專利名稱：一種同桿并架雙回輸電線路物理模型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域，具體涉及一種同桿并架雙回輸電線路物理 模型的實現(xiàn)方法，也可用于其它類型輸電線路物理模型的實現(xiàn)。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)動態(tài)物理試驗是對繼電保護和自動化裝置進行性能分析和評估的重要 手段，而物理模型是進行動態(tài)物理試驗研究的基礎(chǔ)。迄今，國內(nèi)外針對同桿并架線路的結(jié)構(gòu) 特點，提出了多種動態(tài)物理模型的設(shè)計方案，包括基于“六角形”電抗器的同桿雙回線路模 型(見吳國瑜.電力系統(tǒng)仿真.水利電力出版社，1987)、基于三個互感電抗器的同桿雙回 線路模型(見甘良杰.電力系統(tǒng)動態(tài)模擬裝置中同桿雙回線的模擬.電力系統(tǒng)及其自動 化學(xué)報，1991，3(2)，60-65)、零序電流互感器二次接入阻抗的同桿雙回線路模型(見付育 穎，嚴干貴，戴武昌，等.500kV同桿并架雙回線路的動態(tài)物理模型，吉林電力，2006，34 (2)， 11-13)。但上述幾種模型都是對實際的同桿并架線路進行了簡化，難以真實反映同桿并架 線路故障時的電氣量變化特性。專利“一種同桿并架雙回輸電線路物理模型的構(gòu)建方法”提 出了一種基于公共阻抗的模型設(shè)計方法。該方法可以有效克服原有方法存在的模擬誤差較 大的缺陷，更準確地反映同桿并架線路的電氣量變化過程。但是該方法使用的互感器很多， 互補償阻抗為純電感現(xiàn)有的制造工藝無法實現(xiàn)，模型中的兩個零序互感器所要帶的負載很 大，在短路情況下，可能導(dǎo)致鐵芯飽和，導(dǎo)致公共模擬阻抗產(chǎn)生較大誤差，另外模型中的互 感器都是理想互感器但是實際運用的所有互感器都存在著不可忽略漏抗。因此，專利“一種 同桿并架雙回輸電線路物理模型的構(gòu)建方法”只是從原理上提出了一種構(gòu)建方法，要真正 的實現(xiàn)還必須進行改進。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于將一種同桿并架雙回輸電線路物理模型的構(gòu)建方法實用 化，提供一種新的同桿并架雙回輸電線路物理模型，用以使互感器更少，互補償阻抗不為純 電抗，易于制造，零序互感器所帶負載外移，抗短路時鐵芯飽和，并使模擬精度更高。所述同桿并架雙回輸電線路物理模型，采用i、k分別表示兩回線的六相線路A、B、 C、D、E和F中的任一相，且i不等于k，公共阻抗為Mmin、互補償阻抗為Zik和每條輸電線路 自補償阻抗為Zi,輸電線路自阻抗、各相間互阻抗、等值地線自阻抗及等值地線和輸電線的 互感都由大地回路對自阻抗、互阻抗的等值深度和大地電阻所表征，對于分裂的輸電導(dǎo)線 通過等值半徑表征，地線的互感影響歸算于各相自阻抗和各相間互阻抗，其特征為在A相線路中，第一零序互感器的第I組原方依次與自補償阻抗Za、第三至第五互 感器的原方、互補償阻抗ZAE、ZAF串聯(lián)；在B相線路中，第一零序互感器的第II組原方依次與自補償阻抗Zb、第六和七互 感器的原方、互補償阻抗ZAB、ZBD、Zbf串聯(lián)；在C相線路中，第一零序互感器的第III組原方依次與自補償阻抗Ζ。