输电线路工频感应电压及电流的仿真计算方法技术

本发明专利技术公开了输电线路工频感应电压及电流的仿真计算方法，包括以下步骤：获取输电线路、地线及输电杆塔的基本参数，输电线路沿线的土壤电阻率及输电线路所在运行线路的运行参数并将上述参数传输至ATP‑EMTP仿真系统；搭建ATP‑EMTP仿真模型；输电线路参数设置；对运行线路施加源；输电线路工频感应电压及电流的计算包括：计算输电线路静电感应电压时，感应的输电线路需两端开路；计算输电线路电磁感应电压时，感应的输电线路需一端接地，一端开路；计算静电感应电流时，感应的输电线路需一端接地，一端开路；计算电磁感应电流时，感应的输电线路两端均需接地；本发明专利技术适用于任何并行的输电线路且计算准确度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统仿真计算领域，具体涉及一种输电线路工频感应电压及电流的仿真计算方法。
技术介绍
ATP-EMTP(Electro-Magnetic Transient Program)是用于电力系统电磁暂态分析的仿真软件，是电力系统中高电压等级的电力网络和电力电子仿真应用最广泛的电力系统仿真软件。根据研究表明，目前输电线路的感应电压可高达几十千伏，感应电流可高达几十安培。本专利技术可提供一种输电线路工频感应电压、感应电流的计算方法，以便输电线路工作人员提前了解输电线路工频感应电压、电流水平，及时做好安全措施，提高输电线路工作人员作业安全可靠能力。目前对输电线路工频感应电压、感应电流的研究计算中，针对同塔双回输电线路的研究较多，且大多以定性分析为主，缺乏实测数据的支撑。
技术实现思路
为解决现有技术存在的不足，本专利技术公开了输电线路工频感应电压及电流的仿真计算方法，适用于任意并行的输电线路。为实现上述目的，本专利技术的具体方案如下：输电线路工频感应电压及电流的仿真计算方法，包括以下步骤：获取输电线路、地线及输电杆塔的基本参数，输电线路沿线的土壤电阻率及输电线路所在运行线路的运行参数并将上述参数传输至ATP-EMTP仿真系统；搭建ATP-EMTP仿真模型；输电线路参数设置：根据获取输电线路、地线及输电杆塔的基本参数、输电线路沿线的土壤电阻率及输电线路并行线路的运行参数设置ATP-EMTP仿真系统中的输电线路模块的相关参数；对运行线路施加源；输电线路工频感应电压及电流的计算：计算输电线路静电感应电压时，感应的输电线路需两端开路；计算输电线路电磁感应电压时，感应的输电线路需一端接地，一端开路；计算静电感应电流时，感应的输电线路需一端接地，一端开路；计算电磁感应电流时，感应的输电线路两端均需接地。进一步的，搭建ATP-EMTP仿真模型时，根据输电线路沿线土壤电阻率、输电线路架设方式、输电线路相序、运行线路与感应线路的并行间距四个因素确定输电线路模型分段点，四个因素为与的关系，若四个因素同时一致，则在一个设计段中；输电线路模型搭建：对短距离输电线路可选择ATP-EMTP仿真系统中的集中参数模型，对长距离输电线路需选择ATP-EMTP仿真系统中的分布参数模型。进一步的，输电线路参数设置时，设置的参数包括ATP-EMTP仿真系统中的输电线路模块中的Model模块及data模块的参数；Model模块中设置输电线路类型及对应的特征、设置土壤电阻率、输电线路输送频率及输电线路长度；data模块设置输电线路相号、内径、外径、直流电阻、水平距离Horiz、导线高度Vtower、档距中央导线高度Vmid、分裂间距、地线保护角及分裂数。进一步的，在对运行线路施加源时，施加源为电压源或电流源；若施加源采用电压源的方式，则选择Type of source为电压源，并设置电压源的幅值、频率及相角；若施加源采用电流源的方式，则选择Type of source为电流源，并设置电流源的幅值、频率及相角，并设置电压源或电流源的开始时间≤0，停止时间>仿真时间Tmax。进一步的，在对运行线路施加源时，将运行线路等效负荷阻抗串接在运行线路末端。进一步的，在输电线路工频感应电压及电流的计算时，在输电线路终端设置分相器，将一条三相输电线路分成三个单相输电线路，实现感应线路的感应电压及电流的分相探测。进一步的，在输电线路工频感应电压及电流的计算时，将探测电流源串联接在每个单相输电线路中，将探测电压源并联接在感应的每个单相输电线路两端，调试计算结束后该探测电流源显示通过的电流幅值及角度，该探测电压源显示并接线路点的电压幅值与角度。进一步的，档距中央导线高度Vmid＝导线高度-弧垂。进一步的，若将连续若干级杆塔所假设的导线合并在一个设计段，则平均档距中央导线高度Vmid′：Vmid'＝加权平均导线高度-平均弧垂加权平均导线高度—该设计段内的不同导线高度与其所占的百分比乘积的加和；平均弧垂—该设计段平均档距对应的弧垂。进一步的，水平距离Horiz在设置时，首先选定一个参考的水平距离，若选定感应线路杆塔中线为参考水平距离0点，设参考坐标点左方为负，右方为正，运行线路与感应线路的并行间距为d；若运行线路在感应线路右侧，则Horiz运行线路＝Horiz感应线路+d若运行线路在感应线路左侧，则：Horiz运行线路＝Horiz感应线路-d。进一步的，运行线路施加源的计算时：若输电线路线电压U，三相输送功率为S＝P+jQ其中S为视在功率；P为有功功率；Q为无功功率；则等效相电压峰值Upeak为： U p e a k = U 3 × 2 ; ]]>等效相电压有效值URMS为： U R M S = U 3 ; ]]>等效电流源的有效值IRMS为： I R M S = S 3 U ; ]]>等效电流源的峰值Ipeak为： I p e a k = S 3 U × 2 ]]>进一步的，运行线路等效负荷阻抗为Z＝R+jX，其中R为等效电阻，X为等效电抗。计算公式为：本专利技术的有益效果：本专利技术研究的输电线路工频感应电压、感应电流的仿真计算方法，适用于任何并行的输电线路，且提供了仿真计算数据与实测数据的对比，有力的验证了该仿真计算方法的准确度。具体实施方式：下面结合具体实施例子对本专利技术进行详细说明：1、数据采集1)获取所涉及的输电线路资料，包括输电线路型号、内径、外径、直流电阻值，分裂数，分裂间距，弧垂、相序。2)获取所涉及的地线资料，包括地线型号，内径，外径、直流电阻，弧垂，接地方式、地线保护角。3)获取所涉及的输电杆塔资料，包括杆塔型号、呼高、档距、导线在杆塔悬挂点及参数。4)获取所涉及的土壤电阻率参数。5)获取运行线路运行参数，包括运行线路电压等级、输送功率。2.数据分析计算将收集到的上述数据根据下述公式进行数据分析计算：1)Vmid＝导线高度-弧垂Vmid—档距中央导线高度。2)若将连续若干级杆塔所假设的导线合并在一个设计段，则：Vmid'＝加权平均导线高度-平均弧垂加权平均导线高度—该设计段内的不同导线高度与其所占的百分比乘积的加和。平均弧垂—该设计段平均档距对应的弧垂。3)运行线路与感应线路的并本文档来自技高网...

