一种适用于非有效接地配电网的三相配电线路模型制造技术

本发明专利技术提供了一种适用于非有效接地配电网的三相配电线路模型，可用于测试验证暂态量故障选线和零残流故障消弧方法的有效性。所提出的改进型三相配电线路模型参数确定方法包括，一是限定三相配电线路模型适用的线路长度范围，能够保证在数千赫兹频率范围内配电线路零序网络模型均处于容性范围内；二是给出修正系数a和b的确定方法，使所提模型满足单相接地故障下配电系统稳态响应特性，具体指能使三相配电线路零序网络阻抗首次由容性变化为感性的边界频率与真实配电线路相等；三是确定虚拟电阻的数值，能使所提单相接地故障下配电线路模型的时间常数与真实配电线路相等。

A three phase distribution line model suitable for non effective grounding distribution network

The present invention provides a three-phase distribution line model suitable for the non effective grounding distribution network, which can be used to test and verify the validity of the transient fault line selection method and the zero residual current fault arc elimination method. The method includes determining improved three-phase distribution line model parameters are proposed, one is limited to three-phase distribution line model for line length, to ensure that in thousands of Hertz frequency range distribution line zero sequence network model in capacitive range; two is given the correction coefficient method for determination of a and B, so that the proposed model can meet the the single-phase grounding fault steady state response of distribution system, the specific point can make the three-phase distribution line zero sequence network impedance for the first time by the capacitive changes as boundary frequency and distribution line real emotional equal; the three is to determine the value of virtual resistance, real time constant and equal distribution line can make the bill of lading grounding faults in power line model.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于非有效接地配电网的三相配电线路模型
本专利技术属于非有效接地配电网
，具体涉及一种适用于非有效接地配电网的三相配电线路模型及其参数的确定。
技术介绍
