專利名稱：一種同塔多回復雜輸電線路傳輸方程的求解方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)同塔多回復雜輸電線路穩(wěn)態(tài)計算分析領域，具體涉及一種同塔多回輸電線路參數(shù)歸一化的求解方法。
背景技術：
隨著電網(wǎng)建設的快速發(fā)展，輸電線路走廊越來越密集，同塔架設或平行多回輸電線路日益增多，由此產(chǎn)生的復雜交變電磁場環(huán)境可能導致線路之間產(chǎn)生嚴重的三相線路參數(shù)不平衡問題。三相線路參數(shù)不平衡會引起三相電流不對稱，嚴重時會導致一相線路電流值是另一相的數(shù)倍，大大降低線路輸送容量，增大線路損耗，同時容易引起線路零序電流過大，導致零序保護動作，線路跳閘等事故。近年來，由于線路電氣參數(shù)三相不平衡，國內(nèi)發(fā)生過多次多回輸電線路投運失敗，也發(fā)生過多起同塔多回線路中一回輸電線路故障引起相鄰線路保護動作誤跳閘等事故，因而在輸電線路規(guī)劃、設計階段，需重點考慮同塔多回輸電線路三相參數(shù)不平衡問題。多回輸電線路的相序排列方式是直接決定線路三相參數(shù)平衡與否的關鍵因素，進行輸電線路最優(yōu)相序排列是解決輸電線路三相參數(shù)不平衡的有效方法。而傳輸線方程的求解是選擇輸電線路的最優(yōu)相序排列的前提。但是，長期以來，由于多回輸電線路最優(yōu)相序排列涉及領域較多，尤其是對于較復雜的傳輸線路，傳輸方程的求解比較困難，在工程實踐中一直沒有較為有效的分析方法。同塔或相互平行的多回輸電線路在本質(zhì)上是一個存在電磁耦合的多導體傳輸線系統(tǒng)，然而傳統(tǒng)的多導體傳輸線方程適用于求解均勻傳輸線的多導體傳輸線系統(tǒng)，而實際的輸電系統(tǒng)線路布局較復雜，如不同段輸電線路同塔情況不同即同塔回數(shù)發(fā)生變化或由同塔變成不同塔，不同地形所選用塔型不同，不同段導線的線型不同，部·分線路還存在臨近平行或交叉跨越現(xiàn)象，因而不能直接應用傳統(tǒng)的多導體傳輸線方程進行求解。針對這種情況，本發(fā)明提出一種線路參數(shù)歸一化的處理方法來消除傳統(tǒng)的多導體傳輸線方程不能直接應用于求解復雜線路的弊端。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，提出一種同塔多回復雜輸電線路傳輸方程的求解方法，本發(fā)明通過對復雜輸電線路的參數(shù)進行歸一化處理，使傳統(tǒng)多導體傳輸線方程可以應用到同塔多回復雜輸電線路傳輸方程的求解。本發(fā)明的技術問題通過如下技術方案解決，一種同塔多回復雜輸電線路傳輸方程的求解方法，所述求解方法包括如下步驟SI)根據(jù)輸電線路物理參數(shù)不同，分段建立線路模型，所述線路模型包括耦合關系較強的同塔線路模型和耦合關系較弱的非同塔線路模型。步驟SI)中所述物理參數(shù)指同塔情況、導線型號、塔型等。當同塔情況發(fā)生變化，如之前三路同塔現(xiàn)在兩路同塔，或之前兩路同塔現(xiàn)在兩路分開，則應該針對同塔段建立耦合關系較強的同塔線路模型，對分出的部分建立耦合關系較弱的非同塔線路模型。在同塔部分中，導線型號或塔型也可能發(fā)生變化，則其同塔線路模型也應該分段建立。S2)根據(jù)建立的線路模型，求解各回路的分段電氣參數(shù)矩陣，其中，對于非同塔線路模型，求解各回路相應分段的單位長度自電感參數(shù)矩陣和單位長度自電容參數(shù)矩陣，對于同塔線路模型，求解各回路相應分段的單位長度自電感參數(shù)矩陣、單位長度自電容參數(shù)矩陣和單位長度耦合電感參數(shù)矩陣及單位長度耦合電容參數(shù)矩陣。其中，對于非同塔線路模型可以不考慮其他回路對它的電磁影響，對于同塔線路模型，除了考慮各分段回路各相之間的磁場和電場耦合關系外，還需考慮該分段內(nèi)，同塔的其它分段回路與此分段回路之間的磁場和電場的耦合關系。S3)求解各回路的全線路單位長度平均自電感參數(shù)矩陣和單位長度平均自電容參數(shù)矩陣。