CN117175523A - 一种不停电交流线路地线融冰感应电压抑制方法 - Google Patents

一种不停电交流线路地线融冰感应电压抑制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及交流输电线路技术领域,公开了一种不停电交流线路地线融冰感应电压抑制方法,包括以下步骤:S1,确定不停电交流线路的线路参数;S2,得到抑制前地线感应电压;S3,设定交流线路抑制后的感应电压目标值、融冰装置输出的直流电流目标值;S4,推导出不停电交流线路地线感应电压抑制公式;S5,得到感应电压与并联阻容的抑制规律曲线;S6,选取并联电阻R及并联电容C值作为不停电交流线路地线感应电压抑制参数。本发明解决了现有技术存在的如下问题:不停电交流线路地线融冰时,由于作用在地线上感应电压较大而发生融冰装置电压无法启动导致融冰失败。

Description

一种不停电交流线路地线融冰感应电压抑制方法
技术领域
本发明涉及交流输电线路技术领域,具体是一种不停电交流线路地线融冰感应电压抑制方法。
背景技术
对于交流输电线路,由于电流不断变化,会在其周围产生变化的磁场,并在处于磁场中的目标导体上产生感应电压,影响其的安全运行,同时,当目标导体需接入外接设备时,若感应电压大于该外接设备的允许电压,则会导致外接设备的损坏、或者外接设备启动失败。
当地线融冰时,交流输电线路的地线已进行全绝缘改造,三相导线会在绝缘地线上产生较高的感应电压,此时若将绝缘地线接入外接融冰电源设备,绝缘地线上的感应电压远大于外接融冰电源设备的启动电压,则外接设备难以启动,融冰不能实现。
因此,为降低交流线路中目标电线上的感应电压,需要研究相关的感应电压抑制方法,将目标电线上的感应电压抑制到一定的数值,维护运维安全,同时保障外接设备的可靠接入和启动。
发明内容
为克服现有技术的不足,本发明提供了一种不停电交流线路地线融冰感应电压抑制方法,解决现有技术存在的如下问题:不停电交流线路地线融冰时,由于作用在地线上感应电压较大而发生融冰装置电压无法启动导致融冰失败。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是:
一种不停电交流线路地线融冰感应电压抑制方法,包括以下步骤:
S1,确定不停电交流线路的线路参数;
S2,采用仿真软件建立不停电交流线路地线感应电压计算模型,分别对不同种类的融冰接线形式的地线感应电压进行仿真计算,得到抑制前地线感应电压;
S3,参考抑制前地线感应电压值,设定交流线路抑制后的感应电压目标值、融冰装置输出的直流电流目标值;
S4,绘制增加感应电压抑制装置后的工频感应电压等效电路图,推导出不停电交流线路地线感应电压抑制公式;
S5,定义感应电压抑制倍数,基于步骤S4的不停电交流线路地线感应电压抑制公式,选取不同并联电阻值R及不同并联电容值C的仿真,得到感应电压与并联阻容的抑制规律曲线;
S6,根据步骤S3抑制后的地线感应电压目标值及融冰装置输出的直流电流值,在S5得到的感应电压与并联阻容的抑制规律曲线中选取并联电阻R及并联电容C值作为不停电交流线路地线感应电压抑制参数。
作为一种优选的技术方案,步骤S1中,线路参数包括导地线参数、杆塔参数、系统参数中的一项或多项。
作为一种优选的技术方案,步骤S2中,分别对I型、U型、异型接线三种融冰接线形式的地线感应电压进行仿真计算。
作为一种优选的技术方案,步骤S2中,根据输电线路额定输送容量和极限输送容量,分别对I型、U型、异型接线三种融冰接线形式的地线感应电压进行仿真计算。
作为一种优选的技术方案,步骤S4中,交流线路不停电地线感应电压抑制公式为:
