CN107918711A - 一种双回电缆输电线路的电缆最优布置方式筛选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力系统自动化的技术领域,更具体地,涉及一种双回电缆输电线路的电缆最优布置方式筛选方法,通过PSCAD/EMTDC仿真平台中的Multiple Run模块,将排列方式众多的筛选流程自动化,在考虑多种影响电缆参数对称性的线路布置因素的情况下,快速筛选出使线路三相不平衡度最小的电缆布置方式,可以解决因为电缆线路布置原因所产生的线路参数三相不平衡问题,提高电力系统运行的安全性,且该方法能够增加筛选效率、节省筛选时间,具有经济可靠、实现简单、性能优异的特点,可应用于双回电缆输电线路实际工程中。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统自动化的技术领域,更具体地,涉及一种适用于双回电缆输电线路的可减小三相不平衡的电缆最优布置方式筛选方法。
背景技术
三相不平衡是衡量电能质量的重要指标之一,电力系统的三相不平衡是指三相电压/电流幅值大小不一致且其差值超过了规定的范围。三相不平衡会影响电力设备的正常运行,严重时会威胁电力系统的安全运行。输电线路电气参数的对称性对三相不平衡度有着重要影响。目前关于多回输电线路参数不平衡方面的研究主要集中在架空线路上,针对电缆线路的研究较少。由于电缆线路的参数与金属护套的连接方式、接地方式、敷设方式等要素密切相关,加之输电走廊中个线路之间的电磁耦合作用,其复杂程度要远高于架空线路。如何能够在考虑多种影响电缆参数对称性的线路布置因素的情况下,快速筛选出电缆最优布置方式使线路参数的三相不平衡度最小的方法,具有重要的实用价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种适用于双回电缆输电线路的电缆最优布置方式的筛选方法,可快速选出具有最小三相不平衡度的线路布置方式,筛选过程可自动完成,筛选效率高。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
提供一种双回电缆输电线路的电缆最优布置方式筛选方法,包括以下步骤:
S1. 在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建双回电缆输电线路仿真模型,所述仿真模型包括回路以及回路,所述I回路与回路均包括通过电缆连接的n个单元,所述电缆包括电缆芯线A、电缆芯线B、电缆芯线C以及金属护套A' 、金属护套B' 、金属护套C',所述金属护套A'、金属护套B' 、金属护套C'分别套设于所述电缆芯线A、电缆芯线B、电缆芯线C上,线路两端的金属护套A' 、金属护套B' 、金属护套C'上分别设有接地电阻R1和接地电阻R2,相邻两个单元间的金属护套A' 、金属护套B' 、金属护套C'上均连接有接地电阻R;
S2. 在Multiple Run模块中给用于变换线路布置方式的控制变量KCHi赋值总计获得N种线路布置方式,仿真计算每种线路布置方式对应的三相不平衡度并进行保存;
S3. 将步骤S2中得到的N种线路布置方式对应的三相不平衡度进行排序,三相不平衡度最小的线路布置方式为最优布置方式。
本发明的对双回路电缆输电系统使用PSCAD/EMTDC中的Multiple Run模块在不同线路布置方式条件下自动遍历每种情况来完成筛选过程,筛选过程中考虑了影响电缆参数对称性的线路布置方式的因素,快速筛选出使线路三相不平衡度最小的电缆布置方式,能够解决因为电缆线路布置原因所产生的线路参数三相不平衡问题,提高电力系统运行的安全性。
优选地,所述线路布置方式包括单元内电缆芯线的换位方式、单元内金属护套的连接方式、电缆的接地方式、电缆的排列方式以及各回电缆的排列相序。这五种线路布置方式的不同搭配构成线路布置的所有情况,Multiple Run模块可遍历每种情况以筛选处使线路三相不平衡度最小的电缆布置方式。
优选地,所述单元内电缆芯线的换位方式为双回路向下换位方式、双回路向上换位方式的一种。其中,控制变量KCH1取值为0、1、2分别对应芯线不换位、双回路向下换位方式及双回路向上换位方式。
优选地,所述单元内金属护套的连接方式为交叉互联、不交叉互联中的一种连接方式;所述交叉互联包括两种双回路交叉互联方向相同的连接方式以及两种双回路交叉互联方向相反的连接方式。其中,控制变量KCH2取值为0、1、2、3、4,分别对应金属护套不交叉互联的连接方式、两种双回路交叉互联方向相同的连接方式以及两种双回路交叉互联方向相反的连接方式。
优选地,所述电缆的接地方式为以下接地方式中的一种:电缆单端的接地电阻R1或R2接地、电缆双端的接地电阻R1和R2接地以及电缆双端接地电阻R1和R2及电缆单元间接地电阻R均接地。其中,KCH3取值为1、2、3分别对应电缆单端的接地电阻R1或R2接地、电缆双端的接地电阻R1和R2接地以及电缆双端接地电阻R1和R2、电缆单元间接地电阻R均接地。