S4)對各回路進行歸一化處理，將它們等效為長度相同的多導體傳輸線，歸一化處 理后，要求各回路邊界處的解不變，并根據(jù)S2)和S3)的結(jié)果求解各回路全線路歸一化后的單位長度電感參數(shù)矩陣和單位長度電容參數(shù)矩陣。S5)將S4)得出的各回路全線路歸一化后的單位長度電感參數(shù)矩陣和單位長度電容參數(shù)矩陣代入無損耗多導體傳輸線方程，根據(jù)傳輸線各輸電回路的邊界條件，求解同塔多回輸電線路傳輸方程。相對現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明通過對復雜輸電線路的參數(shù)進行歸一化處理，使同塔多回復雜輸電線路可以利用傳統(tǒng)多導體傳輸線方程來求解，從而為選擇同塔多回復雜輸電線路的最優(yōu)相序排列提供理論支持。


圖I為本發(fā)明具體實施例兩回輸電線路分段同塔模型。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述本發(fā)明的一種同塔多回復雜輸電線路傳輸方程的求解方法，包括如下步驟I)根據(jù)輸電線路物理參數(shù)不同，分段建立線路模型，所述線路模型包括耦合關系較強的同塔線路模型和耦合關系較弱的非同塔線路模型。由于實際的輸電系統(tǒng)并不是理論上的均勻傳輸線，不同段輸電線路物理參數(shù)可能不同，所以需分段表示。進行線路分段建模通?？煽紤]的物理參數(shù)包括①同塔情況——即輸電線路同塔的回數(shù)發(fā)生變化或由同塔變成不同塔時，需要進行分段建模；②導線型號；③塔型，一般塔型發(fā)生較大變化時，需要進行分段建模。在一些要求精確計算的時候，可進一步考慮輸電線路周圍的與其平行的線路發(fā)生較大變化的情況，此時，也應進行分段建模。如圖I所示，該輸電系統(tǒng)包括兩回輸電線路回路I和回路II，回路I從A變電站至A ‘變電站，回路II從B變電站至B ‘變電站，其中回路I分為三段，分別是分段11、分段12和分段13，長度分別設為ln、112、I13;回路II也分為三段，分別是分段21、分段22、分段23，長度分別設為121、122、123。其中分段12和分段22同塔雙回，存在較強的電磁耦合關系；其他分段非同塔，耦合關系較弱。
2)根據(jù)建立的線路模型，求解各回路的分段電氣參數(shù)矩陣，其中，對于非同塔線路模型，求解各回路相應分段的單位長度自電感參數(shù)矩陣和單位長度自電容參數(shù)矩陣，對于同塔線路模型，求解各回路相應分段的單位長度自電感參數(shù)矩陣、單位長度自電容參數(shù)矩陣和單位長度耦合電感參數(shù)矩陣及單位長度耦合電容參數(shù)矩陣。本發(fā)明這里主要研究的是無損傳輸系統(tǒng)，也可根據(jù)實際需要，加入輸電線路的電阻和導納的參數(shù)矩陣，在建立好上述線路模型后，這些參數(shù)的求解同于現(xiàn)有技術。對于非同塔段，如分段11、分段13、分段21和分段23，可以不考慮其他回路對它的電磁影響，根據(jù)已有公式直接求出電感和電容參數(shù)矩陣。以分段11為例，L11為分段11的單位長度自電感參數(shù)矩陣(單位mH/km)，表示分段11各相自感及相與相之間的互感K11為分段11的單位長度自電容參數(shù)矩陣(單位nF/km)，表示分段11各相電容及相與相之間的耦合電容。L11和C11可表示如下
^jIlACLn = Luba Lnm Liwc
K-^llCA AlCS A ICC J e IL4BCu — CixbaCilgc
r (1 r
IlCJ ^llCB ^ llCC J其中，下標11表示分段11 ;下標A、B、C表示該分段的A、B、C相。同理，還可以得到分段13、分段21、分段23的單位長度自電感和自電容參數(shù)矩陣Li3> C13-. L21、C21 > L23-. C23O對于回路I和回路II的同塔段，即分段12和分段22，二者存在較強的電磁耦合關系，該分段的單位長度電感參數(shù)矩陣L2(單位1^/1011，1^此處為一6*6階矩陣)和單位長度電容參數(shù)矩陣C2 (單位nF/km，C2此處為一 6*6階矩陣)可表示如下