、第八至十互感器的原方、互補償阻抗ZAC、ZBC串聯(lián)；在D相線路中，第二零序互感器的第III組原方依次與自補償阻抗ZD、第十一至第 十三互感器的原方、互補償阻抗ZAD、Zm串聯(lián)；在E相線路中，第二零序互感器的第II組原方依次與自補償阻抗Ze、第十四至第 十五互感器的原方、互補償阻抗ZDE、ZBE、Z。E串聯(lián)；在F相線路中，第二零序互感器的第I組原方依次與自補償阻抗Zf、第十六至第 十七互感器的原方、互補償阻抗ZDF、ZEF、Z。F串聯(lián)；第三互感器的副方與互補償阻抗Zab并聯(lián)；第四互感器的副方與互補償阻抗ZA。并聯(lián)；第五互感器的副方與互補償阻抗Zad并聯(lián)；第六互感器的副方與互補償阻抗ZB。并聯(lián)；第七互感器的副方與互補償阻抗Zbe并聯(lián)；第八互感器的副方與互補償阻抗Zm并聯(lián)；第九互感器的副方與互補償阻抗Z。E并聯(lián)；第十互感器的副方與互補償阻抗Z。F并聯(lián)；第十一互感器的副方與互補償阻抗Zde并聯(lián)；第十二互感器的副方與互補償阻抗Zdf并聯(lián)；第十三互感器的副方與互補償阻抗Zbd并聯(lián)；第十四互感器的副方與互補償阻抗Zef并聯(lián)；第十五互感器的副方與互補償阻抗Zae并聯(lián)；第十六互感器的副方與互補償阻抗Zaf并聯(lián)；第十七互感器的副方與互補償阻抗Zbf并聯(lián)；第一零序互感器與第二零序互感器的副方并聯(lián)后，首端為物理模型地線的首端， 末端和公共阻抗Mmin串聯(lián)；第一、第二零序互感器和第一至第十七互感器的同名端都在同一側(cè)，且變比均為 1 I0本實用新型結(jié)合了同桿并架雙回線所有的自感和互感，所構(gòu)建的模型能夠全面真 實地反映各相間互感和每相的自感，很好地解決了以前模型只能反映兩回線間零序互感及 模擬實際不換位時的不對稱線路時存在較大誤差的問題。同時該構(gòu)建方法考慮了互感器的 漏抗，互感器的數(shù)量，零序互感器帶負載能力等多方面的實際問題，具有很強的實用意義。

圖1為按照本實用新型所構(gòu)建的一種物理模型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-第一零序互感器，2-第二零序互感器，3-第三互感器，4-第四互感器， 5-第五互感器，6-第六互感器，7-第七互感器，8-第八互感器，9-第九互感器，10-第十互 感器，11-第i^一互感器，12-第十二互感器，13-第十三互感器，14-第十四互感器，15-第 十五互感器，16-第十六互感器，17-第十七互感器，18-第一零序互感器第I組，19-第一零 序互感器第II組，20-第一零序互感器第III組，21-第二零序互感器第I組，22-第二零序 互感器第II組，23-第二零序互感器第III組，24-自補償阻抗ZA，25-互補償阻抗Zae，26-互補償阻抗Zaf，27-自補償阻抗Zb，28-互補償阻抗Zab，29-互補償阻抗Zbd，30-互補償阻抗 Zbf，31-自補償阻抗Z。，32-互補償阻抗ZAe，33-互補償阻抗ZBe，34-公共阻抗Mmin，35-自補 償阻抗ZD，36-互補償阻抗Zad，37-互補償阻抗Zm，38-自補償阻抗ZE，39-互補償阻抗Zde， 40-互補償阻抗Zbe，41-互補償阻抗Z。e，42-自補償阻抗Zf，43-互補償阻抗Zdf，44-互補償 阻抗Zef，45-互補償阻抗ZeF，46-地線。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型進一步說明如圖1中所示，本實用新型根據(jù)同桿并 架雙回輸電線路每相線在自感和每兩相線間的互感，構(gòu)建公共阻抗物理模型。