CN103795074B - 根据电流相位角及幅值调整输电线路导线相序排列的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种根据电流相位角及幅值调整输电线路导线相序排列的方法，解决了由于现有输电线路的三相电流不平衡度加剧的问题。本发明是根据单回、同塔双回输电线路所使用塔型和实际线路的长度，利用电磁暂态计算方法建立计算模型，进行仿真计算。编写全周傅立叶数据分析程序，将仿真计算中电流离散数据进行傅立叶全周滤波，滤出A、B、C三相基波电流幅值以及相角，分别计算基波正、负、零序电流幅值及相角，计算出A、B、C三相之间的角度差；利用基波正序幅值及A、B、C三相之间的角度差，计算出电流相位、幅值不平衡度。控制计算所得电流相位、幅值不平衡度小于5%。克服了变电站的母线和输电线路零序保护的误动作，保障了电网的安全运行。

Description

根据电流相位角及幅值调整输电线路导线相序排列的方法

技术领域

 本发明涉及一种根据电流相位角及幅值来调整输电线路导线相序排列的方法，适用于对变电站的多回输电线路的输电导线进行合理的相序排列，使变电站全站电流的不平衡度降到最小。

背景技术

随着用电负荷的快速增长，电网中出现大量的短距离的单回输电线路和同塔双回输电线路，这些短距离的输电线路普遍采用不换位架设的方式，使三相电流不平衡度加剧，导致变电站的母线和输电线路零序保护的误动作频繁发生，影响到了电网的安全运行。纠其原因：一是按照输电线路的设计要求，在输电线路全线小于100公里时不进行换位，这些不进行换位的短（或超短）线路增加太多；二是多条单回和同塔双回不换位线路相继投入运行的影响；这两个原因直接造成部分输电线路电气参数不对称，进而导致三相电流不平衡度增大。

发明内容

本发明提供了一种根据电流相位角及幅值调整输电线路导线相序排列的方法，解决了由于现有输电线路的三相电流不平衡度加剧，导致变电站的母线保护和输电线路零序保护的误动作频繁发生的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种根据电流相位角及幅值调整输电线路导线相序排列的方法，包括以下步骤：

第一步、先选定准备调整导线相序的输电线路回路；

第二步、根据选定回路的输电线路的实际线路长度、所使用的塔型和输电线路的相序排列，建立选定回路输电线路的不平衡电流仿真计算模型；

第三步、根据第二步建立的不平衡电流仿真计算模型，计算出不平衡A相电流的基波电流幅值及相位角，计算方法为：设每周期采样N个点，则一个周期内各点采样点分别为0，1，…，N-1，对应的采样值就是这些点上的i(t)电流值i(0)，i(1)，…，i(N-1)，根据以下傅立叶变换公式：

其中：

T_s——采样间隔，与采样频率f_s的关系为T_s=1/f_s；

ωT_s——一个采样间隔对应的相位角，ωT_s=2π/N；

N——一个周期采样的点数；

求出基波的正弦系数后，则基波分量的复数形式为：

幅值为：

相位角为：

以上方法可求得单相基波电流的幅值和相位角，同样方法可以求得三相中的B相和C相基波电流的幅值和相位角；

第四步、计算出选定回路的输电线路的基波正、负、零序电流，计算方法如下：

其中：a=e ^j120°为矢量运算因子；

第五步、根据第三步计算出的三相基波电流的幅值和A、B、C三相之间的电流相位角的角度差，计算出选定回路的输电线路的电流相位、基波电流的幅值的不平衡度，其计算公式如下：

I _bph2=θ_Imax/θ_j×100%；

I _bph0=3I₀/（|I_a|+|I_b|+|I_c|）×100%；

式中：

I _bph2为电流相位不平衡度；

I _bph0为电流幅值不平衡度；

θ_Imax为经过滤波的三相正序电流相位角与θ_j最大偏差；

θ_j为基准相位角120°；

|I_a|、|I_b|、|I_c|为正序电流幅值；

3I₀为经过滤波的零序电流幅值；

第六步、若第五步计算得到的电流相位不平衡度I _bph2和电流幅值不平衡度I _bph0有一项大于或等于5%，则改变选定回路的输电线路的相序排列，重复上述第二步到第五步的步骤，直到计算出的电流相位不平衡度I _bph2和电流幅值不平衡度I _bph0均小于5%为止，这时所选定的输电线路的相序排列为调整到位的选定回路的输电线路的相序排列。

本发明解决了现有的变电站全站由于单回输电线路和双回输电线路由于导线相序排列不合理导致的输电系统三相电流不平衡，为变电站全站所有输电线路的导线相序的最佳排列提供了一种简单实用的调整方法，克服了变电站的母线和输电线路零序保护的误动作，保障了电网的安全运行。

具体实施方式

下面对本发明进行详细说明：

一种根据电流相位角及幅值调整输电线路导线相序排列的方法，包括以下步骤：

第一步、先选定准备调整导线相序的输电线路回路；

第二步、根据选定回路的输电线路的实际线路长度、所使用的塔型和输电线路的相序排列，建立选定回路输电线路的不平衡电流仿真计算模型；

第三步、根据第二步建立的不平衡电流仿真计算模型，计算出不平衡A相电流的基波电流幅值及相位角，计算方法为：设每周期采样N个点，则一个周期内各点采样点分别为0，1，…，N-1，对应的采样值就是这些点上的i(t)电流值i(0)，i(1)，…，i(N-1)，根据以下傅立叶变换公式：

