500kV同杆并架双回线路的动态物理模型.pdf

2 0 0 6年 4月 第 3 4卷 第 2期( 总第 1 8 3期) 吉 林 电 力 j i l i n el e c t r i c po we r ap r 2 00 6 vo 1 3 4 no 2 ( s e r no 1 8 3 ) 5 0 0 k v 同杆并架双 回线路 的动态物理模型 dy na mi c phy s i c a l m o d e l o f 5 0 0 k v commo n t o we r do u bl e c i r c ui t li ne s 付 育颖 ， 严干贵 ， 戴武 昌 ， 韩 来文 ( 东北电力大学， 吉林 吉林 1 3 2 0 1 2 ) 摘要 ： 介 绍了 5 0 0 k v 同杆并架 双 回线路 的动态物理模 型搭建及 工作原理 ， 在 介绍原 型线路及 其参数 的基础上 ， 计算了模型线路参数， 确定了模型线路的结构和参数( 如模拟线圈阻抗值、 模拟电容和模拟并联电抗器参数) 并给 出了原理 图。提出 的同杆并架线 路物理模型 ， 能够实现对原型 同杆 并架线路的模拟 。 关键 词 ： 动 态物理模 型 ； 同杆 双回线路 ； 模 拟 ab s t r a c t ： th e mo d e l c o n s t r u c t i o n a n d p r i n c i p l e o f 5 0 0 k v c o mmo n t o we r d o u b l e c i r c u i t l i n e s wa s i n t r o d u c e d i n t h i s p a p e r on t h e b a s i s o f mo d e l l i n e a n d i t s p a r a me t e r s ，t h e p a p e r c a l c u l a t e d m o d e l i n e p a r a me t e r s a n d f i x e d i t s c o mp o s i t i o n a n d p a r a m e t e r s ( f o r e x a m p l e ：s i mu l a t i n g c o i l i mp e d a n c e， s i m u l a t i n g c a p a c i t a n c e a n d s i mu l a t i n g p a r a l l e l r e a c t o r p a r a me t e r ) 。 g a v e t h e s c h e ma t i c d i a g r a m th e mo d e l o f c o mm o n t o we r d o u b l e c i r c u i t l i n e s a c h i e v e d s i mu l a t i o n t o o r i g i n a l s h a p e ke y wo r d s ： d y n a mi c p h y s i c a l mo d e l ；c o mmo n t o we r d o u b l e c i r c u i t l i n e s ；s i mu l a t i o n 中图分类 号 ： t m7 4 3 ； tm7 2 6 文献标 识码 ： a 文章编号 ： 1 0 0 9 5 3 0 6 ( 2 0 0 6 ) 0 2 0 0 1 i - 0 3 同杆并架线路以其建设周期短 、 所需输 电走廊 窄、 投资少等优点被广泛应用于输 电线路的建设中。 随着其广泛 的应用 ， 对它的研究也 因此显得越来越 重要。 在电力系统动态物理模拟中 ， 要正确地模拟 同 杆双回线路 ， 必须在模型中同时考虑每相的 自感 、 相 间互感和双回线之间的互感等诸多 因素， 因此 ， 双回 线 的模型就变得 比较复杂 。 