下面以兩回 線六相為例更加詳細說明本實用新型，但以下實施例僅是說明性的，本實用新型并不受這 些實施例的限制，它可以適用于其它多回線多相的其它情形。本實用新型涉及較多的模型參數(shù)計算，主要包括每條輸電線路的自阻抗Si,等 值地線自阻抗G，各相間的互阻抗Mik，等值地線和各輸電線間的互感W，歸算后各相自阻抗 S' i，歸算后各相間互阻抗為M' ik，公共阻抗Mmin，互補償阻抗Z' ik，考慮制造工藝后的互 補償阻抗Zik，考慮互感器漏抗和制造工藝后自補償阻抗Zi,其中，i、k分別表示兩回線的六 相A、B、C、D、E和F中的任一相。下述舉一例予以說明各個參數(shù)的計算方法。1.根據(jù)同桿并架雙回輸電線路桿塔的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)以及導(dǎo)線及大地的電氣參數(shù)， 計算每條輸電線路的自阻抗Si,等值地線自阻抗G，各相間的互阻抗Mik，等值地線和各輸電 線間的互感W;1. 1預(yù)備計算計算輸電線路自阻抗、各相間互阻抗、等值地線自阻抗及等值地線和輸電線的互 感都必須考慮大地回路的影響。大地回路對自阻抗、互阻抗的影響主要是通過等值深度和 大地電阻來反映的，等值深度的計算公式為上式中，P表示大地電阻率，單位為Ω ·πι; ·輸電頻率，單位為Hz。大地電阻re，單位為Ω /km,其計算公式為re = 9. 87*f*l(T4 ( Ω /km)對于f = 50Hz時，大地電阻re約為0. 05 Ω /km。對于分裂的輸電導(dǎo)線，現(xiàn)在工程中一般都是運用鋼芯鋁線，其等值半徑計算公式 為Ds = (0. 77 0. 9) *r (m)上式中，r表示輸電導(dǎo)線的半徑，單位為m。對于η分裂的分裂導(dǎo)線，其自幾何間距的計算公式如下η = 2 時= √Ds*d (m)η = 3 時= 3√Ds* d2 (m)η = 4 時= 4√4*Ds*d3 (m)上式中，d表示分裂導(dǎo)線的分離間距，單位為m。[0049]1. 2輸電線路自阻抗和互阻抗的計算輸電線路的自阻抗和互阻抗計算中都應(yīng)該納入大地回路的影響，因此輸電線線路 的自阻抗和互阻抗的計算公式分別如下Si = [Rs/n+re+j0. 1445*lg(De/Dsb)]*l (Ω)Mik = [re+j0. 1445*lg (De/Dik) ] *1 ( Ω )上式中，艮表示單位長度輸電導(dǎo)線的直流電阻，單位為 /1011諷1;表示輸電線士和 k的空間間距，1為輸電線路的長度，單位為km。1. 3等值地線及等值地線與輸電線路互感的計算地線的自阻抗及地線與輸電線路的互阻抗也應(yīng)該納入大地回路的影響，因此地線 的自阻抗和地線與輸電線路互阻抗的計算公式分別如下G = [Rg+re+j0. 1445*lg (De/Dsg) ] *1 ( Ω )W = [re+j0. 1445*lg (De/DL_g) ] *1 ( Ω )上式中，Rg表示單位長度架空地線的直流電阻，單位為Ω/km;式中的地線的自幾 何間距Dsg和輸電線路的計算方法一致。Dpg為線路和地線的互幾何間距。DL_g=pAg*DBg*DCg上式中，DAg表示A相輸電線路和架空地線的空間間距；DBg表示B相輸電線路和架 空地線的空間間距；Dcg表示C相輸電線路和架空地線的空間間距。在實際線路中一般地線多為兩根，此時計算地線自阻抗和地線與輸電線路互阻抗 的計算公式不變，只是公式中的地線電阻應(yīng)改為R' g = Rg/2，地線的自幾何間距應(yīng)改為