其中：

T_s——采样间隔，与采样频率f_s的关系为T_s=1/f_s；

ωT_s——一个采样间隔对应的相位角，ωT_s=2π/N；

N——一个周期采样的点数；

求出基波的正弦系数后，则基波分量的复数形式为：

幅值为：

相位角为：

以上方法可求得单相基波电流的幅值和相位角，同样方法可以求得三相中的B相和C相基波电流的幅值和相位角；

第四步、计算出选定回路的输电线路的基波正、负、零序电流，计算方法如下：

其中：a=e ^j120°为矢量运算因子；

第五步、根据第三步计算出的三相基波电流的幅值和A、B、C三相之间的电流相位角的角度差，计算出选定回路的输电线路的电流相位、基波电流的幅值的不平衡度，其计算公式如下：

I _bph2=θ_Imax/θ_j×100%；

I _bph0=3I₀/（|I_a|+|I_b|+|I_c|）×100%；

式中：

I _bph2为电流相位不平衡度；

I _bph0为电流幅值不平衡度；

θ_Imax为经过滤波的三相正序电流相位角与θ_j最大偏差；

θ_j为基准相位角120°；

|I_a|、|I_b|、|I_c|为正序电流幅值；

3I₀为经过滤波的零序电流幅值；

第六步、若第五步计算得到的电流相位不平衡度I _bph2和电流幅值不平衡度I _bph0有一项大于或等于5%，则改变选定回路的输电线路的相序排列，重复上述第二步到第五步的步骤，直到计算出的电流相位不平衡度I _bph2和电流幅值不平衡度I _bph0均小于5%为止，这时所选定的输电线路的相序排列为调整到位的选定回路的输电线路的相序排列。

本发明是根据单回、同塔双回输电线路所使用塔型和实际线路的长度，利用电磁暂态计算方法建立计算模型，进行仿真计算。编写全周傅立叶数据分析程序，将仿真计算中电流离散数据进行傅立叶全周滤波，滤出A、B、C三相基波电流幅值以及相角，分别计算基波正、负、零序电流幅值及相角，计算出A、B、C三相之间的角度差；利用基波正序幅值及A、B、C三相之间的角度差，计算出电流相位、幅值不平衡度。如计算所得电流相位、幅值不平衡度大于5%，则对输电线路的相序排列进行调整，直到计算结果小于5%，即可得到输电线路的最优相序排列。

Claims (1)

1.一种根据电流相位角及幅值调整输电线路导线相序排列的方法，包括以下步骤：

第一步、先选定准备调整导线相序的输电线路回路；

第二步、根据选定回路的输电线路的实际线路长度、所使用的塔型和输电线路的相序排列，建立选定回路输电线路的不平衡电流仿真计算模型；

第三步、根据第二步建立的不平衡电流仿真计算模型，计算出不平衡A相电流的基波电流幅值及相位角，计算方法为：设每周期采样N个点，则一个周期内各点采样点分别为0，1，…，N-1，对应的采样值就是这些点上的i(t)电流值i(0)，i(1)，…，i(N-1)，根据以下傅立叶变换公式：

其中：

T_s——采样间隔，与采样频率f_s的关系为T_s=1/f_s；

ωT_s——一个采样间隔对应的相位角，ωT_s=2π/N；

N——一个周期采样的点数；

求出基波的正弦系数后，则基波分量的复数形式为：

幅值为：

相位角为：

以上方法可求得单相基波电流的幅值和相位角，同样方法可以求得三相中的B相和C相基波电流的幅值和相位角；

第四步、计算出选定回路的输电线路的基波正、负、零序电流，计算方法如下：

其中：a=e ^j120°为矢量运算因子；

第五步、根据第三步计算出的三相基波电流的幅值和A、B、C三相之间的电流相位角的角度差，计算出选定回路的输电线路的电流相位、基波电流的幅值的不平衡度，其计算公式如下：

I _bph2=θ_Imax/θ_j×100%；

I _bph0=3I₀/（|I_a|+|I_b|+|I_c|）×100%；

式中：

I _bph2为电流相位不平衡度；

I _bph0为电流幅值不平衡度；

θ_Imax为经过滤波的三相正序电流相位角与θ_j最大偏差；

θ_j为基准相位角120°；

|I_a|、|I_b|、|I_c|为正序电流幅值；

3I₀为经过滤波的零序电流幅值；

第六步、若第五步计算得到的电流相位不平衡度I _bph2和电流幅值不平衡度I _bph0有一项大于或等于5%，则改变选定回路的输电线路的相序排列，重复上述第二步到第五步的步骤，直到计算出的电流相位不平衡度I _bph2和电流幅值不平衡度I _bph0均小于5%为止，这时所选定的输电线路的相序排列为调整到位的选定回路的输电线路的相序排列。