一种特高压输电线路中地线损耗的计算方法

一种特高压输电线路中地线损耗的计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及特高压工程领域，具体讲涉及计算方法一种特高压输电线路中地线损 耗的计算方法。
【背景技术】
[0002] 一般来说，在电力系统中较低电压等级的总损耗中，地线损耗占的比例不高。但是 随着高压输电工程的广泛应用及电压等级的提高，地线损耗日益显著。按国内目前电力总 容量来估算，全国每年地线损失的电能损耗达到百亿千瓦时。特别是随着特高压线路的广 泛建设，线路输送容量的变大，地线损耗不可忽略。通过计算研宄采用，合理的方案布置地 线，科学的架设地线及地线绝缘方式，对特高压工程的经济性和能源节约来说都有重要的 价值。
[0003] 现有的特高压输电线路中地线的架设并没有科学有效的依据，而随着高压输电工 程越来越广泛的应用，地线的损耗不但浪费了大量的能源和金钱，因此，如何设计一种科学 有效的方式来计算并调整架设特高压输电线路中地线的布置方案，是本领域人员亟待解决 的问题。

【发明内容】

[0004] 有鉴于此，本发明提供一种特高压输电线路中地线损耗的计算方法，该方法建立 的模型符合实际工程，计算的形式可靠，准确且有效；使得对实际工程中的地线的调整或架 设更加可靠且科学有效，避免了大量的能源与金钱的浪费，实现了对特高压输电线路中地 线的最佳调整。
[0005] -种特高压输电线路中地线损耗的计算方法，所述计算方法包括如下步骤：
[0006] 1-1.选定需对特高压输电线路中的地线进行调整的特高压输电线路；并收集特 高压输电线路中的特高压杆塔和特高压线路的相关参数；
[0007] 1-2.根据所述特高压杆塔和所述特高压线路的相关参数分别建立特高压杆塔仿 真模型、特高压线路仿真模型和特高压工频电源仿真模型；
[0008] 1-3.将所述特高压杆塔仿真模型、所述特高压线路仿真模型和所述特高压工频电 源仿真模型组合并搭建成特高压输电线路总仿真模型；
[0009] 1-4.选定适用于所述特高压输电线路的多种地线布置方案；
[0010] 1-5.调整所述特高压输电线路总仿真模型中的参数并使用电磁暂态计算程序计 算多种的所述地线布置方案中的所述特高压输电线路总仿真模型的地线损耗值；并根据电 磁场理论计算多种的所述地线布置方案中的所述特高压输电线路总仿真模型的地线损耗 理论值；
[0011] 1-6.重复1-5,直到一种所述地线布置方案中的所述地线损耗值和所述地线损耗 理论值均为最小值时，此种所述地线布置方案即为最优方案；
[0012] 1-7.根据所述最优方案对所述特高压输电线路中的所述地线的种类和接地方式 进行调整。
[0013] 优选的，步骤1-3中所述特高压输电线路总仿真模型的搭建具体过程为：
[0014] II-1.将所述特高压工频电源仿真模型和所述特高压线路仿真模型连接，待线路 达到稳定状态后，检查所述特高压线路仿真模型与所述特高压工频电源仿真模型是否连 通；若否，则重新将工频电源和所述特高压线路仿真模型连接，直到所述特高压线路仿真模 型与所述特高压工频电源仿真模型连通；
[0015] II-2.改变输送功率检验连通后的所述特高压线路仿真模型和所述特高压工频电 源仿真模型，直到所述特高压线路仿真模型和所述特高压工频电源仿真模型相互匹配；
[0016] II-3.将所述特高压杆塔仿真模型加入步骤（2)中相互匹配且连通的所述特高 压线路仿真模型和所述特高压工频电源仿真模型中，搭建为所述特高压输电线路总仿真模 型。
[0017] 优选的，步骤1-5中使用电磁暂态计算程序计算多种的所述地线布置方案中的所 述特高压输电线路总仿真模型的地线损耗值的具体过程为：
[0018] III-1.将调试好的所述特高压输电线路总仿真模型的电源打开；
[0019] II1-2.等待线路到达稳定状态后，分别尝试在不同的所述地线布置方案下将地线 按不同档距和杆塔连接接地，并根据式W g= I 82&计算得到最优的地线损耗值；
[0020] 式中，Rg为地线单位长度的电阻，I g为电线上的环流，W 8为地线损耗值。