为提高非有效接地配电网中的接地选线动作正确率，实现单相接地故障的零残流消弧，有必要对提出的新方法与新产品进行验证分析。目前非有效接地配电网中的保护及消弧新方法的测试验证主要采取两种方法：一是利用电力系统数字仿真软件产生相应的波形数据，通过功率放大仪与测试设备进行接口；另一种方法是建立电力系统的物理模拟仿真模型，可直接将测试设备与所建模型进行连接。物理模拟是采用物理元件对真实系统的行为进行模拟，尤其适合于新型设备和控制策略的仿真与测试。为构建非有效接地配电网的物理模型，三相配电线路的精确建模是其关键因素。非有效接地配电网中，零模网络阻抗主要由三相配电线路阻抗决定，而线模网络阻抗则由三相配电线路阻抗、变压器阻抗、负荷阻抗和系统阻抗综合组成。现有实验中，多忽略非有效接地配电网线模网络阻抗对零序电流的影响，直接将三相配电线路等效为零序网络阻抗，且仅利用单个集中参数电容来建模，过于粗糙。而常用的输电线路集中参数等值“π”模型则主要用于模拟工频50赫兹情况下的稳态特性，无法准确模拟配电网单相接地故障时工频50赫兹至数千赫兹频率范围内电力系统的真实响应特性。因此，需寻找一种适用于非有效接地配电网故障选线和消弧测试验证的三相配电线路模型及其参数确定方法。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种适用于非有效接地配电网的三相配电线路模型，可用于构建配电系统物理模型，以测试验证暂态量故障选线和零残流故障消弧方法的有效性，以克服
技术介绍
中存在的问题。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种适用于非有效接地配电网的三相配电线路模型，包括三相配电线，三条线路的输入端和输出端之间分别设有串联的电感LA电阻RA，串联的电感LB电阻RB，串联的电感LC电阻RC，电感LA、电感LB、电感LC与三相线路的输入端之间分别通过电容CA1、电容CA2和电容CA3连接对地电容CA的一端，对地电容CA的另一端通过虚拟电阻R1连接地线，电阻RA、电阻RB、电阻RC与三相线路的输出端之间分别通过电容CB1、电容CB2和电容CB3连接对地电容CB的一端，对地电容CB的另一端通过虚拟电阻R2连接地线，虚拟电阻R1和虚拟电阻R2之间的地线线路上设有串联的电感L和电阻R。较佳地，对地电容CA的取值为aCNl，对地电容CB的取值为bCNl，其中l为配电线路长度，a和b为修成系数，C1为配电线路每单位长度正序电纳对应的电容，C0为配电线路每单位长度零序电纳对应的电容，k＝ω'1/ω'0，长度为l的配电线路零序网络阻抗首次由容性变化为感性的边界频率为ω'0，同等长度l的真实配电线路首次由容性变化为感性的边界频率为ω'1。较佳地，长度为l的配电线路零序网络阻抗首次由容性变化为感性的边界频率ω'0可通过以下公式获取L0和C0分别为配电线路每单位长度的零序电感和零序电容。较佳地，等长度l的真实配电线路首次由容性变化为感性的边界频率ω'1通过如下公式迭代获取L0、r0和C0分别为配电线路每单位长度的零序电感、零序电阻和零序电容，L1、r1和C1分别为配电线路每单位长度的正序电感、正序电阻和正序电容，较佳地，电容CA1、电容CA2和电容CA3的电容值均为0.5CNl，其中，C1为配电线路每单位长度正序电纳对应的电容，C0为配电线路每单位长度零序电纳对应的电容，l为配电线路长度。较佳地，电容CB1、电容CB2和电容CB3的电容值均为0.5CNl，其中，C1为配电线路每单位长度正序电纳对应的电容，C0为配电线路每单位长度零序电纳对应的电容，l为配电线路长度。较佳地，虚拟电阻R1和虚拟电阻R2的电阻值均为其中，ω＝314，l为配电线路长度，L0、r0和C0分别为配电线路每单位长度的零序电感、零序电阻和零序电容，较佳地，三相配电线路长度小于等于最大线路长度xmax，其中，L0和C0分别为配电线路每单位长度的零序电感和零序电容，ω0为依据经验人工确定的最大频率值，且ω0大于50赫兹。较佳地，当三相配电线路的总长度大于最大线路长度xmax时，将其均分为数个分段配电线路串联而成，且各个分段配电线路长度均小于等于最大线路长度xmax。本专利技术的有益效果在于：本专利技术一种新的三相配电线路模型提出的三相配电线路模型构建方法，限定三相配电线路模型适用的线路长度范围，提出满足单相接地故障下配电系统稳态响应特性的元件参数修正方法，加入虚拟电阻改善模型在单相接地故障下暂态响应特性。所提供的三相配电线路模型及其参数确定方法可精确模拟非有效接地配电网单相接地故障下工频50赫兹至数千赫兹频率范围内配电系统稳态响应和暂态响应。通过限定适用范围、修正元件参数、引入虚拟电阻措施，形成改进型三相配电线路模型，可用于测试验证暂态量故障选线和零残流故障消弧方法的有效性。本专利技术所提供的适用范围限定方法，能够保证在数千赫兹频率范围内配电线路零序网络模型均处于容性范围内。本专利技术所提供的修正元件参数也即修正系数a和b的确定方法，能使三相配电线路零序网络阻抗首次由容性变化为感性的边界频率与真实配电线路相等。