正序參數(shù)，短路故障計(jì)算中需要線路的正序、負(fù)序、零序參數(shù)，機(jī)電暫態(tài)穩(wěn)定中故障部分需要線路的等值正序參數(shù)、非對(duì)稱部分需要線路的正序參數(shù)。依據(jù)不同計(jì)算的需要，可以計(jì)算得出同塔雙回線對(duì)單回線的典型序參數(shù)。輸電線路常見的平行線路有四種類型，S卩同塔雙回線、單回線對(duì)單回線、同塔雙回線對(duì)單回線和同塔雙回線對(duì)同塔雙回線。四種平行類型下塔型的組合種類較多，為了簡(jiǎn)化計(jì)算過程，選取平行類型為同塔雙回線對(duì)單回線進(jìn)行原始線路參數(shù)計(jì)算，其它平行類型的原始線路參數(shù)計(jì)算方法與之類似。在圖2所示的實(shí)施例中，同塔雙回線為雙回線塔第一種塔型，單回線為三角形塔第一種塔型，線路長(zhǎng)度為100km，平行間距為50m。對(duì)于每回線路1、2、3線路，有6種相位排列方式，如圖3所示。對(duì)于平行類型為同塔雙回線對(duì)單回線情況下，相應(yīng)的相位排列矩陣為
權(quán)利要求
1.一種平行線路不平衡度分析方法，使用計(jì)算機(jī)程序模擬多回平行線路的運(yùn)行工況，分析平行線路的不平衡度，其特征在于包括以下步驟 S100)根據(jù)平行線路的塔型、平行類型、平行長(zhǎng)度、平行間距和相位布置，以卡森模型為基礎(chǔ)，計(jì)算多回平行線路的電阻、電抗和電納，確定多回平行線路的原始序參數(shù)矩陣； S200)從所述的原始序參數(shù)矩陣中，取每回線路的3條線的自阻抗平均值，作為該回線路的自阻抗；取每回線路的3條線的互阻抗平均值，作為該回線路的互阻抗；取每回線路的3條線與其他回線路的3條線之間的互阻抗平均值，作為對(duì)應(yīng)兩回線路的互阻抗；確定多回平行線路的簡(jiǎn)化序參數(shù)矩陣； S300)采用電力系統(tǒng)故障分析的方法，建立平行線路不平衡度分析模型把多回平行線路作為故障部分，多回平行線路的每回線路表示為一回等效支路，把平行線路以外部分作為Iv兩端口系統(tǒng)； S400)使用電力系統(tǒng)仿真分析工具，利用所述的簡(jiǎn)化序參數(shù)矩陣進(jìn)行潮流計(jì)算，確定所述兩端口系統(tǒng)的戴維南等值電源和阻抗； S500)對(duì)平行線路不平衡度分析模型的多回平行線路部分和外部?jī)啥丝谙到y(tǒng)聯(lián)立求解，獲得多回平行線路各回線路的電流和各節(jié)點(diǎn)電壓； S600)將平行線路的不平衡度定義為線路不平衡度和系統(tǒng)不平衡度兩類，針對(duì)平行線路的平行類型、平行長(zhǎng)度、相位布置和平行間距的變化，分別計(jì)算單一運(yùn)行工況改變時(shí)的線路不平衡度及系統(tǒng)不平衡度；所述的線路不平衡度反映每回線路自身的不平衡和同塔線路之間及不同塔相近線路之間的不平衡，所述的系統(tǒng)不平衡度反映線路兩側(cè)的母線電壓不平衡和發(fā)電機(jī)負(fù)序電流不平衡； S700)分析不同運(yùn)行工況對(duì)線路不平衡度及系統(tǒng)不平衡度的影響，以及線路不平衡度及系統(tǒng)不平衡度最差時(shí)的運(yùn)行工況，使用不平衡度指標(biāo)評(píng)估線路不平衡度對(duì)線路的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的平行線路不平衡度分析方法，其特征在于所述的線路不平衡度包括零序電流不平衡度，負(fù)序電流不平衡度，零序電流穿越不平衡度，負(fù)序電流穿越不平衡度，零序電流環(huán)流不平衡度和負(fù)序電流環(huán)流不平衡度，所述的系統(tǒng)不平衡度包括線路兩側(cè)的母線電壓負(fù)序不平衡度和發(fā)電機(jī)負(fù)序電流不平衡度；所述的步驟S600利用步驟S500獲得的各回線路的電流和各節(jié)點(diǎn)電壓計(jì)算各項(xiàng)不平衡度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的平行線路不平衡度分析方法，其特征在于所述的不平衡度指標(biāo)包括綜合不平衡度指標(biāo)和線路不平衡度指標(biāo)；所述的步驟S700包括計(jì)算綜合不平衡度指標(biāo)和線路不平衡度指標(biāo)的動(dòng)作，所述的綜合不平衡度指標(biāo)為某種相位布置方式下的各項(xiàng)線路不平衡度及系統(tǒng)不平衡度的均方根值，反映該種相位布置方式下線路和系統(tǒng)整體不平衡度；線路不平衡度指標(biāo)為某種相位布置方式下的各項(xiàng)線路不平衡度的最大值，反映該種相位布置方式下，所有線路不平衡度指標(biāo)中最嚴(yán)重的情況。
全文摘要
一種平行線路不平衡度分析方法，涉及供電或配電的電路裝置或系統(tǒng)，尤其涉及一種輸電網(wǎng)絡(luò)多回平行線路不平衡度分析的方法，包括以下步驟確定多回平行線路的原始序參數(shù)矩陣；確定多回平行線路的簡(jiǎn)化序參數(shù)矩陣；建立平行線路不平衡度分析模型確定兩端口系統(tǒng)的戴維南等值電源和阻抗；對(duì)平行線路不平衡度分析模型的多回平行線路部分和外部?jī)啥丝谙到y(tǒng)聯(lián)立求解，獲得多回平行線路各回線路的電流和各節(jié)點(diǎn)電壓；計(jì)算線路不平衡度及系統(tǒng)不平衡度；使用不平衡度指標(biāo)評(píng)估線路不平衡度對(duì)線路的影響。該方法反映出對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行可能產(chǎn)生較大影響的因素，簡(jiǎn)化了計(jì)算流程，提高了處理效率，為平行線路設(shè)計(jì)建設(shè)及運(yùn)行維護(hù)提供有效的仿真分析設(shè)計(jì)工具。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102938010SQ201210529600
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者郭強(qiáng), 余穎輝, 楊增輝 申請(qǐng)人:上海市電力公司, 華東電力試驗(yàn)研究院有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司