T ( Z/2 L1 J1L·= ■-;
/ /
\^Π_Ι hn2 J
f C C λ
rI門12IIC2=—
I L/J2 j其中，L12為回路I在分段12處的單位長度自電感參數(shù)矩陣(單位mH/km，L12此處為一 3*3階矩陣，上式中其它子矩陣同于L12，都為一 3*3階矩陣)，用來描述回路I在分段12處各相之間的磁場耦合關系即各相自感及相與相之間的互感A π和L111為該分段回路I與回路II之間的單位長度耦合電感參數(shù)矩陣(單位mH/km)，用來描述兩個回路之間的磁場耦合關系山112為回路II在分段22處的單位長度電感參數(shù)矩陣(單位mH/km)，用來描述回路II在分段22處各相之間的磁場耦合關系。C12為回路I在分段12處的單位長度自電容參數(shù)矩陣(單位nF/km)，用來描述回路I在分段12處各相之間的電場耦合關系即各相電容及相與相之間的耦合電容K1 π和C111為該分段回路I與回路II之間的單位長度耦合電容參數(shù)矩陣(單位nF/km)，用來描述兩個回路之間的電場耦合關系；CII2為回路II在分段22處的單位長度自電容參數(shù)矩陣(單位nF/km)，用來描述回路II在分段22處各相之間的電場耦合關系。L12、L1 、L111 和 L112 矩陣表示如下
權利要求
1.一種同塔多回復雜輸電線路傳輸方程的求解方法，其特征在于，所述求解方法包括如下步驟51)根據(jù)輸電線路物理參數(shù)不同，分段建立線路模型，所述線路模型包括耦合關系較強的同塔線路模型和耦合關系較弱的非同塔線路模型；52)根據(jù)建立的線路模型，求解各回路的分段電氣參數(shù)矩陣，其中，對于非同塔線路模型，求解各回路相應分段的單位長度自電感參數(shù)矩陣和單位長度自電容參數(shù)矩陣，對于同塔線路模型，求解各回路相應分段的單位長度自電感參數(shù)矩陣、單位長度自電容參數(shù)矩陣和單位長度耦合電感參數(shù)矩陣及單位長度耦合電容參數(shù)矩陣；53)求解各回路的全線路單位長度平均自電感參數(shù)矩陣和單位長度平均自電容參數(shù)矩陣；54)對各回路進行歸一化處理，將它們等效為長度相同的多導體傳輸線，歸一化處理后，要求各回路邊界處的解不變，并根據(jù)S2)和S3)的結(jié)果求解各回路全線路歸一化后的單位長度電感參數(shù)矩陣和單位長度電容參數(shù)矩陣；55)將S4)得出的各回路全線路歸一化后的單位長度電感參數(shù)矩陣和單位長度電容參數(shù)矩陣代入無損耗多導體傳輸線方程，根據(jù)傳輸線各輸電回路的邊界條件，求解同塔多回輸電線路傳輸方程。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種同塔多回復雜輸電線路傳輸方程的求解方法，其特征在于，步驟SI)中所述的物理參數(shù)包括同塔情況、導線型號、塔型。
全文摘要
一種同塔多回復雜輸電線路傳輸方程的求解方法，包括如下步驟S1)根據(jù)輸電線路物理參數(shù)不同，分段建立線路模型，所述線路模型包括耦合關系較強的同塔線路模型和耦合關系較弱的非同塔線路模型；S2)根據(jù)建立的線路模型，求解各回路的分段電氣參數(shù)矩陣；S3)求解各回路的全線路單位長度平均自電感參數(shù)矩陣和單位長度平均自電容參數(shù)矩陣；S4)對各回路進行歸一化處理，將它們等效為長度相同的多導體傳輸線；S5)代入無損耗多導體傳輸線方程，根據(jù)傳輸線各輸電回路的邊界條件，求解同塔多回輸電線路傳輸方程。本發(fā)明通過對復雜輸電線路的參數(shù)進行歸一化處理，使同塔多回復雜輸電線路可以利用傳統(tǒng)多導體傳輸線方程來求解。
文檔編號G06F19/00GK102930140SQ20121037794
公開日2013年2月13日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權日2012年9月29日
發(fā)明者趙艷軍, 尹建華, 陳曉科, 路燦, 王剛, 張歡 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學研究院, 西安交通大學