【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力传输，具体涉及电缆与架空混合输电线路合闸过电压快速计算方法、系统、设备及其存储介质。
技术介绍
1、随着社会经济的高速增长，电力行业发展迅猛，电力传输技术也在不断进步。目前市场上规划了大量输电系统的建设和改造工程，在此过程中，电网线路走廊资源愈发紧张和城市用地成本持续攀升等因素对工程推进造成了一定的阻碍。在输电系统中，由于相较于架空线，地下电缆具备土地资源占用少、供电可靠性高和对环境影响小等显著优势，能够在一定程度上缓解输电系统建设及改造过程中的矛盾，因此，现有架空线逐步迁改入地是输电系统发展的必然趋势。然而，由于架空线一直是输电系统中的主要输电线路，导致在架空线迁改落地过程中不可避免地出现了一定数量的架空线与地下电缆混合输电线路。已有研究表明，架空线和地下电缆的电气参数存在较大差异，其中地下电缆单位长度的对地电容可达到同电压等级架空线的18倍，可能导致由其构成的混合输电线路的暂态过电压特性与架空线输电线路或地下电缆输电线路的暂态过电压特性有所不同。目前，虽然地下电缆的强迫停运率低于架空线，但由于地下电缆为非自恢复绝缘，一旦发生故障导致绝缘损坏，可能会造成严重的事故后果，并给维修工作带来巨大的困难。在诸多类型的暂态过电压中，往往以空载合闸过电压最为严重，尤其在超高压及特高压输电线路中，空载合闸过电压已经成为决定输电线路绝缘水平的关键因素。因此，为保证架空线与地下电缆混合输电系统的运行可靠性，并为绝缘配合提供依据，对电缆与架空线输电系统的空载合闸过电压进行精确且高效的计算和校核具有重要实际意义。
2、
3、集总参数模型主要指的是π模型，由于π模型没有考虑波的传播过程，因此π模型通常只适用于稳态研究，而不适用于暂态分析。
4、分布式参数模型包括频率无关模型和频率相关模型两大类，其中频率无关模型主要指的是bergeron模型，bergeron模型通过分布式参数的方式表示输电线路单位长度的电感和电容，其与无穷多个串联π型等值电路构成的系统非常类似，但是相较于π模型，bergeron模型中还增加了集中参数电阻以用于近似模拟电能传输过程中产生的损耗。
5、频率相关模型主要包括j.marti模型、noda模型以及frequency-dependent phasemodel(fdpm)模型。如其名所示，所有频率相关模型均考虑了输电线路参数的频变特性，这种输电线路参数的频变特性本质上是由于趋肤/临近效应造成的，即在不同频率下输电线路具有不同的电气参数。其中，j.marti模型应用相模变换理论对输电线路的模域串联阻抗矩阵和并联导纳矩阵进行求解，并通过有理函数近似和隐式积分法来求解输电线路的时域响应。然而，j.marti模型在相模变换过程中采用实常数变换矩阵，会导致在计算同轴电缆线路和垂直排列的不换位双回线路时出现较大的计算误差。此外，该模型还要求用户指定输电线路的主导频率，在实际工程计算中，用户输入的主导频率多为近似值，同样可能导致出现较大的计算误差。noda模型是理论最为严密的频率相关模型，与j.marti模型等有所不同，noda模型不对输电线路的频变参数进行相模变换，而是直接在相域下计算输电线路的频变参数，这可能会引入大量满矩阵，从而导致算法计算速度大幅下降，且在某些情况下计算过程无法收敛。fdpm模型是现有商用电磁暂态仿真模型中计算精度最高、应用最为广泛的模型，相较其他电磁暂态模型，fdpm模型独特地将传播系数与特征阻抗相结合以表达输电线路，从而反应输电线路参数的频变特性。通过计算这些参数在频域下的离散值后，fdpm模型使用有理函数近似与卷积方法得到时域下的计算结果。
6、虽然fdpm模型在合闸过电压计算中展现出了较优的计算精度，但它们依赖于等值电路，从而限制了计算效率。换句话说，输电线路的长度越短，所需要的计算时间步长就越小，从而极大地降低了计算速度。同时，尽管一些学者提出的电磁暂态仿真模型在计算速度方面具有一定优势，但此类算法通常局限于简单的输电线路拓扑结构，不适用于复杂的混合输电线路。因此，亟需开发一种计算速度更快，适用于电缆与架空线混合输电线路的合闸过电压计算算法。
技术实现思路
1、本专利技术提供电缆与架空混合输电线路合闸过电压快速计算方法、系统、设备及其存储介质，基于模域回路理论和数值laplace变换，以解决现有fdpm算法过于依赖等值电路，从而限制计算效率的问题。
2、为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种电缆与架空混合输电线路合闸过电压快速计算方法，包括以下步骤：
4、进行复频域采样，获得复频域采样点，针对复频域采样点，计算电缆与架空混合输电线路的频变串联阻抗矩阵、频变并联导纳矩阵；根据所述电缆与架空混合输电线路的频变串联阻抗矩阵、频变并联导纳矩阵，并结合电压变换矩阵、电流变换矩阵和电报方程得到电缆在模域和复频域下的电压向量、电流向量，以及架空线在模域和复频域下的电压向量、电流向量；获取三相电源在相域和复频域下的等效电压，根据三相电源在相域和复频域下的等效电压，得到相域和复频域下的电缆与架空混合输电线路的边界条件；根据所述相域和复频域下的电缆与架空混合输电线路的边界条件，计算所述电缆在模域和复频域下的电压向量、电流向量中对应的电缆待定系数向量，以及架空线在模域和复频域下的电压向量、电流向量中对应的架空线待定系数向量；根据所述电缆待定系数向量和架空线待定系数向量，并结合所述电缆在模域和复频域下的电压向量、电流向量，以及架空线在模域和复频域下的电压向量、电流向量，得到电缆与架空混合输电线路在任意位置的模域和复频域下的电压；将所述电缆与架空混合输电线路在任意位置的模域和复频域下的电压，通过相模逆变换，转换为电缆与架空混合输电线路在任意位置的相域和复频域下的电压；在所述复频域采样的基础上，将所述电缆与架空混合输电线路在任意位置的相域和复频域下的电压，进行数值laplace逆变换后，得到时域下的电缆与架空混合输电线路合闸过电压。
