CN107525971A - 分段绝缘地线的线路零序参数测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分段绝缘地线的线路零序参数测量方法，包括确定分段绝缘地线的接地设计；建立模拟卡松线路；建立线路零序参数的状态方程，通过测量装置采集被测线路的电压电流数据，将采集数据处理后代入方程中获得分段绝缘地线的线路零序参数。相比现有技术，本发明实现了对分段绝缘地线的线路零序参数的准确测量，有效提高结果精度。

Description

分段绝缘地线的线路零序参数测量方法

技术领域

本发明涉及输电线路参数测量技术，尤其涉及一种分段绝缘地线的线路零序参数测量方法。

背景技术

电力系统要安全、经济、稳定运行，就必须要掌握准确的线路参数，这是进行正确继电保护整定和潮流计算的前提，这些参数包括零序参数，如果计算采用的参数不准确，有可能算得错误的短路电流，影响设备的绝缘；或者继保整定出错，使得继保装置误动作；或者在电力系统稳定性分析中得出错误的结果。

确定输电线路零序参数的测量受到很多因素的影响，理论计算的精度无法满足工程要求。本发明通过建立模拟卡松线路模型，进行分段绝缘地线的线路零序参数的准确测量。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种分段绝缘地线的线路零序参数测量方法，实现了对分段绝缘地线的线路零序参数的准确测量，有效提高结果精度。

技术方案：本发明所述的分段绝缘地线的线路零序参数测量方法，其特征在于：包括下述步骤，

(1)确定分段绝缘地线的接地设计：分段绝缘地线采用复合地线光缆并全线接地间隙绝缘，绝缘地线对地绝缘电压控制在500V左右；导线采用钢脚线并分段绝缘，双回线部分限制在6km以下，单回线部分限制在10km以下；

(2)建立模拟卡松线路：在满足卡松线路设定条件下，用虚拟的导线模拟大地中的零序电流返回路径，该虚拟导线位于架空线的下方；其中，导线每单位长度的自感为式中L为自感，D_s为导线的自几何均距l为导线长度，r为导线半径；平行导线之间的互感为式中M为互感，D为导线轴间距，l为导线长度；

(3)建立线路零序参数的状态方程，通过测量装置采集被测线路的电压电流数据，将采集数据处理后代入方程中获得分段绝缘地线的线路零序参数。

其中，在单导线-大地回路系统的模拟卡松线路中，单导线中通过的零序电流为I₀；

处理后得零序电压式中R_a为单导线单位长度的电阻，R_e为大地的电阻，D_ae为虚拟导线与架空线的距离，D_ee为虚拟导线的自几何均距，D_s为导线的自几何均距；

零序自阻抗式中D_e为虚拟导线的深度其中ρ_e为大地的电阻率，f为大地的频率。

其中，在三相带地输电线-大地回路系统的模拟卡松线路中，每相导线中通过的零序电流为I₀；

处理后得零序自阻抗式中R_a为单导线单位长度的电阻，R_e为大地的电阻，D_e为虚拟导线的深度，D_st为三相导线组的自几何均距其中D_s为导线的自几何均距，D_abc为三相导线的互几何均距其中D_ab、D_bc、D_ca分别为AB相线路、BC相线路、CA相线路之间的距离；

零序阻抗式中Z_sg为三相导线与地线间的互阻抗其中R_e为大地的电阻，D_e为虚拟导线的深度，k为调节系数，D_sg为三相导线与地线之间的互几何均距其中D_ag、D_bg、D_cg分别为ABC相线路与地线之间的距离；式中Z_g为地线的自阻抗其中地线的电阻为R_g为地线的电阻，D_g为地线的深度。

有益效果：与现有技术相比，本发明实现了对分段绝缘地线的线路零序参数的准确测量，有效提高结果精度。

附图说明

图1为本发明的分段绝缘地线的结构示意图；

图2-1为本发明的单导线-大地回路系统的结构示意图；

图2-2为本发明的用虚拟导线模拟大地的单导线-大地回路系统的结构示意图；

图3-1为本发明的三相带地输电线-大地回路系统的结构示意图；

图3-2为本发明的用虚拟导线模拟大地的三相带地输电线-大地回路系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

线路流过零序电流时，由于三相零序电流大小相等、相位相同，因此必须借助大地和架空线路作为通路，由于大地中零序电流的分布难以精确计算，所以要对三相导线的零序阻抗进行精确计算也是很困难的。一般在零序阻抗计算中，采用卡松(Carson)线路进行模拟。卡松线路的假定条件：1、导线足够长；2、大地体积为无限大，且具有均匀的电阻率；3、导线档距远大于导线直径。

在卡松线路中，用一条虚拟的导线模拟大地中的零序电流返回路径，如图2-1所示的单导线-大地的交流线路,大地可以用等效的虚拟导线来代替图2-2，该虚拟导线位于架空线的下方，与架空线的距离为D_ae,虚拟导线的自几何均距为D_ee,设单导线单位长度的电阻为R_a,大地的等值电阻为R_e。大地等值电阻是导线所通交流电频率的函数，用卡松经验公式计算为：R_e＝π²f×10^-4＝9.87f×10^-4。