Dsg = ^Dsg *dglg2 (dglg2為地線gl和地線g2的間距)，地線和輸電線路的5幾何間距應(yīng)改為 D'L.g = pAgl * DBgl *Dcgl *DAg2 *Dm *Dcg2 (DAgl 為地線 gl 和 A 相輸電導(dǎo)線的間距；DBgl 為
地線gl和B相輸電導(dǎo)線的間距；Dcgl為地線gl和C相輸電導(dǎo)線的間距；DAg2為地線g2和A 相輸電導(dǎo)線的間距；Dbs2為地線g2和B相輸電導(dǎo)線的間距；Dcg2為地線g2和C相輸電導(dǎo)線 的間距；)。2.將地線的互感影響歸算到各相自阻抗和各相間互阻抗；計算歸算后各相自阻 抗S' i各相間等值互阻抗M' ik；因為在制造模型時，一般不設(shè)置專門地線，因此需要把地線對線路互感的影響歸 算到線路自阻抗和互阻抗中，其歸算公式為S' i = Si-WVG (Ω)M' ik = Mik-ff2/G (Ω)3.在互阻抗M' ik中，以最小的一個互阻抗作為公共阻抗Mmin，并計算出各互阻抗 大于公共阻抗的互補償阻抗Zik ；3. 1經(jīng)過修正后的互阻抗已經(jīng)包含地線對線路的影響，在修正后的M' ^中找出最 小的作為公共阻抗M' min。3. 2互補償阻抗計算互補償阻抗計算公式為Z' ik = M' ik_M' min (Ω)上式計算所得的互補償阻抗Z' ik為純電感。純電感的時間常數(shù)為無窮大，現(xiàn)有電感的制造工藝的時間常數(shù)最大也只能達到80ms左右。因此，構(gòu)建模型時必須考慮這一實 際制造工藝的影響。為了方便設(shè)計，將Z' ik中最大的一個互補償阻抗Z' _按照某一固 定時間常數(shù)τ (一般情況τ可取70ms)來設(shè)計，并用下式計算電感中的電阻分量R R = Z' ω3Χ/τ (Ω)確定R后，為了設(shè)計方便，在實際制造互補償阻抗的電阻分量均以R來制造，這就 使得所有的互補償阻抗的時間常數(shù)均會小于或等于τ。此時互補償阻抗Zik為Zik = R+Z' ik(Q)3. 2公共阻抗的修正物理模型中每兩相間的互阻抗為公共阻抗加上這兩相間的互補償阻抗，在3. 1步 中互補償阻抗增加了電阻R，而實際每兩相間的互阻抗為恒定不變，因此公共阻抗必須減少 電阻R。故公共阻抗應(yīng)修正為Mfflin = M' min_R (Ω)4.根據(jù)計算出的各個互補償阻抗及公共阻抗計算出每條輸電線路自補償阻抗 Zi;自補償阻抗計算公式為Z/ =S',- Mmin — Σ _ “ * XT (Ω)上式中Xt表示互感器的漏抗，η表示串入i相電路的互感器個數(shù)。(5)利用上述參數(shù)搭建物理模型。根據(jù)上述計算的參數(shù)，可以構(gòu)建如圖1所示的輸電線路物理模型，圖中A，B, C，D， E，F(xiàn)表示兩回線路的六相，N表示模型中的等效地線式表示自補償阻抗(i代表六相中的 任意一相，如果i為A時即Za代表A相的自補償阻抗)；Zik表示第i相和第k相間的互補 償阻抗(i，k分別代表六相中的任意一相且i不等于k，如i為A相，k為D相，則Zad表示A 相和D相間的互補償阻抗)；表示兩個零序互感器1、2，零序互感器原方的三個繞組I、II、 III。零序互感器和第一至第十七互感器的同名端都在同一側(cè)，且變比均為1 1。