一种同塔多回输电线路上的零序互感阻抗计算方法技术

本发明专利技术公开一种同塔多回输电线路上的零序互感阻抗计算方法，包括：获取涉及各回线、基杆塔、输电导线、地线的基础数据；将沿线土壤等效为同塔段土壤电阻率ρt和非同塔段土壤电阻率ρf；将全线土壤等效为具有相同的土壤电阻率的均一土壤电阻率，并用均一土壤电阻率构造ρt和ρf的初始值；通过列写各回线关于ρt、ρf的线性代数方程组，并采用迭代法以及上述迭代初值，求解ρt和ρf；根据基础数据、ρt和ρf，求取各回线及整条线路中各型号杆塔单位长度的零序互感阻抗。本发明专利技术方法计算出的零序互感阻抗与土壤电阻率应用于保护整定计算、短路计算、潮流计算、计算机仿真等研究工作中，可以大大提高分析计算的精确程度，减少由于经验估计造成的误差。

【技术实现步骤摘要】
一种同塔多回输电线路上的零序互感阻抗计算方法
本专利技术涉及交流高压输电系统领域，具体涉及一种同塔多回输电线路上的零序互感阻抗计算方法。
技术介绍
同塔多回输电线路的架设是充分利用输电走廊、提高输送容量、降低输送成本的有效手段。在实际工程中，为确保继电保护装置整定值的准确性，同塔多回输电线路中各回线的正(负)、零序阻抗通常要求实测。线路参数的测量通常在停电检修时进行，各回线零序、正(负)序阻抗值可以通过测量获取，但由于零序互感的测量涉及到的线路多，测量过程复杂，直接通过测量手段获取零序互感阻抗存在一定难度。工程中常见的做法是用经验系数与单回线的零序阻抗相乘来对零序互感阻抗值进行估计。输电线路的零序互感阻抗，主要受到两方面因素的影响：其一是土壤电阻率，这与地质结构密切相关，因为一条输电线路沿线架设时所经过的地质条件并非始终如一，从而会影响沿线的土壤电阻率，不同的土壤电阻率又对应不同的零序互感阻抗；其二是各回线之间的相对位置，由于线路在架设过程中会跨越民房、树木、公路、天桥等物体，因此一条输电线路可能会用到多种结构的杆塔，不同结构的杆塔，对应的零序互阻抗也存在差异。采用经验方法对零序互感阻抗进行估算时，并未考虑土壤电阻率及杆塔结构的影响，与实际情况严重不符。用零序互感阻抗的经验估计值进行故障计算及仿真分析时，结果可能会与真实情况存在较大误差，该做法的合理性有待探究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术中存在的问题，提出了一种同塔多回输电线路上的零序互感阻抗计算方法，尽量减小由于对零序互阻抗参数进行粗略估算所造成的误差，提高继电保护装置的稳定性与电力系统分析计算的准确性。为达到上述专利技术的目的，本专利技术通过以下技术方案实现：本专利技术公开一种同塔多回输电线路上的零序互感阻抗计算方法，包括步骤如下：步骤1，获取涉及各回线、基杆塔、输电导线、地线的基础数据；步骤2，将沿线土壤等效为具有分区段均匀分布的土壤电阻率，令同塔段土壤电阻率为ρt、非同塔段土壤电阻率为ρf；步骤3，将全线土壤等效为具有相同的土壤电阻率，令该土壤电阻率为线路的均一土壤电阻率ρj，用ρj构造ρt、ρf的迭代初值，设同塔部分共有v回线，其中v处于3到6之间，则第r回线上同塔段土壤电阻率ρt和非同塔段土壤电阻率ρf的迭代初值则可分别取为：(ρj1+…+ρjv)/v和ρjr；步骤4，对于局部同塔多回架设的输电线路，通过列写各回线关于ρt、ρf的线性代数方程组，并采用迭代法以及上述迭代初值，求解同塔段的土壤电阻率为ρt和非同塔段的土壤电阻率为ρf；步骤5，根据基础数据中的各参数值，将同塔段和非同塔段的土壤电阻率ρt、ρf分别代入对应型号的杆塔中，求出各回线各型号杆塔单位长度的阻抗矩阵，并利用对称分量法可从阻抗矩阵中求出各回线中各型号杆塔单位长度的零序互感阻抗；步骤6，计算出每回线的每一基杆塔在其档距内的零序互感阻抗，将这些零序互感阻抗累加，即可获得整条线路的零序互感阻抗。