CN108984959A - 基于pscad的新建直流输电线路感应电压和电流的仿真计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于PSCAD的新建直流输电线路感应电压和电流的仿真计算方法，通过搭建PSCAD仿真模型，由所获取的线路的输电线路参数、地线参数、输电杆塔参数、输电线路沿线土壤电阻率参数设置PSCAD软件中的输电线路相关参数，建立输电线路的直流模型和新建直流电路的模型，以及在带电运行输电线路两端建立三相电压源模型，来仿真计算新建直流输电线路的静电感应电压、静电感应电流、电磁感应电压和电磁感应电流。该方法能够准确评估施工架线线路上的感应电压和感应电流大小，及时做好安全措施，提高输电线路工作人员安全作业能力。
Description
技术领域
本发明属于电力系统电磁兼容仿真计算领域，特别地涉及一种基于PSCAD的新建直流输电线路感应电压和电流的仿真计算方法。
背景技术
随着输电网络规模的不断扩大,可用的架空线路走廊资源越来越少。因此充分利用现有线路走廊,在已建交流输电线路走廊中同时架设直流输电线路会带来可观的经济效益和社会效益。在新线路施工架设过程中，由于与运行线路平行，带电导体与新建线路之间存在复杂的静电感应和电磁感应作用，在施工过程中就会产生相当高的感应电压和感应电流，严重危及人身和设备的安全。
根据研究表明，临近特高压交流线路的施工线路上感应电压可达到数十千伏，感应电流可达到数十安培。在进行线路架设时，如此高的电流和电压会对工作人员的安全造成很大的威胁。因此，如何评估施工架线线路上的感应电压和感应电流大小是目前迫切需要解决的问题。
本发明的目的即在于克服现有技术的不足，提出平行交流输电线路新建线路的感应电压、感应电流的仿真计算方法，评估施工架线线路上的感应电压和感应电流大小，及时做好安全措施，提高输电线路工作人员安全作业能力。
发明内容
本发明提出一种基于PSCAD的新建直流输电线路感应电压和电流的仿真计算方法，包括以下步骤：
步骤1：获取电气基本参数
包括输电线路参数，地线参数，输电杆塔参数，输电线路沿线土壤电阻率参数，带电运行线路运行参数；
步骤2：搭建PSCAD仿真模型
根据所获取的输电线路参数、地线参数、输电杆塔参数、输电线路沿线土壤电阻率参数，设置PSCAD软件中的输电线路相关参数，建立线路模型；根据获取的带电运行线路运行参数，在带电运行输电线路两端建立三相电压源模型。
步骤3：感应电压和感应电流计算
包括根据步骤2的仿真模型计算新建直流输电线路的静电感应电压、静电感应电流、电磁感应电压和电磁感应电流。
进一步，输电线路参数包括输电线路型号、组合导线的内外半径、直流电阻值，分裂数，分裂间距，弧垂、相序；
进一步，地线参数包括地线型号，组合导线的内外半径，直流电阻，弧垂；
进一步，输电杆塔参数包括杆塔型号、呼高、档距、导线在杆塔悬挂点；
进一步，带电运行线路运行参数包括运行线路电压等级、输送功率、运行线路相电流。
进一步，线路模型包括交流线路模型和新建直流线路模型。
进一步，三相电压源模型一个接于运行线路首端，另一个接于运行线路末端。
进一步，计算输电线路静电感应电压时，感应的输电线路需两端开路；计算输电线路电磁感应电压时，感应的输电线路需一端接地，一端开路；计算静电感应电流时，感应的输电线路需一端接地，一端开路；计算电磁感应电流时，感应的输电线路两端均需接地。
本发明充分综合考虑线路走向、弧垂、土壤电阻率等因素，建立输电线路杆塔接地网，能够更为准确地计算施工线路感应电压和感应电流，适用于平行交流输电线路感应电压和感应电流计算。
附图说明
图1为本发明方法中基于PSCAD建立的模型图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
在已建交流输电线路走廊中同时架设直流输电线路，由于与运行线路平行，带电导体与新建线路之间存在复杂的静电感应和电磁感应作用，在施工过程中就会产生相当高的感应电压和感应电流。研究表明，临近特高压交流线路的施工线路上感应电压可达到数十千伏，感应电流可达到数十安培。评估施工架线线路上的感应电压和感应电流大小就非常重要。本发明结合PSCAD软件来对感应电流和感应电压进行仿真就算。
PSCAD是一个功能强大且灵活的与EMTDC电磁暂态仿真引擎对接的图形化用户界面。PSCAD允许用户以图形化的方式建立电路、运行仿真、分析结果，并在一个完全集成的图形化环境中管理数据。本发明将平行交流线路施工时接地工况与PSCAD软件结合，综合考虑线路走向、弧垂、土壤电阻率等因素，建立输电线路模型，能够更为准确地计算施工线路感应电压和感应电流。
基于PSCAD的新建直流输电线路感应电压和电流的仿真计算方法，包括以下步骤：