其中,Ug’表示交流线路抑制后的感应电压目标值,w表示角频率,C表示目标电线与大地间并联电容,R表示目标电线与大地间并联电阻,CA表示A相电线对目标电线上产生耦合电容值,UA表示A相电线对地电压值,Ug表示抑制前地线感应电压,CB表示B相电线对目标电线上产生耦合电容值,UB表示B相电线对地电压值,CC表示C相电线对目标电线上产生耦合电容值,UC表示C相电线对地电压值。
作为一种优选的技术方案,步骤S4中,交流线路不停电地线感应电压抑制公式简化为:
其中,CE表示目标电线与大地之间的耦合电容。
作为一种优选的技术方案,步骤S4中,感应电压抑制倍数的公式为:
作为一种优选的技术方案,步骤S4中,当并联电阻值R远小于并联电容值C时,感应电压抑制倍数的公式简化为:
其中,并联电阻值R远小于并联电容值C指并联电阻值R与并联电容值C之比小于100。
作为一种优选的技术方案,还包括以下步骤:
S7,根据步骤S6选取的地线感应电压抑制参数,采用仿真程序进行仿真验证,得到最终融冰地线感应电压值,并与感应电压值目标值进行比较,验证地线抑制后的感应电压值选取的合理性。
作为一种优选的技术方案,采用电磁暂态仿真程序进行仿真验证。
本发明相比于现有技术,具有以下有益效果:
(1)本发明结构简单,设计科学合理,发明了交流线路感应电压抑制方法,即通过感应电压等效电路图和基尔霍夫电流定律,得到目标电线交流感应电压Ug的计算方程和具体数值,再确定目标电线感应电压抑制目标值,通过选择不同的感应电压抑制方法,经公式计算或仿真得出并联阻容方式下需要的并联电阻R和电容C,或并联高阻方式下需要的大电阻R,最后再对上述2种方式进行技术经济对比,选择出最为合适的交流线路感应电压抑制方法;
(2)本发明采用“交流线路感应电压抑制方法”后,可以有效抑制交流输电线路中目标电线上的感应电压,保证了输电线路安全性,并实现目标电线上外接设备的安全接入和可靠启动。
附图说明
图1为输电线路仿真模型图;
图2为图1的局部放大图之一;
图3为图1的局部放大图之二;
图4为I型接线示意图;
图5为U型接线示意图;
图6为异型接线示意图;
图7为直流融冰装置电路结构示意图;
图8为地线感应电压与融冰装置电压波形图;
图9为并联阻容抑制后的地线工频感应电压等效电路图;
图10为感应电压抑制倍数与并联阻容的规律图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图,对本发明作进一步的详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1至图10所示,本发明旨在至少解决现有技术中存在的交流线路电磁场中感应电压过大、影响线路正常运行、影响外接设备接入等技术问题。
为此,本发明提供了交流线路感应电压抑制方法。
本发明提供了交流线路感应电压抑制方法,包括以下步骤:
步骤一、确定不停电融冰线路的导地线参数、杆塔参数、系统参数;
步骤二、采用仿真软件建立输电线路感应电压计算模型,分别对I型、U型、异型接线三种融冰接线形式的地线感应电压进行仿真计算,得到抑制前地线感应电压Ug;
步骤三、参考抑制前地线感应电压值,为保证外接融冰电压能够可靠启动且不停电交流线路能安全运行,提出抑制后的感应电压目标值、融冰装置输出的直流电流目标值;
步骤四、绘制加感应电压抑制装置后的工频感应电压等效电路图,推导出交流线路不停电地线感应电压抑制公式;
步骤五,定义感应电压抑制倍数,基于步骤S4的不停电交流线路地线感应电压抑制公式,选取不同并联电阻值R及不同并联电容值C的仿真,得到感应电压与并联阻容的抑制规律曲线;
步骤六、根据步骤三抑制后的地线感应电压目标值及融冰装置输出的直流电流值,在步骤五得到的感应电压与并联阻容的抑制规律曲线中选取最终的不停电线路地线感应电压抑制参数(不停电线路地线感应电压抑制参数包括目标电线与大地间并联电阻R、目标电线与大地间并联电容C);