如圖1所示，在A相線路中，第一零序互感器的第I組18原方依次與自補償阻抗 ZA24、第三至第五互感器3、4、5的原方、互補償阻抗Zae25、Zaf26串聯(lián)；在B相線路中，第一零序互感器的第II組19原方依次與自補償阻抗&27、第六和 七互感器6、7的原方、互補償阻抗Zab28、Zbd29、Zbf30串聯(lián)；在C相線路中，第一零序互感器的第III組20原方依次與自補償阻抗Zc31、第八 至十互感器8、9、10的原方、互補償阻抗ZAe32、ZBe33串聯(lián)；在D相線路中，第二零序互感器的第III組23原方依次與自補償阻抗ZD35、第十一 至第十三互感器11、12、13的原方、互補償阻抗Ζλ^Θ,Ζ^ 串聯(lián)；在E相線路中，第二零序互感器的第II組22原方依次與自補償阻抗ZE38、第十四 至第十五互感器14、15的原方、互補償阻抗ZDE39、ZBE40、ZeE41串聯(lián)；在F相線路中，第二零序互感器的第I組21原方依次與自補償阻抗ZF42、第十六 至第十七互感器16、17的原方、互補償阻抗ZDF43、ZEF44、ZeF45串聯(lián)；第三互感器3的副方與互補償阻抗Za^S并聯(lián)；第四互感器4的副方與互補償阻抗Zac32并聯(lián)；[0092]第五互感器5的副方與互補償阻抗Zi^e并聯(lián)；第六互感器6的副方與互補償阻抗Zb。33并聯(lián)；第七互感器7的副方與互補償阻抗Zbe40并聯(lián)；第八互感器8的副方與互補償阻抗Zm37并聯(lián)；第九互感器9的副方與互補償阻抗Z。e41并聯(lián)；第十互感器10的副方與互補償阻抗Z。f45并聯(lián)；第十一互感器11的副方與互補償阻抗Zde39并聯(lián)；第十二互感器12的副方與互補償阻抗Zdf43并聯(lián)；第十三互感器13的副方與互補償阻抗Zbd29并聯(lián)；第十四互感器14的副方與互補償阻抗Zef44并聯(lián)；第十五互感器15的副方與互補償阻抗Zae25并聯(lián)；第十六互感器16的副方與互補償阻抗Zaf26并聯(lián)；第十七互感器17的副方與互補償阻抗Zbf30并聯(lián)；第一零序互感器1與第二零序互感器2的副方并聯(lián)后，首端為物理模型地線46的 首端，末端和公共阻抗Mmin34串聯(lián)；以上所述為本實用新型的較佳實施例而已，但本實用新型不應(yīng)該局限于該實施例 和附圖所公開的內(nèi)容。所以凡是不脫離本實用新型所公開的精神下完成的等效或修改，都 落入本實用新型保護的范圍。
權(quán)利要求一種同桿并架雙回輸電線路物理模型，采用i、k分別表示兩回線的六相線路A、B、C、D、E和F中的任一相，且i不等于k，公共阻抗為Mmin、互補償阻抗為Zik和每條輸電線路自補償阻抗為Zi，輸電線路自阻抗、各相間互阻抗、等值地線自阻抗及等值地線和輸電線的互感都由大地回路對自阻抗、互阻抗的等值深度和大地電阻表示，對于分裂的輸電導(dǎo)線通過等值半徑表示，地線的互感影響歸算于各相自阻抗和各相間互阻抗，其特征為在A相線路中，第一零序互感器的第I組(18)原方依次與自補償阻抗ZA(24)、第三至第五互感器(3、4、5)的原方、互補償阻抗ZAE(25)、ZAF(26)串聯(lián)；在B相線路中，第一零序互感器的第II組(19)原方依次與自補償阻抗ZB(27)、第六和七互感器(6、7)的原方、互補償阻抗ZAB(28)、ZBD(29)、ZBF(30)串聯(lián)；在C相線路中，第一零序互感器的第III組(20)原方依次與自補償阻抗ZC(31)、第八至十互感器(8