【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于输电线路合闸过电压计算，尤其涉及一种基于模域回路理论的输电线路合闸过电压计算方法及系统。
技术介绍
1、随着城市化的快速发展，人们对将传统的架空线路转换为地下电力电缆线路具有强烈的需求。与架空线相比，地下电力电缆线路电容更大，更容易遭受严重的过电压问题。对于高压电缆输电系统，合闸过电压是最严重的过电压之一，应该在输电项目施工前进行仿真或计算。
2、电磁暂态仿真计算的仿真软件，例如pscad和atp-emtp，多采用pi模型、贝杰龙模型、诺达模型以及fdpm模型对电力电缆进行建模。虽然可以使用商用电磁暂态仿真软件中的模型对电缆输电线路合闸过电压进行计算，但是其仿真模型通常将电缆等效为双端口网络，这意味着只有电缆首端和末端位置的合闸过电压能够被计算，若想计算电缆线路沿线的合闸过电压，需要将输电线路进行分段处理，这会带来更复杂的建模过程。此外，现有的电缆输电线路合闸过电压计算算法通常在整个复频域下进行频变参数的计算，这种处理方式会导致合闸过电压计算的计算速度较慢，不能满足在某些紧急情况下需要较快得到合闸过电压结果的需求，因此亟需开发一种新的电缆输电线路合闸过电压计算算法，以改进电缆输电线路合闸过电压计算速度。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于模域回路理论的输电线路合闸过电压计算方法及系统，所述方法包括：
2、s1：采用相域串联阻抗矩阵、并联导纳矩阵和电压转换矩阵迭代计算电缆线路的频变参数和计算频率；
3、s2：采用模域回路理论解耦相域下电缆输电线路的电报方程，并将电报方程中非对角串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵转换为模域下对角串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵，获得模域下的电报方程；
4、s3：对s2中获得的模域下电报方程进行laplace变换并带入s1获得的主导频率下的频变参数进行电报方程求解，获得电缆线路沿线模域和复频域下的合闸过电压结果；
5、s4：对电缆线路沿线模域和复频域下的合闸过电压结果进行laplace逆变换和相模逆变换，获得电缆线路沿线时域和相域下的合闸过电压计算结果。
6、优选地，所述s1中相邻两次计算得到的计算频率差值设定的阈值为1hz。
7、优选地，所述s1中频变参数和计算频率计算过程为：
8、s1.1：初始化迭代参数，包括初始化迭代次数和计算频率；
9、s1.2：将迭代次数和计算频率带入相域串联阻抗矩阵、并联导纳矩阵和电压转换矩阵，获得新的计算频率f(q)cal；
10、s1.3：比较获得的计算频率f(q)cal与上一次计算获得的计算频率f(q-1)cal，若计算频率f(q)cal与上一次计算获得的计算频率f(q-1)cal差值小于设定阈值，则选取计算频率f(q)cal为主导频率fd，若计算频率f(q)cal与上一次计算获得的计算频率f(q-1)cal差值大于设定阈值，则重新赋值计算频率f(q)cal为(f(q)cal+f(q-1)cal)/2，迭代次数加1，重复s1.2，直到获得主导频率fd。
11、优选地，所述s1.1中初始化迭代参数包括将迭代次数q初始化设置为1，第一次迭代的计算频率f(1)cal初始化设置为2khz。
12、优选地，所述计算频率f(q)cal的迭代计算公式如下：
13、
14、式中：
15、
16、
17、式中：zcouter为线芯串联阻抗；ρc为线芯电阻率；mc为线芯穿透深度的倒数；r1为线芯外半径；j0为0阶第一类修正贝塞尔函数；j1为1阶第一类修正贝塞尔函数；
18、
19、式中：zcsinsul为绝缘串联阻抗；μins为内绝缘磁导率；r2为内绝缘外半径；
20、
21、式中：zsinner为护层内串联阻阻抗；ρs为护层电阻率；ms为护层穿透深度的倒数；r3为护层外半径；
22、
23、式中：zsouter为护层外串联阻抗；
24、
25、式中：zsginsul护层绝缘串联阻抗；μout_ins为外绝缘磁导率；r4为外绝缘外半径；
26、
27、式中：zearth为地串联自阻抗；ρe为土壤电阻率；me为土壤穿透深度的倒数；h为电缆的敷设深度；
28、
29、式中：zsmutual为双回路互串联阻抗；其余参数含义已在上文中说明；
30、
31、式中：zearth_mutual为地互阻抗；k0为0阶第二类修正贝塞尔函数；上述公式中，ω＝2πf(q-1)cal，上述计算过程得到电缆线路的计算频率，通过多次迭代计算结合判据获得主导频率，从而获得主导频率下的电缆相域串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵参数。
32、优选地，所述s2中电缆输电线路的电报方程如下：
33、
34、式中：zp和yp分别为相域串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵；vp和ip分别为相域电压、电流向量；x为电缆线路中待求解点距离电缆首端的距离；