优选地,所述电缆的排列方式为以下排列方式中的一种:三相水平独立排列、三相水平交叉排列、三相水平垂直排列、三相垂直水平排列、品字型水平排列及品字形垂直排列。其中,KCH4取值为1、2、3、4、5、6分别对应电缆水平交叉排列、水平独立排列、三相水平垂直排列、三相垂直水平排列、品字型水平排列及品字形垂直排列的相序排列情况。
优选地,所述双回电缆各回路排列相序包括36种各回路排列相序。其中,KCH5取值为1~36,分别对应回路I及回路II不同的相序排列情况。
优选地,所述N的取值为N=4536,所述i的取值范围为1~5。N为线路布置方式的总数,i对应线路布置方式的五种情况。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明的双回电缆输电线路的电缆最优布置方式的筛选方法,借助仿真平台MultipleRun模块自动改变控制变量,将排列方式众多的筛选流程自动化,遍历计算出每种情况下的线路三相不平衡度,考虑多种影响电缆参数对称性的线路布置因素的情况下,快速筛选出使线路三相不平衡度最小的电缆布置方式,计算增加了筛选效率,节省了筛选时间,能够解决因为电缆线路布置原因所产生的的线路参数三相不平衡问题,提高电力系统运行的安全性。且该方法具有经济可靠、实现简单、性能优异的特点,可应用于双回电缆输电线路实际工程中。
附图说明
图1为实施例一双回电缆输电线路的电缆最优布置方式筛选方法的流程图。
图2为仿真模型的结构示意图。
图3为电缆芯线的换位方式的示意图。
图4为金属护套的连接方式的示意图。
图5为电缆的排列方式的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中,附图仅用于示例性说明,表示的仅是示意图,而非实物图,不能理解为对本专利的限制;为了更好地说明本发明的实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;对本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件;在本发明的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例1
如图1至图5所示为本发明的双回电缆输电线路的电缆最优布置方式筛选方法的第一实施例,如图1所示,双回电缆输电线路的电缆最优布置方式筛选方法包括以下步骤:
S1. 在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建双回电缆输电线路仿真模型,如图2所示,该仿真模型包括回路以及回路,I回路与回路均包括通过电缆连接的n个单元,电缆包括电缆芯线A、电缆芯线B、电缆芯线C以及金属护套A' 、金属护套B' 、金属护套C',金属护套A' 、金属护套B' 、金属护套C'分别套设于电缆芯线A、电缆芯线B、电缆芯线C上,线路两端的金属护套A' 、金属护套B' 、金属护套C'上分别设有接地电阻R1和接地电阻R2,相邻两个单元间的金属护套A' 、金属护套B' 、金属护套C'上均连接有接地电阻R;
S2. 在Multiple Run模块中给用于变换线路布置方式的控制变量KCHi赋值总计获得N种线路布置方式,初始化并仿真计算出第1种线路布置方式的双回电缆输电线路的三相不平衡度并进行保存;
S3. 仿真计算出第NT情况下双回电缆输电线路的三相不平衡度并进行保存,NT为大于1的自然数;
S4. 仿真计算出第NT+1情况下双回电缆输电线路的三相不平衡度并进行保存;
S5. 在步骤S4后,若NT<N,则转到步骤S3;若NT>N,则转到步骤S6;以遍历计算每种线路布置方式对应的三相不平衡度;
S6. 在步骤S5后,Multiple Run模块对N种线路布置方式所得的三相不平衡度排序并给出排序结果,获得电缆最优布置方式。
本实施例中的线路布置方式包括单元内电缆芯线的换位方式、单元内金属护套的连接方式、电缆的接地方式、电缆的排列方式以及各回电缆的排列相序。
其中,如图3所示,单元内电缆芯线的换位方式为不换位、双回路向下换位方式、双回路向上换位方式;如图3(a)为电缆芯线不换位的情况,如图3(b)为电缆芯线向下换位的情况,图中l为单元内的线路长度;具体地,电缆芯线A换到电缆芯线B,电缆芯线B换到电缆芯线C,电缆芯线C换到电缆芯线A;电缆芯线的换位方式对应控制变量KCH1,控制变量KCH1取值为0、1、2分别对应芯线不换位、双回路向下换位方式及双回路向上换位方式。
如图4所示,单元内金属护套的连接方式为交叉互联、不交叉互联中的一种连接方式;交叉互联包括两种双回路交叉互联方向相同的连接方式以及两种双回路交叉互联方向相反的连接方式,图中l为单元内的线路长度;如图4(a)所示,电缆金属护套不交叉互联的情况,如图4(b)为电缆金属护套交叉互联方向相同的一种情况:回路以及回路同为金属护套A'连接金属护套B'、金属护套B'连接金属护套C'、金属护套C'连接金属护套A';另外,回路以及回路同为金属护套C'连接金属护套B'、金属护套B'连接金属护套A'、金属护套A'连接金属护套C'的情况;回路的金属护套A'连接金属护套B'、金属护套B'连接金属护套C'、金属护套C'连接金属护套A',而回路为金属护套C'连接金属护套B'、金属护套B'连接金属护套A'、金属护套A'连接金属护套C'的情况;以及回路为金属护套C'连接金属护套B'、金属护套B'连接金属护套A'、金属护套A'连接金属护套C';而回路的金属护套A'连接金属护套B'、金属护套B'连接金属护套C'、金属护套C'连接金属护套A'的情况,一共五种连接方式。金属护套的连接方式对应控制变量KCH2,控制变量KCH1取值为0、1、2、3、4分别对应金属护套不交叉互联的连接方式、两种双回路交叉互联方向相同的连接方式以及两种双回路交叉互联方向相反的连接方式。