5、在一些实施方式中，所述频变串联阻抗矩阵包括架空线频变串联阻抗矩阵、交叉互联电缆频变串联阻抗矩阵；所述频变并联导纳矩阵包括架空线频变并联导纳矩阵、交叉互联电缆频变并联导纳矩阵。
6、在一些实施方式中，所述获取三相电源在相域和复频域下的等效电压，具体包括：
7、根据三相电源在相域和时域下的电压，通过laplace变换，得到三相电源在相域和复频域下的等效电压。
8、在一些实施方式中，根据所述电缆与架空混合输电线路的频变串联阻抗矩阵、频变并联导纳矩阵，并结合电压变换矩阵、电流变换矩阵和电报方程得到电缆在模域和复频域下的电压向量、电流向量，以及架空线在模域和复频域下的电压向量、电流向量，具体包括以下步骤：
9、所述频变串联矩阵和频变并联导纳矩阵，通过电压变换矩阵和电流变换矩阵，转换为模域下的频变串联矩阵和频变并联导纳矩阵；将模域下的频变串联矩本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电缆与架空混合输电线路合闸过电压快速计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种电缆与架空混合输电线路合闸过电压快速计算方法，其特征在于，所述频变串联阻抗矩阵包括架空线频变串联阻抗矩阵、交叉互联电缆频变串联阻抗矩阵；所述频变并联导纳矩阵包括架空线频变并联导纳矩阵、交叉互联电缆频变并联导纳矩阵。
3.根据权利要求1所述的一种电缆与架空混合输电线路合闸过电压快速计算方法，其特征在于，所述获取三相电源在相域和复频域下的等效电压，具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种电缆与架空混合输电线路合闸过电压快速计算方法，其特征在于，根据所述电缆与架空混合输电线路的频变串联阻抗矩阵、频变并联导纳矩阵，并结合电压变换矩阵、电流变换矩阵和电报方程得到电缆在模域和复频域下的电压向量、电流向量，以及架空线在模域和复频域下的电压向量、电流向量，具体包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种电缆与架空混合输电线路合闸过电压快速计算方法，其特征在于，所述电缆与架空混合输电线路包括架空线-电缆拓扑结构混合输电线路、电缆-架空线拓扑结
6.根据权利要求5所述的一种电缆与架空混合输电线路合闸过电压快速计算方法，其特征在于，所述架空线-电缆拓扑结构混合输电线路的边界条件包括：
7.根据权利要求5所述的一种电缆与架空混合输电线路合闸过电压快速计算方法，其特征在于，所述电缆-架空线拓扑结构混合输电线路的边界条件包括：
8.一种电缆与架空混合输电线路合闸过电压快速计算系统，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器中运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～7任一项所述电缆与架空混合输电线路合闸过电压快速计算方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～7任一项所述电缆与架空混合输电线路合闸过电压快速计算方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种电缆与架空混合输电线路合闸过电压快速计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种电缆与架空混合输电线路合闸过电压快速计算方法，其特征在于，所述频变串联阻抗矩阵包括架空线频变串联阻抗矩阵、交叉互联电缆频变串联阻抗矩阵；所述频变并联导纳矩阵包括架空线频变并联导纳矩阵、交叉互联电缆频变并联导纳矩阵。
3.根据权利要求1所述的一种电缆与架空混合输电线路合闸过电压快速计算方法，其特征在于，所述获取三相电源在相域和复频域下的等效电压，具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种电缆与架空混合输电线路合闸过电压快速计算方法，其特征在于，根据所述电缆与架空混合输电线路的频变串联阻抗矩阵、频变并联导纳矩阵，并结合电压变换矩阵、电流变换矩阵和电报方程得到电缆在模域和复频域下的电压向量、电流向量，以及架空线在模域和复频域下的电压向量、电流向量，具体包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种电缆与架空混合输电线路合闸过电压快速计算方法，其特征在于，所述电...
【专利技术属性】
技术研发人员：谷博睿，邓军波，李淑蓉，李文博，彭佳，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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