【技术保护点】
输电线路工频感应电压及电流的仿真计算方法，其特征是，包括以下步骤：获取输电线路、地线及输电杆塔的基本参数，输电线路沿线的土壤电阻率及输电线路所在运行线路的运行参数并将上述参数传输至ATP‑EMTP仿真系统；搭建ATP‑EMTP仿真模型；输电线路参数设置：根据获取输电线路、地线及输电杆塔的基本参数，输电线路沿线的土壤电阻率及输电线路并行线路的运行参数设置ATP‑EMTP仿真系统中的输电线路模块的相关参数；对运行线路施加源；输电线路工频感应电压及电流的计算：计算输电线路静电感应电压时，感应的输电线路需两端开路；计算输电线路电磁感应电压时，感应的输电线路需一端接地，一端开路；计算静电感应电流时，感应的输电线路需一端接地，一端开路；计算电磁感应电流时，感应的输电线路两端均需接地。

【技术特征摘要】
1.输电线路工频感应电压及电流的仿真计算方法，其特征是，包括以下步骤：获取输电线路、地线及输电杆塔的基本参数，输电线路沿线的土壤电阻率及输电线路所在运行线路的运行参数并将上述参数传输至ATP-EMTP仿真系统；搭建ATP-EMTP仿真模型；输电线路参数设置：根据获取输电线路、地线及输电杆塔的基本参数，输电线路沿线的土壤电阻率及输电线路并行线路的运行参数设置ATP-EMTP仿真系统中的输电线路模块的相关参数；对运行线路施加源；输电线路工频感应电压及电流的计算：计算输电线路静电感应电压时，感应的输电线路需两端开路；计算输电线路电磁感应电压时，感应的输电线路需一端接地，一端开路；计算静电感应电流时，感应的输电线路需一端接地，一端开路；计算电磁感应电流时，感应的输电线路两端均需接地。2.如权利要求1所述的输电线路工频感应电压及电流的仿真计算方法，其特征是，搭建ATP-EMTP仿真模型时，搭建ATP-EMTP仿真模型时，根据输电线路沿线土壤电阻率、输电线路架设方式、输电线路相序及运行线路与感应线路的并行间距这四个因素确定输电线路模型分段点，四个因素为与的关系，若四个因素同时一致，则在一个设计段中；输电线路模型搭建：对短距离输电线路选择ATP-EMTP仿真系统中的集中参数模型，对长距离输电线路需选择ATP-EMTP仿真系统中的分布参数模型。3.如权利要求1所述的输电线路工频感应电压及电流的仿真计算方法，其特征是，输电线路参数设置时，设置的参数包括ATP-EMTP仿真系统中的输电线路模块中的Model模块及data模块的参数；Model模块中设置输电线路类型及对应的特征、设置土壤电阻率、输电线路输送频率及输电线路长度；data模块设置输电线路相号、内径、外径、直流电阻、水平距离Horiz、导线高度Vtower、档距中央导线高度Vmid、分裂间距、地线保护角及分裂数。4.如权利要求1所述的输电线路工频感应电压及电流的仿真计算方法，其特征是，在对运行线路施加源时，施加源为电压源或电流源；若施加源采用电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：张青青，韦良，张高峰，王庆玉，张岩，李广磊，王大鹏，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东;37