步骤1、获取电气基本参数。这些参数包括：
1)所涉及的输电线路参数，包括输电线路型号、组合导线的内外半径、直流电阻值，分裂数，分裂间距，弧垂、相序；
2)所涉及的地线参数，包括地线型号，组合导线的内外半径，直流电阻，弧垂；
3)所涉及的输电杆塔参数，包括杆塔型号、呼高、档距、导线在杆塔悬挂点；
4)所涉及的土壤电阻率参数；
5)运行线路运行参数，包括运行线路电压等级、输送功率、运行线路相电流。
步骤2、搭建PSCAD仿真模型。包括：
1)建立Tline互耦合线路模型。创建传输线路Creat/Tline线路模型，用于建立两个输电线路模型，一个是交流线路模型，另一个是新建直流线路模型。然后选择RemoteEnds模式，创建架空线接口，以便与电源模型联接。
2)输电线路参数设置。编辑Tline线路模型，设置长度、频率、导体数，线路模型；添加架空线塔模型，填写步骤1中的输电线路、地线参数以及输电杆塔参数；设置架空线接口数，要与架空线塔模型导体数一样。对于交流、新建直流输电线路，都开启互耦合特性；指定本线路段所属的ROW的名称，特定ROW内的所有段必须有相同的名字；交流段选为参考段，直流段选为非参考段。
3)对运行线路施加激励。创建两个三相电压源模型，设置运行线路线电压有效值，频率，相位。将三相电压源模型一个接于线路首端，另一个接于线路末端，通过计算得到线路运行相电流。
4)设置仿真总时长，仿真步长，以及EMTDC向PSCAD发送用于绘图的数据。注意到仿真总时长以s为单位，仿真步长以μs为单位。
步骤3、感应电压和电流计算
1)运行程序，看是否有错误发生，若错误，根据提示进行修改调试，直至运行无误为止。
2)将新建线路首、末端均短路接地，计算新建线路的电磁感应电流。将每条线路首、末端均开路，可得到新建线路的静电感应电压。将每条线路一端短路接地，另一端开路，可得到新建线路的电磁感应电压、静电感应电流。
3)测量模块设置。在交流运行线路模型中加入电流表测量元件，直流新建线路添加电流表测量元件、电压表测量元件。
4)绘图显示模块。由于PSCAD电压表、电流表模块不能直接读取电压电流值。因此添加绘图显示模块，电压表和电流表与绘图显示模块名称必须一致。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种基于PSCAD的新建直流输电线路感应电压和电流的仿真计算方法，包括以下步骤：
步骤1：获取电气基本参数
包括输电线路参数，地线参数，输电杆塔参数，输电线路沿线土壤电阻率参数，带电运行线路运行参数；
步骤2：搭建PSCAD仿真模型
根据所获取的输电线路参数、地线参数、输电杆塔参数、输电线路沿线土壤电阻率参数，设置PSCAD软件中的输电线路相关参数，建立线路模型；根据获取的所述带电运行线路运行参数，在带电运行输电线路两端建立三相电压源模型；
步骤3：感应电压和感应电流计算
包括根据所述步骤2的仿真模型计算新建直流输电线路的静电感应电压、静电感应电流、电磁感应电压和电磁感应电流。
2.根据权利要求1所述的一种基于PSCAD的新建直流输电线路感应电压和电流的仿真计算方法，其特征在于：所述输电线路参数包括输电线路型号、组合导线的内外半径、直流电阻值，分裂数，分裂间距，弧垂、相序。
3.根据权利要求1所述的一种基于PSCAD的新建直流输电线路感应电压和电流的仿真计算方法，其特征在于：所述地线参数包括地线型号，组合导线的内外半径，直流电阻，弧垂。
4.根据权利要求1所述的一种基于PSCAD的新建直流输电线路感应电压和电流的仿真计算方法，其特征在于：所述输电杆塔参数包括杆塔型号、呼高、档距、导线在杆塔悬挂点。
5.根据权利要求1所述的一种基于PSCAD的新建直流输电线路感应电压和电流的仿真计算方法，其特征在于：所述带电运行线路运行参数包括运行线路电压等级、输送功率、运行线路相电流。
6.根据权利要求1所述的一种基于PSCAD的新建直流输电线路感应电压和电流的仿真计算方法，其特征在于：所述线路模型包括交流线路模型和新建直流线路模型。
7.根据权利要求1所述的一种基于PSCAD的新建直流输电线路感应电压和电流的仿真计算方法，其特征在于：所述三相电压源模型一个接于运行线路首端，另一个接于运行线路末端。
8.根据权利要求1所述的一种基于PSCAD的新建直流输电线路感应电压和电流的仿真计算方法，其特征在于：计算输电线路静电感应电压时，感应的输电线路需两端开路；计算输电线路电磁感应电压时，感应的输电线路需一端接地，一端开路；计算静电感应电流时，感应的输电线路需一端接地，一端开路；计算电磁感应电流时，感应的输电线路两端均需接地。
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