35、采用模域回路理论解耦相域下电缆输电线路的电报方程，并将电报方程中非对角串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵转换为模域下对角串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵后，电缆输电线路的电报方程如下：
36、
37、式中：zp和yp分别为相域串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵；vm和im分别为模域电压、电流向量；tv和ti分别为电压变换矩阵和电流变换矩阵；λ为上述相模变换后得到的特征值构成的对角矩阵。
38、优选地，所述s3中对s2中获得的模域下电报方程进行laplace变换的复频域和模域电报方程如下式所示：
39、
40、式中：m表示参数是在模域下的；i表示第i个模域回路；x表示距离电缆发送端的距离；vmi(x,s)表示模域和复频域下的电压；imi(x,s)表示模域和复频域下的电流；rmi表示电缆模域电阻；lmi表示电缆模域电感；gmi表示电缆模域电导；cmi表示电缆模域电纳；
41、通过对上述一阶微分方程组求解，并带入s1获得的主导频率下的频变参数进行电报方程求解，获得电缆线路沿线模域和复频域下的合闸过电压结果。
42、优选地，所述s4中对电缆线路沿线模域和复频域下的合闸过电压结果进行laplace逆变换和相模逆变换，采用的相模逆变换计算表达式如式所示：
43、
44、式中：vp和ip分别为相域电压、电流向量；vm和im分别为模域电压、电流向量；tv和ti分别为电压变换矩阵和电流变换矩阵。
45、本专利技术还提供一种基于模域回路理论的输电线路合闸过电压计算系统，利用上述方法，所述系统包括：
46、电缆主导频率与频变参数计算本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于模域回路理论的输电线路合闸过电压计算方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于模域回路理论的输电线路合闸过电压计算方法，其特征在于：所述S1中相邻两次计算得到的计算频率差值设定的阈值为1Hz。
3.根据权利要求1所述的基于模域回路理论的输电线路合闸过电压计算方法，其特征在于：所述S1中频变参数和计算频率计算过程为：
4.根据权利要求3所述的基于模域回路理论的输电线路合闸过电压计算方法，其特征在于：所述S1.1中初始化迭代参数包括将迭代次数q初始化设置为1，第一次迭代的计算频率f(1)cal初始化设置为2kHz。
5.根据权利要求3所述的基于模域回路理论的输电线路合闸过电压计算方法，其特征在于：所述计算频率f(q)cal的迭代计算公式如下：
6.根据权利要求1所述的基于模域回路理论的输电线路合闸过电压计算方法，其特征在于：所述S2中电缆输电线路的电报方程如下：
7.根据权利要求1所述的基于模域回路理论的输电线路合闸过电压计算方法，其特征在于：所述S3中对S2中获得的模域下电报方程进行
8.根据权利要求1所述的基于模域回路理论的输电线路合闸过电压计算方法，其特征在于：所述S4中对电缆线路沿线模域和复频域下的合闸过电压结果进行Laplace逆变换和相模逆变换，采用的相模逆变换计算表达式如式所示：
9.基于模域回路理论的输电线路合闸过电压计算系统，利用权利要求1-8任一项所述方法，其特征在于，所述系统包括：
10.一种终端，包括处理器及存储介质；其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.基于模域回路理论的输电线路合闸过电压计算方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于模域回路理论的输电线路合闸过电压计算方法，其特征在于：所述s1中相邻两次计算得到的计算频率差值设定的阈值为1hz。
3.根据权利要求1所述的基于模域回路理论的输电线路合闸过电压计算方法，其特征在于：所述s1中频变参数和计算频率计算过程为：
4.根据权利要求3所述的基于模域回路理论的输电线路合闸过电压计算方法，其特征在于：所述s1.1中初始化迭代参数包括将迭代次数q初始化设置为1，第一次迭代的计算频率f(1)cal初始化设置为2khz。
5.根据权利要求3所述的基于模域回路理论的输电线路合闸过电压计算方法，其特征在于：所述计算频率f(q)cal的迭代计算公式如下：
...【专利技术属性】
技术研发人员：牛博，王荆，吴昊，郭璨，杨鼎革，郭子豪，师愉航，卢一晗，盛勇，李旭，蒲路，韩彦华，胡攀峰，师一卿，王冲，赵学风，王辰曦，刘娇健，程丹妮，刘洋，刘强，李伟，
申请(专利权)人：国网陕西省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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