[0021] 优选的，所述特高压杆塔的相关参数包括特高压塔杆的主材和横担的结构、形状 和长度；所述特高压线路的相关参数包括地线绝缘的长度、导线和地线的排列顺序与相对 位置、负荷电流和土壤电阻率。
[0022] 优选的，所述特高压杆塔仿真模型是将所述特高压杆塔的相关参数带入分段波阻 抗计算公式，并与雷电波传播速度结合后得到所述特高压杆塔的多波阻抗仿真模型；所述 特高压杆塔仿真模型中的主材与横杆的长度比与特高压杆塔的实际的主材与横杆的长度 比相同。
[0023] 优选的，所述特高压线路仿真模型是根据所述特高压线路的相关参数和所述特高 压杆塔的结构建立的线路J-Marti模型；所述特高压线路仿真模型仿真模拟整条所述特高 压输电线路每一个档距线路并将每一个档距线路细分为10段。
[0024] 优选的，所述特高压工频电源仿真模型是根据所述特高压输电线路的工作电压建 立；调整所述特高压工频电源仿真模型中的工作电压相位角，以改变线路输送功率。
[0025] 优选的，多种所述地线布置方案包括方案一、方案二和方案三；所述方案一为普通 地线和OPGW光缆均逐塔接地，所述方案二为普通地线分段绝缘且OPGW光缆逐塔接地，所述 方案三为普通地线和OPGW均分段绝缘且一点接地。
[0026] 优选的，所述特高压杆塔仿真模型、所述特高压线路仿真模型和所述特高压工频 电源仿真模型在电磁暂态计算程序中搭建。
[0027] 优选的，所述电磁暂态计算程序为ATP-EMTP程序。
[0028] 从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种特高压输电线路中地线损耗的计 算方法，通过将建立的特高压杆塔仿真模型、特高压线路仿真模型和特高压工频电源仿真 模型搭建成特高压输电线路总仿真模型，并使用电磁暂态计算程序和电磁场理论计算多种 的地线布置方案中的特高压输电线路总仿真模型的地线损耗值，调整参数获取最优方案， 根据最优方案对地线进行调整。该方法建立的模型符合实际工程，计算的形式可靠、准确且 有效；使得对实际工程中的地线的调整或架设更加可靠且科学有效，避免了大量的能源与 金钱的浪费，实现了对特高压输电线路中地线的最佳调整。
[0029] 与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：
[0030] 1、本发明提供的技术方案，通过使用电磁暂态计算程序和电磁场理论计算多种的 地线布置方案中的特高压输电线路总仿真模型的地线损耗值，计算的形式可靠、准确且有 效。
[0031] 2、本发明提供的技术方案，通过将建立的特高压杆塔仿真模型、特高压线路仿真 模型和特高压工频电源仿真模型搭建成特高压输电线路总仿真模型，调整参数获取最优方 案，根据最优方案对地线进行调整。使得对实际工程中的地线的调整或架设更加可靠且科 学有效，避免了大量的能源与金钱的浪费，实现了对特高压输电线路中地线的最佳调整。
[0032] 3、本发明提供的技术方案，用ATP-EMTP建立仿真计算模型，将整个输电线路的包 括杆塔、地线等全部建立在模型内，精确的针对每一基杆塔每一段线路进行建模，建立的模 型符合工程实际，保证了调整数据的真实可靠。
[0033] 4、本发明提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。
【附图说明】
[0034] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简要地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0035] 图1是本发明的特高压输电线路中地线损耗的计算方法示意图。
【具体实施方式】
[0036] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例，都属于本发明保护的范围。
[0037] 如图1所示，本发明的特高压输电线路中地线损耗的计算方法，包括如下步骤：
[0038] 1-1.选定需对特高压输电线路中的地线进行调整的特高压