与现有技术相比，本专利技术专利具有的优点如下：采用本方法对线路零序互阻抗进行计算，无需根据经验系数对线路阻抗进行估算，计算出的结果考虑了杆塔结构和土壤电阻率的影响，具有很高的精确性。采用本方法计算出的零序互感阻抗，可以大大提高保护整定计算、短路计算、潮流计算、系统运行方式的选择等工作的精确程度。此外，计算过程中所用到的基础数据都可以从电力部门获得，对基础数据的处理均可以利用计算机进行，实际运算过程较为简单，本方法的可实现性强。附图说明图1是本专利技术的同塔多回输电线路上的零序互感阻抗计算方法的步骤图。图2是本专利技术的零序互感阻抗的计算流程图图3是本专利技术的均一土壤电阻率的计算流程图图4是本专利技术的同塔段/非同塔段土壤电阻率的计算流程图具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部实施例。理论计算时对于均匀换位三相参数对称的线路，即平衡输电线路，其单位长度的正负零序阻抗可分别由下式进行计算(单位均为Ω/km)：上式中：R表示直流电阻，0.05用于表征大地电阻(大地电阻＝ZL＝π2f×10-4(Ω/km)，当取工频50Hz时，其值约0.05)，r′表示导线等值半径，Dg表示地返回路等值深度，Dave表示输电线之间的几何均距(考虑单回线时考虑双回线之间的几何均距时，dmn表示对应导体间的空间距离。实际中，即使对同一回输电线路，由于沿线架设过程中会跨越不同的地形地貌及建筑物等，沿线的土壤电阻率并非一定值，而是随着地质条件的变化而变化的，因此沿线的土壤电阻率是变化的；此外，用于架设线路的输电杆塔也不是固定不变的，而是随着跨越方式及被跨越物而相应改变，因此导体间的位置会发生改变。受地质条件的影响，土壤电阻率ρ通在100～4000Ω/m范围内变化，因而lgDg的变化范围为2.9701～3.7711。对于不同结构的杆塔，Dave的值也存在差异，尤其是紧凑型杆塔与常规型杆塔，Dave的差异十分明显。考虑这两方面因素的影响后，零序互感阻抗可能在较大范围内波动。由于零序互感的测量涉及到的协调工作十分复杂，且受限于线路的架设情形，因此工程中通常采用经验法对线路的零序互感阻抗进行估算，即采用某一固定系数与单根线零序阻抗相乘来代替同塔线路间的零序互阻抗。但从精确计算来看，计算结果与真实值之间的误差具有很大的随机性，并不可取。基于此，本专利技术提出一种计算同塔多回输电线路上零序互感阻抗的方法，参看图1和图2，其包括有：步骤1，获取涉及各回线、各基杆塔、输电导线、地线的基础数据；步骤2，将沿线土壤等效为具有分区段均匀分布的土壤电阻率，令同塔段土壤电阻率为ρt、非同塔段土壤电阻率为ρf；步骤3，将全线土壤等效为具有相同的土壤电阻率，令该土壤电阻率为线路的均一土壤电阻率ρj，用ρj构造ρt、ρf的迭代初值，设同塔部分共有v回线，其中v处于3到6之间，则第r回线上同塔段土壤电阻率ρt和非同塔段土壤电阻率ρf的迭代初值则可分别取为：(ρj1+…+ρjv)/v和ρjr；步骤4，对于局部同塔多回架设的输电线路，通过列写各回线关于ρt、ρf的线性代数方程组，并采用迭代法以及上述迭代初值，求解同塔段的土壤电阻率为ρt和非同塔段的土壤电阻率为ρf；步骤5，根据基础数据中的各参数值，将同塔段和非同塔段的土壤电阻率ρt、ρf分别代入对应型号的杆塔中，求出各回线各型号杆塔单位长度的阻抗矩阵，并利用对称分量法可从阻抗矩阵中求出各回线中各型号杆塔单位长度的零序互感阻抗；步骤6，计算出每回线的每一基杆塔在其档距内的零序互感值，将这些零序互感值累加，即可获得整条线路的零序互感值。