步骤七、根据步骤六选取的地线感应电压抑制参数,采用电磁暂态仿真程序进行仿真验证,得到最终抑制后的融冰地线感应电压值。
更具体地,如下:
本发明提供了交流线路感应电压抑制方法,包括以下步骤:
步骤一,收集输电线路导地线参数、杆塔参数、冰区分布、融冰长度等,确定仿真软件输入的相关参数;
步骤二,根据步骤一的线路参数,在仿真软件中建立相应的线路模型(如图1所示,图1中,L1-L6、S1-S7表示各LCC的长度,其中,LCC指交流线路。),根据输电线路额定输送容量和极限输送容量,分别对I型、U型、异型接线三种融冰接线形式的地线感应电压进行仿真计算,示意图分别如图4、图5、图6所示;
步骤三,参考抑制前的地线上感应电压值Ug,为保证外接融冰电压能够可靠启动且不停电交流线路能安全运行,根据直流融冰装置原理,考虑融冰时融冰装置能可靠触发及输出电压波形,与融冰装置波形图比较,确定得出本次地线上感应电压抑制的目标值Ug’;
步骤四,采用并联阻容方式限值地线感应电压,考虑在目标电线与大地间并联电阻R和并联电容C,其中电容C用于加大地线对地电容,电阻R用于限制直流电源接入时对电容的充电电流。通过增加并联电阻R和并联电容C,带入基尔霍夫电流定律,并联阻容抑制地线感应电压的等效电路图如图9所示。
图中,涉及交流线路各相电线对地电压值UA、UB、UC等,带电导线对目标电线上产生耦合电容值CA、CB、CC等,以及目标电线E与大地之间的耦合电容CE,同时根据交流线路各相带电电线和目标电线的相对位置关系,可根据仿真软件建立的线路模型得到相应参数值;
根据等效电路图,列节点电流公式,推导出抑制后的地线感应电压Ug’表达式(1)为:
(1)
进一步简化后,推导出不停电地线感应电压抑制公式Ug’为:
(2)
步骤五,定义感应电压抑制倍数为Ug’与Ug的比值,如式(3)所示:
(3)
当R远小于容抗时,式(3)可化简为:
(4)
根据不同的参数仿真,得到感应电压抑制倍数的规律如表1所示。
表1感应电压抑制规律表
步骤六,根据步骤三抑制后的地线感应电压目标值及融冰装置输出的直流电流值,在步骤五得到的感应电压与并联阻容的抑制规律曲线中选取满足工程所需的、最为合适的交流感应电压抑制参数。
步骤七,根据步骤六选取的地线感应电压抑制参数,采用仿真程序进行仿真验证,得到最终融冰地线感应电压值,并与目标值进行比较,验证地线交流感应电压抑制参数选取的合理性。
在仿真软件的输电线路模型中搭建并联阻容的地线感应电压抑制回路,仿真运行后得到地线感应电压的抑制值,选用步骤六中C/CE=14.1,电阻
通过投入感应电压抑制回路前后的感应电压波形值比较,可以看到,感应电压抑制到原来的8%左右,实现了预期设定的感应电压抑制目标。
综上所述,由于采用了上述技术特征,本发明的有益效果是:
本发明结构简单,设计科学合理,发明了交流线路感应电压抑制方法,即通过感应电压等效电路图和基尔霍夫电流定律,得到目标电线交流感应电压Ug的计算方程和具体数值,再确定目标电线感应电压抑制目标值,通过选择不同的感应电压抑制方法,经公式计算或仿真得出并联阻容方式下需要的并联电阻R和电容C,或并联高阻方式下需要的大电阻R,最后再对上述2种方式进行技术经济对比,选择出最为合适的交流线路感应电压抑制方法;
本发明采用“交流线路感应电压抑制方法”后,可以有效抑制交流输电线路中目标电线上的感应电压,保证了输电线路安全性,并实现目标电线上外接设备的安全接入和可靠启动。
如上所述,可较好地实现本发明。