对于50Hz的交流Re≈0.05Ω/km,那么当图2-1中单导线中通过的零序电流为I₀时，导线首端感受的零序电压＝电流在导线零序自阻抗上产生的压降+电流在虚拟导线零序自阻抗上产生的压降-虚拟导线电流对导线的零序互感压降-导线电流对虚拟导线的零序互感压降；其中 获得导线首端感受的零序电压

因为单导线-大地回路系统中单位长度线路零序自阻抗为： 在卡松线路模型中定义称D_e为地中虚拟导线的等值深度，它是大地电阻率ρ_e和频率f的函数：最后获得

如图3-1所示的三相带地线的输电线路，每相通以相等的零序电流，即大地中流过的零序电流以集中流过虚拟导线的零序电流来模拟，地线中流过的零序电流为如图3-2所示。地线的自几何均距为D_g，地线的电阻为R_g。考虑到线路的整体交叉换位，可以认为线路三相对称，三相导线的互几何均距为：三相导线与地线之间的互几何均距为：三相导线与虚拟导线之间的互几何均距为：地线与虚拟导线之间的互几何均距为：

令k＝2×10^-7jω,在A相首端感受到的零序电压＝零序电流在A相导线自感上产生的压降+B﹑C两相零序电流在A相导线上产生的互感压降-地线零序电流在A相导线上产生的互感压降-虚拟导线零序电流在A相导线上产生的互感压降+虚拟导线零序电流在虚拟导线上产生的自感压降-三相导线零序电流在虚拟导线上产生的互感压降-地线零序电流在虚拟导线上产生的互感压降。其中 获

因为

则

根据地线与虚拟导线共端，两条导线上的压降应该相等，可以得到方程： 地线上的零序压降＝地线零序电流在地线零序自阻抗上产生的压降+虚拟导线零序电流在地线上产生的互感压降-三相导线零序电流在地线上产生的互感压降。其中 三虚拟导线上的零序压降＝虚拟导线零序电流在虚拟导线零序自阻抗上产生的压降+地线零序电流在虚拟导线上产生的互感压降-三相导线零序电流在虚拟导线上产生的互感压降。其中 获得

代入前面的公式，获得

所以三相带地线的输电线单位长度的自感为：

由于三相导线和地线到虚拟导线之间的距离远大于三相导线到地线之间的距离，所以可以认为D_se＝D_ge,定义：

称Z_sg为三相导线与地线间的互阻抗。定义：

称Z_g为地线的自阻抗。定义：称之为三相导线组的自几何均距。定义：

实际上Z_0s就是不考虑地线时，三相输电线-大地回路的零序阻抗：

Claims (3)

1.分段绝缘地线的线路零序参数测量方法，其特征在于：包括下述步骤，

(1)确定分段绝缘地线的接地设计：分段绝缘地线采用复合地线光缆并全线接地间隙绝缘，绝缘地线对地绝缘电压控制在500V左右；导线采用钢脚线并分段绝缘，双回线部分限制在6km以下，单回线部分限制在10km以下；

(2)建立模拟卡松线路：在满足卡松线路设定条件下，用虚拟的导线模拟大地中的零序电流返回路径，该虚拟导线位于架空线的下方；其中，导线每单位长度的自感为式中L为自感，D_s为导线的自几何均距l为导线长度，r为导线半径；平行导线之间的互感为式中M为互感，D为导线轴间距，l为导线长度；

(3)建立线路零序参数的状态方程，通过测量装置采集被测线路的电压电流数据，将采集数据处理后代入方程中获得分段绝缘地线的线路零序参数。

2.根据权利要求1所述的分段绝缘地线的线路零序参数测量方法，其特征在于：在单导线-大地回路系统的模拟卡松线路中，单导线中通过的零序电流为I₀；

处理后得零序电压式中R_a为单导线单位长度的电阻，R_e为大地的电阻，D_ae为虚拟导线与架空线的距离，D_ee为虚拟导线的自几何均距，D_s为导线的自几何均距；

零序自阻抗式中D_e为虚拟导线的深度其中ρ_e为大地的电阻率，f为大地的频率。

3.根据权利要求1所述的分段绝缘地线的线路零序参数测量方法，其特征在于：在三相带地输电线-大地回路系统的模拟卡松线路中，每相导线中通过的零序电流为I₀；

处理后得零序自阻抗式中R_a为单导线单位长度的电阻，R_e为大地的电阻，D_e为虚拟导线的深度，D_st为三相导线组的自几何均距其中D_s为导线的自几何均距，D_abc为三相导线的互几何均距其中D_ab、D_bc、D_ca分别为AB相线路、BC相线路、CA相线路之间的距离；

零序阻抗式中Z_sg为三相导线与地线间的互阻抗其中R_e为大地的电阻，D_e为虚拟导线的深度，k为调节系数，D_sg为三相导线与地线之间的互几何均距其中D_ag、D_bg、D_cg分别为ABC相线路与地线之间的距离；式中Z_g为地线的自阻抗其中地线的电阻为R_g为地线的电阻，D_g为地线的深度。