电缆的接地方式总计3种,分别为电缆单端的接地电阻R1或R2接地、电缆双端的接地电阻R1和R2接地以及电缆双端接地电阻R1和R2、电缆单元间接地电阻R均接地。电缆的接地方式对应控制变量KCH3,KCH3取值为1、2、3分别对应电缆单端的接地电阻R1或R2接地、电缆双端的接地电阻R1和R2接地以及电缆双端接地电阻R1和R2、电缆单元间接地电阻R均接地。
如图5所示为电缆的排列方式,图中A1、B1、C1分别表示I回路的三相电缆,A2、B2、C2分别表示回路的三相电缆,双回电缆的排列方式包括三相水平独立排列、三相水平交叉排列、三相水平垂直排列、三相垂直水平排列、品字型水平排列及品字形垂直排列六种排列方式,分别对应于图5(a)、5(b)、5(c)、5(d)、5(e)、5(f),其中,KCH4取值为1、2、3、4、5、6分别对应电缆水平交叉排列、水平独立排列、三相水平垂直排列、三相垂直水平排列、品字型水平排列及品字形垂直排列的相序排列情况。
对于双回电缆各回路排列相序,每回路线路可选择ABC、ACB、BAC、BCA、CAB、CBA这6种相序中的一种,双回线路总计36种排列相序。
本实施例中线路布置方式的所有情况一共4536种,通过控制逻辑实现不同线路布置方式与控制变量KCHi间的映射关系,将NT置1后开始运行仿真程序,计算出各个情况下的三相不平衡度并进行保存。当NT=4536时,Multiple Run模块对4536种情况下所得的三相不平衡度结果进行排序并给出排序结果,选取三相不平衡度最小的结果由此获得最优的电缆线路布置方式。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种双回电缆输电线路的电缆最优布置方式筛选方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1. 在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建双回电缆输电线路仿真模型,所述仿真模型包括
回路以及回路,所述I回路与回路均包括通过电缆连接的n个单元,所述电缆包括电缆芯
线A、电缆芯线B、电缆芯线C以及金属护套A' 、金属护套B' 、金属护套C',所述金属护套A'
、金属护套B' 、金属护套C'分别套设于所述电缆芯线A、电缆芯线B、电缆芯线C上,线路两端
的金属护套A' 、金属护套B' 、金属护套C'上分别设有接地电阻R1和接地电阻R2,相邻两个
单元间的金属护套A' 、金属护套B' 、金属护套C'上均连接有接地电阻R;
S2. 在Multiple Run模块中给用于变换线路布置方式的控制变量KCHi赋值总计能够获得N种线路布置方式,仿真计算每种线路布置方式对应的三相不平衡度并进行保存;
S3. 将步骤S2中得到的N种线路布置方式对应的三相不平衡度进行排序,三相不平衡度最小的线路布置方式为最优布置方式。
2.根据权利要求1所述的双回电缆输电线路的电缆最优布置方式筛选方法,其特征在于,步骤S2中所述的线路布置方式包括单元内电缆芯线的换位方式、单元内金属护套的连接方式、电缆的接地方式、电缆的排列方式以及各回电缆的排列相序。
3.根据权利要求2所述的双回电缆输电线路的电缆最优布置方式筛选方法,其特征在于,所述单元内电缆芯线的换位方式为双回路向下换位方式、双回路向上换位方式的一种。
4.根据权利要求2所述的双回电缆输电线路的电缆最优布置方式筛选方法,其特征在于,所述单元内金属护套的连接方式为交叉互联、不交叉互联中的一种;所述交叉互联包括两种双回路交叉互联方向相同的连接方式以及两种双回路交叉互联方向相反的连接方式。
5.根据权利要求2所述的双回电缆输电线路的电缆最优布置方式筛选方法,其特征在于,所述电缆的接地方式为以下接地方式中的一种:电缆单端的接地电阻R1或R2接地、电缆双端的接地电阻R1和R2接地以及电缆双端接地电阻R1和R2、电缆单元间接地电阻R均接地。
6.根据权利要求2所述的双回电缆输电线路的电缆最优布置方式筛选方法,其特征在于,所述电缆的排列方式为以下排列方式中的一种:三相水平独立排列、三相水平交叉排列、三相水平垂直排列、三相垂直水平排列、品字型水平排列及品字形垂直排列。
7.根据权利要求2所述的双回电缆输电线路的电缆最优布置方式筛选方法,其特征在于,所述双回电缆各回路排列相序包括36种各回路排列相序。
8.根据权利要求1所述的双回电缆输电线路的电缆最优布置方式筛选方法,其特征在于,所述N的取值为N=4536,所述i的取值范围为1~5。
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