国外有的采用“ 六角形” 电抗器来模拟 同杆双回 线路 ， 这种模型缺点很多。首先加工制造很 困难， 它 要求 6个气隙同步调整 ， 否则会造成电抗参数不平 衡 ； 其次是参数 调整极其 困难 ， 有时甚至不 可能实 现。国内有 的将六相线圈并绕在 同一个带有气隙的 铁芯上来模拟同杆 双回线 ， 但 由于六相线 圈所处几 何位置不同， 电抗差异很大 ； 另外 ， 在满足双回线互 感参数 的情况下 ， 却不满足相间互感的要求n 。实 践证明， 该模型也往往难以使用 。 下面介绍一种新 的 同杆双 回线模 型， 其结构 比较简单 ， 搭建、 使用及参 数调整都很方便 。 1 线路模 型搭建及工作原理 1 1 搭 建原 理 本模型是根据相似原理搭建而成 ， 相似定理是 模拟的理论基础 ， 它指出了相似现象间的关系 ， 提供 了要使模型与原型系统中的物理现象相似的充分和 必要的条件 ， 其 中相似判据 的确定为模拟 的关键问 题。 。因为 同杆并架线路 的物理模拟以相似判据为 依据 ， 求得相似判据就等于得 出相似指标 ， 也就决定 了模拟 中物理量比例尺选择的条件。相似判据的确 定方法有量纲分析法和分析方程式法 ( 包括 比例系 数法、 积分相似法 ， 标幺值相等法 ) ， 本模型采用标 幺 值相等法来推导相似判据。 1 2 工 作原 理 在本模 型中， 采用零序电流互感器二次侧接入 电阻、 电抗来模拟同杆双 回线的零序 电抗和双回线 之间的互感 。正常运行和发生对称故障时三相电流 之和为零 ， 所以一回线对另外一回线路 的互感影响 小 ， 总影响近似为零 ， 可忽略不计 。此时零序电流互 感器一次侧 由于三相 电流对称 ， 流经环状铁芯内部 的磁通 为 0 ， 在 二 次侧 无法 感 应 电流 ， 即相 当 于无 相 间互感 ， 零序电流互感器不起作用。 当发生不对称故 障时 ， 零序 电流互感器一次侧流过不对称三相电流 ， 收稿 日期 ： 2 0 0 5 1 2 1 9 作者简 介 ： 付 育颖( 1 9 8 o 一) ， 女 ， 硕 士研 究生 ， 研 究方向为 电力系统动 态模 拟 。 维普资讯 2 0 0 6年 4月 第 3 4卷 第 2期 ( 总第 1 8 3期 ) 吉 林 电 力 j i l i n el e c t r i c p o we r apr 20 0 6 vo 1 3 4 no 2( s e r no 1 8 3 ) 流经环状铁芯 内部的磁通不再为 0 ， 因此零序 电流 互感器二次侧感应 电流 ， 此 时只要调整用来模拟零 序电抗不足的线 圈( z 、 z 。 ) 、 互感线圈( z 。 ) 的数 值就可 以模拟同杆并架双回线路 ( 见图 1 ) 。 u 】 vi w u 2 v2 w l ， j 零序电流互感器 图 1 一段同杆双 回线模 型示意图 其 中： z 、 z 。 为补偿 回路 i和 i i不足 的零序 自阻 抗 ； z 。 。 为 回路 i和回路 i i 之间的零序互 阻抗 ； z 为 回路 i和回路 i i 的正序阻抗 ； z 为回路 i 和 回路 i i的 2倍正序阻抗 ( 2个 t型等值 回路一侧线 圈串 联 ， 因此数值为 z 的 2 倍 ) ； c为线路等效 电容。 2 线路模 型 的搭建 动模用的线路模 型， 一般不要求空间电磁场 的 模拟 ， 也不要求线路波过程的相似 ， 而只要求线路上 某些点的电压与电流随时间变化过程的相似。因而 可 以采用 型或 t 型等值链型电路以分段集 中参 数来模拟分布参数 。 由于同杆并架双回线路之间的相互耦合作用 ， 因此用集 中参数来模拟时还要考虑这些线间相互影 响的问题。本模型采用 t型等值链 型电路 ， 按序参 数进行模拟。这样模 拟 ， 既可省去较 困难的互感模 拟 ， 又可以减少所接元件数 目。 