本专利技术所提供的引入虚拟电阻措施，能使单相接地故障下所提配电线路模型的时间常数与真实配电线路相等。附图说明图1传统模拟三相导线的模型网络接线图；图2本专利技术实施例所述三相配电线路模型；图3一典型非有效接地配电网模型；图4配电线路采用分布参数模型、传统三相配电线路模型以及采用本专利技术实施例所述适用于非有效接地配电网的三相配电线路模型时，线路2末端发生单相接地故障时，线路1首端测量到的零序电流暂态波形；图5配电线路采用分布参数模型、传统三相配电线路模型以及采用本专利技术实施例所述适用于非有效接地配电网的三相配电线路模型时，线路2末端发生单相接地故障时，线路1首端测量到的零序电流稳态波形。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明。三相导线模型建立过程中，普遍按其相序网络参数相似原理建立普通链形回路来模拟，既省去较困难的互感模拟，又可通过变换计算，减少元件数目。传统模拟三相导线的模型网络接线图如附图1所示。忽略配电线路对地电导，配电线路每单位长度零序电感L0，零序电阻r0，零序电纳对应的电容为C0；正序电感L1，正序电阻r1，正序电纳对应的电容为C1。则对于长度为l的配电线路，传统三相导线模型网络接线中，本实施例提供了一种新的三相配电线路模型及其参数确定方法，提出的三相配电线路模型构建方法主要包括三部分内容：一是限定三相配电线路模型适用的线路长度范围；二是提出满足单相接地故障下配电系统稳态响应特性的元件参数修正方法；三是加入虚拟电阻，改善模型在单相接地故障下暂态响应特性。所提适用于非有效接地配电网的三相配电线路模型如附图2所示，相比传统三相导线模型网络接线，所提改进型三相配电线路模型将传统三相导线模型两侧对地电容0.5CNl分别修正为aCNl和bCNl，其中，a和b为修正系数；同时所提三相配电线路模型在两侧对地电容与地线间分别接入了虚拟电阻rg，以改善其时间常数。本专利技术所述的一种适用于非有效接地配电网的三相配电线路模型，包括三相配电线，三条线路的输入端和输出端之间分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于非有效接地配电网的三相配电线路模型，包括三相配电线，三条线路的输入端和输出端之间分别设有串联的电感LA电阻RA，串联的电感LB电阻RB，串联的电感LC电阻RC，其特征在于：电感LA、电感LB、电感LC与三相线路的输入端之间分别通过电容CA1、电容CA2和电容CA3连接对地电容CA的一端，所述对地电容CA的另一端通过虚拟电阻R1连接地线，电阻RA、电阻RB、电阻RC与三相线路的输出端之间分别通过电容CB1、电容CB2和电容CB3连接对地电容CB的一端，所述对地电容CB的另一端通过虚拟电阻R2连接地线，所述虚拟电阻R1和所述虚拟电阻R2之间的地线线路上设有串联的电感L和电阻R。

【技术特征摘要】
1.一种适用于非有效接地配电网的三相配电线路模型，包括三相配电线，三条线路的输入端和输出端之间分别设有串联的电感LA电阻RA，串联的电感LB电阻RB，串联的电感LC电阻RC，其特征在于：电感LA、电感LB、电感LC与三相线路的输入端之间分别通过电容CA1、电容CA2和电容CA3连接对地电容CA的一端，所述对地电容CA的另一端通过虚拟电阻R1连接地线，电阻RA、电阻RB、电阻RC与三相线路的输出端之间分别通过电容CB1、电容CB2和电容CB3连接对地电容CB的一端，所述对地电容CB的另一端通过虚拟电阻R2连接地线，所述虚拟电阻R1和所述虚拟电阻R2之间的地线线路上设有串联的电感L和电阻R。2.一种如权利要求1所述适用于非有效接地配电网的三相配电线路模型，其特征在于：对地电容CA的取值为aCNl，对地电容CB的取值为bCNl，其中l为配电线路长度，a和b为修成系数，C1为配电线路每单位长度正序电纳对应的电容，C0为配电线路每单位长度零序电纳对应的电容，k＝ω'1/ω'0，长度为l的配电线路零序网络阻抗首次由容性变化为感性的边界频率为ω'0，同等长度l的真实配电线路首次由容性变化为感性的边界频率为ω'1。3.一种如权利要求2所述适用于非有效接地配电网的三相配电线路模型，其特征在于：所述长度为l的配电线路...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐金锐，王琳，苏国星，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42