、9、10)的原方、互補償阻抗ZAC(32)、ZBC(33)串聯(lián)；在D相線路中，第二零序互感器的第III組(23)原方依次與自補償阻抗ZD(35)、第十一至第十三互感器(11、12、13)的原方、互補償阻抗ZAD(36)、ZCD(37)串聯(lián)；在E相線路中，第二零序互感器的第II組(22)原方依次與自補償阻抗ZE(38)、第十四至第十五互感器(14、15)的原方、互補償阻抗ZDE(39)、ZBE(40)、ZCE(41)串聯(lián)；在F相線路中，第二零序互感器的第I組(21)原方依次與自補償阻抗ZF(42)、第十六至第十七互感器(16、17)的原方、互補償阻抗ZDF(43)、ZEF(44)、ZCF(45)串聯(lián)；第三互感器(3)的副方與互補償阻抗ZAB(28)并聯(lián)；第四互感器(4)的副方與互補償阻抗ZAC(32)并聯(lián)；第五互感器(5)的副方與互補償阻抗ZAD(36)并聯(lián)；第六互感器(6)的副方與互補償阻抗ZBC(33)并聯(lián)；第七互感器(7)的副方與互補償阻抗ZBE(40)并聯(lián)；第八互感器(8)的副方與互補償阻抗ZCD(37)并聯(lián)；第九互感器(9)的副方與互補償阻抗ZCE(41)并聯(lián)；第十互感器(10)的副方與互補償阻抗ZCF(45)并聯(lián)；第十一互感器(11)的副方與互補償阻抗ZDE(39)并聯(lián)；第十二互感器(12)的副方與互補償阻抗ZDF(43)并聯(lián)；第十三互感器(13)的副方與互補償阻抗ZBD(29)并聯(lián)；第十四互感器(14)的副方與互補償阻抗ZEF(44)并聯(lián)；第十五互感器(15)的副方與互補償阻抗ZAE(25)并聯(lián)；第十六互感器(16)的副方與互補償阻抗ZAF(26)并聯(lián)；第十七互感器(17)的副方與互補償阻抗ZBF(30)并聯(lián)；第一零序互感器(1)與第二零序互感器(2)的副方并聯(lián)后，首端為物理模型地線(46)的首端，末端和公共阻抗Mmin(34)串聯(lián)；第一、第二零序互感器(1、2)和第一至第十七互感器(1～17)的同名端都在同一側(cè)，且變比均為1∶1。
專利摘要一種同桿并架雙回輸電線路物理模型，采用i、k分別表示兩回線的六相線路A、B、C、D、E和F中的任一相，在A相線路中，第一零序互感器的第I組(18)原方依次與自補償阻抗ZA(24)、第三至第五互感器(3、4、5)的原方、互補償阻抗ZAE(25)、ZAF(26)串聯(lián)；在B相線路中，第一零序互感器的第II組(19)原方依次與自補償阻抗ZB(27)、第六和七互感器(6、7)的原方、互補償阻抗ZAB(28)、ZBD(29)、ZBF(30)串聯(lián)。本實用新型將基于公共互阻抗的物理模型構(gòu)建結(jié)構(gòu)實用化，可有效克服現(xiàn)有同桿并架雙回輸電線路物理模型的缺陷，可模擬某一段不換位線路的實際不對稱情況，同時也能很精確的模擬同桿并架雙回輸電線路的各種跨線故障。
文檔編號G01R31/08GK201639294SQ20102003930
公開日2010年11月17日 申請日期2010年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月5日
發(fā)明者劉毅, 葉龐琪, 夏勇軍, 尹項根, 張侃君, 張哲 , 汪鵬, 胡剛, 董永德, 鄧星, 陳衛(wèi), 陳德樹 申請人:湖北省電力試驗研究院;華中科技大學(xué)