本说明书中所有实施例公开的所有特征,或隐含公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,依据本发明的技术实质,在本发明的精神和原则之内,对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等,均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种不停电交流线路地线融冰感应电压抑制方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,确定不停电交流线路的线路参数;
S2,采用仿真软件建立不停电交流线路地线感应电压计算模型,分别对不同种类的融冰接线形式的地线感应电压进行仿真计算,得到抑制前地线感应电压;
S3,参考抑制前地线感应电压值,设定交流线路抑制后的感应电压目标值、融冰装置输出的直流电流目标值;
S4,绘制增加感应电压抑制装置后的工频感应电压等效电路图,推导出不停电交流线路地线感应电压抑制公式;
S5,定义感应电压抑制倍数,基于步骤S4的不停电交流线路地线感应电压抑制公式,选取不同并联电阻值R及不同并联电容值C的仿真,得到感应电压与并联阻容的抑制规律曲线;
S6,根据步骤S3抑制后的地线感应电压目标值及融冰装置输出的直流电流值,在S5得到的感应电压与并联阻容的抑制规律曲线中选取满足技术经济合理的并联电阻R及并联电容C值作为不停电交流线路地线感应电压抑制参数。
2.根据权利要求1所述的一种不停电交流线路地线融冰感应电压抑制方法,其特征在于,步骤S1中,线路参数包括导地线参数、杆塔参数、系统参数中的一项或多项。
3.根据权利要求1所述的一种不停电交流线路地线融冰感应电压抑制方法,其特征在于,步骤S2中,分别对I型、U型、异型接线三种融冰接线形式的地线感应电压进行仿真计算。
4.根据权利要求3所述的一种不停电交流线路地线融冰感应电压抑制方法,其特征在于,步骤S2中,根据输电线路额定输送容量和极限输送容量,分别对I型、U型、异型接线三种融冰接线形式的地线感应电压进行仿真计算。
5.根据权利要求1所述的一种不停电交流线路地线融冰感应电压抑制方法,其特征在于,步骤S4中,交流线路不停电地线感应电压抑制公式为:
其中,Ug’表示交流线路抑制后的感应电压目标值,w表示角频率,C表示目标电线与大地间并联电容,R表示目标电线与大地间并联电阻,CA表示A相电线对目标电线上产生耦合电容值,UA表示A相电线对地电压值,Ug表示抑制前地线感应电压,CB表示B相电线对目标电线上产生耦合电容值,UB表示B相电线对地电压值,CC表示C相电线对目标电线上产生耦合电容值,UC表示C相电线对地电压值。
6.根据权利要求5所述的一种不停电交流线路地线融冰感应电压抑制方法,其特征在于,步骤S4中,交流线路不停电地线感应电压抑制公式简化为:
其中,CE表示目标电线与大地之间的耦合电容。
7.根据权利要求1所述的一种不停电交流线路地线融冰感应电压抑制方法,其特征在于,步骤S4中,感应电压抑制倍数的公式为:
8.根据权利要求7所述的一种不停电交流线路地线融冰感应电压抑制方法,其特征在于,步骤S4中,当并联电阻值R远小于并联电容值C时,感应电压抑制倍数的公式简化为:
其中,并联电阻值R远小于并联电容值C指并联电阻值R与并联电容值C之比小于100。
9.根据权利要求1至8任一项所述的一种不停电交流线路地线融冰感应电压抑制方法,其特征在于,还包括以下步骤:
S7,根据步骤S6选取的地线感应电压抑制参数,采用仿真程序进行仿真验证,得到最终融冰地线感应电压值,并与感应电压值目标值进行比较,验证地线抑制后的感应电压值选取的合理性。
10.根据权利要求9所述的一种不停电交流线路地线融冰感应电压抑制方法,其特征在于,采用电磁暂态仿真程序进行仿真验证。
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