2 1 原型线路及其参数 5 0 0 k v长距离线路 ， 线路长度 4 0 0 k m， 导线型 号为 4 l gj 一 4 o o 5 o ， 地线型号 为 l g j 一 9 5 1 4 1 ， 分 裂导线间距 4 0 0 mm， 原型线路 结构参数如图 2所 示 ， 参数如表 1 所示 ( 第 1 列数值) 。 2 2 线路模型参数计算 根据相似判据 ， 将原型参数折算到模型系统中 ， 具体线路模型参数见表 1 ( 第 2 列数值) 。 1 2 图 2 5 0 0 k v同杆双 回线结构参数 表 1 5 0 0 k v 同杆并架原 型双回线路序参数 注 ： 双 回路 的正序互感抗 一般情 况下很 小， 不会 超过 每 回路 正序 自感抗 的5 ； 对于 同杆 双回架设 的线路 ， 正序网络 中 两 回路 间的耦 合电容 很 小， 且 地线 对正 序 电容 的影 响也很 小 ， 在大多数输电网络中可忽 略不 计。 2 3 线路模型的结构和参数确定 根据 电力系统继 电保护产品动模试验 标准 ， 要求 1 0 0 k m 以上 5 0 0 k v线路至少需要采用 5 t来 模拟 ， 现要求模拟 4 0 0 k m 长线路 ， 为了能满足保 护 装置的试验要求 ， 以模拟 中点故障 ， 故用 6 t 串联来 实现全线模拟 。标准中还要求 5 0 0 k v线路长度超 过 3 0 0 k m 时线路两侧要接 入并联 电抗 器， 其补偿 度为每侧 3 5 。 2 3 1 线路模型原理图 由以上 描述 ， 可 以搭 建 出 5 0 0 k v、 4 0 0 k m 线 路 的动态物理模 型， 如图 3所示 ， 其 中， 共有 3个相 同 回路 ， 这 里 只画 出 1 个 回路 。 2 3 2 线路模拟线圈阻抗值的确定 图 3中每个 t模拟线路长度为 6 6 7 k m， 其 中 维普资讯 2 0 0 6年 4月 第 3 4卷 第 2期 ( 总第 1 8 3期 ) ap r 2 0 0 6 vo 1 3 4 no 2 ( s e r no 1 8 3) 零 序互 感器 ( 6 个 ) 图 3 5 0 0 k v同杆 双回线动态物理模 型 各个参数的含义与 图 1中所示各个参数含义相 同， 改变时， 可以通过投切三相开关来 改变电容的配置， 根据表 1中所示参数 ， 可以确定图 3中每个模 拟线 达到满足试验要求的电容值 。 圈和电容的参数值 ， 如表 2所示。 2 3 4 线路模拟并联电抗器参数 的确定 表 2 5 0 0 k v同杆并架模型双回线路模拟线圈阻抗 n xp 一 1 ( c1 i x o ) 3 ( kb kz ) 一6 9 2 q， 2 3 3 线路 模拟 电容 的确定 模拟 电容值为 2 1 9 2 f， 具体电容配置见图 4 。 图 4 5 0 0 k v 同杆 双 回线 电 容 配 置 模拟 5 0 0 k v、 4 0 0 k m 的同杆并架双 回线路 采 用 3种型号 电容， 共需要 1 4 4组电容器。 具体数量型 号 配 置 如 下 ： 3 6 1 0 0 f； 7 2 0 4 7 f； 3 6 0 2 2 f( 每 个 柜 中 有 61 0 0 f， 1 2 0 4 7 f， 6 0 2 2 f 个 电容) ； 根据试验要求， 当电容值需要 x 一xp 32 3 0 q 其 中： xr 为模拟并联 电抗器阻抗 ； x 为每相模拟并 联电抗器阻抗； c。 为正序 电容 ， 取 1 3 1 5 f； l为线 路 总 长 ， 取 4 k m； 一2 7 c -厂 ， 取 3 1 4 ； kb 为 补 偿 度 ， 取 0 3 5 ； kz 为阻抗 比 ， 取 2 5 。 模 拟 并 联 电抗 器 阻抗 实 际使 用 范 围 4 0 0 2 0 0 0 q， 由以上 计算 可 知在 模 拟并 联 电抗 器 阻抗 值 范 围之 内 ， 因此 满 足要求 。 3 结论 本 文 提 出 的 同杆 并 架 线 路 物理 模 型 ， 不 仅 能 够 实 现 对原 型 同杆 并架 线 路 的模 拟 ， 而且 具 有 模 型 制 造方便 ， 接线简单 ， 参数调整方便的优点