所述基础数据，作为步骤1的具体实施例，包括：各回线在架设过程中所用到的每一基杆塔的结构参数及其档距、每一基杆塔上导线的相序排列方式、各回线的实测零序阻抗、输电导线参数、地线的根数及地线的导体参数、线路的全长和同塔段的线路长度，所述输电导线参数包括有分裂数、线径和直流电阻。杆塔结构和土壤电阻率是影响零序互感阻抗的主要因素，沿线各基杆塔的结构参数可以从电路部门获取，但沿线的土壤电阻率却无法一一实测。因此在实际中，影响零序互感阻抗精确计算的主要因素是土壤电阻率。所述步骤2和步骤3是对土壤电阻率的均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同塔多回输电线路上的零序互感阻抗计算方法，其特征在于，包括步骤如下：步骤1，获取涉及各回线、各基杆塔、输电导线、地线的基础数据；步骤2，将沿线土壤等效为具有分区段均匀分布的土壤电阻率，令同塔段土壤电阻率为ρt、非同塔段土壤电阻率为ρf；步骤3，将全线土壤等效为具有相同的土壤电阻率，令该土壤电阻率为线路的均一土壤电阻率ρj，用ρj构造ρt、ρf的迭代初值，设同塔部分共有v回线，其中v处于3到6之间，则第r回线上同塔段土壤电阻率ρt和非同塔段土壤电阻率ρf的迭代初值则可分别取为：(ρj1+…+ρjv)/v和ρjr；步骤4，对于局部同塔多回架设的输电线路，通过列写各回线关于ρt、ρf的线性代数方程组，并采用迭代法以及上述迭代初值，求解同塔段的土壤电阻率为ρt和非同塔段的土壤电阻率为ρf；步骤5，根据基础数据中的各参数值，将同塔段和非同塔段的土壤电阻率ρt、ρf分别代入对应型号的杆塔中，求出各回线各型号杆塔单位长度的阻抗矩阵，并利用对称分量法可从阻抗矩阵中求出各回线中各型号杆塔单位输送长度的零序互感阻抗；步骤6，计算出每回线的每一基杆塔在其档距内的零序互感阻抗，将这些零序互感阻抗累加，即可获得整条线路的零序互感阻抗。...

【技术特征摘要】
1.一种同塔多回输电线路上的零序互感阻抗计算方法，其特征在于，包括步骤如下：步骤1，获取涉及各回线、各基杆塔、输电导线、地线的基础数据；步骤2，将沿线土壤等效为具有分区段均匀分布的土壤电阻率，令同塔段土壤电阻率为ρt、非同塔段土壤电阻率为ρf；步骤3，将全线土壤等效为具有相同的土壤电阻率，令该土壤电阻率为线路的均一土壤电阻率ρj，用ρj构造ρt、ρf的迭代初值，设同塔部分共有v回线，其中v处于3到6之间，则第r回线上同塔段土壤电阻率ρt和非同塔段土壤电阻率ρf的迭代初值则可分别取为：(ρj1+…+ρjv)/v和ρjr；步骤4，对于局部同塔多回架设的输电线路，通过列写各回线关于ρt、ρf的线性代数方程组，并采用迭代法以及上述迭代初值，求解同塔段的土壤电阻率为ρt和非同塔段的土壤电阻率为ρf；步骤5，根据基础数据中的各参数值，将同塔段和非同塔段的土壤电阻率ρt、ρf分别代入对应型号的杆塔中，求出各回线各型号杆塔单位长度的阻抗矩阵，并利用对称分量法可从阻抗矩阵中求出各回线中各型号杆塔单位输送长度的零序互感阻抗；步骤6，计算出每回线的每一基杆塔在其档距内的零序互感阻抗，将这些零序互感阻抗累加，即可获得整条线路...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘育权，李晓华，王莉，刘飘，曹杰，梁子鹏，张少凡，杨咏梅，王聪，王历晔，
申请(专利权)人：广州供电局有限公司，华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44