基于ATP-EMTP的平行交流输电线路感应电压及电流的仿真计算方法与流程

本发明涉及输电线路仿真计算领域，特别涉及一种基于atp-emtp的平行交流输电线路感应电压及电流的仿真计算方法。

背景技术：

随着高压、特高压输电线路工程建设越来越多，在节省线路走廊、减少城市占用地的情况下，不可避免地会出现输电线路并行及交叉跨越的情况。多条线路通用一条输电走廊已经屡见不鲜，而由于输电线路间复杂的静电耦合和电磁耦合，在停电检修维护线路上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，临近特高压交流输电线路感应电压可达到数十千伏，感应电流可达到数十安培。而平行两条交流输电线路感应电问题研究极少，因此，如何得到平行两条交流输电线路时感应电压及感应电流的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，提出一种使用atp-emtp软件仿真两条平行交流线路时感应电压、感应电流的计算方法，便于评估感应电压和感应电流水平，及时做好安全措施，提高输电线路工作人员安全作业能力。

技术实现要素：

本发明提出一种基于atp-emtp的平行交流输电线路感应电压及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atp-emtp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atp-emtp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电压源和电流源；

步骤3：感应电压和感应电流计算

包括根据所述步骤2的仿真模型计算平行交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、内径、外径、直流电阻、分裂数、分裂间距、弧垂、相序。

进一步，地线参数包括地线型号、内径、外径、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。

进一步，对短距离输电线路可选择atp-emtp中的集中参数模型，对长距离输电线路需选择atp-emtp中的分布参数模型。

进一步，电压源接于运行线路首端，电流源接于运行线路末端。

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。

进一步，感应线路的感应电压及电流需分相探测。

附图说明

图1为本发明方法中输电线路model模型设置图；

图2为输电线路的位置关系示意图。

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。

本发明结合cdegs软件来对输电线路的感应电流和感应电压进行仿真计算。

交流平行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

1)获取所涉及的输电线路参数，包括输电线路型号、内径、外径、分裂数、直流电阻、分裂间距、弧垂、相序等；

2)获取所涉及的地线参数，包括地线型号、内径、外径、弧垂、直流电阻等；

3)获取所涉及的输电杆塔参数，包括杆塔型号、呼高、档距、导线在杆塔悬挂点等；

4)获取所涉及的土壤电阻率参数；

5)获取运行线路运行参数，包括运行线路电压等级、输送功率等。

步骤2、搭建atp-emtp仿真模型

1)输电线路模型设计。根据输电线路沿线土壤电阻率、输电线路架设方式、输电线路相序、运行线路与感应线路的并行间距等因素确定输电线路分块模型。

2)搭建输电线路模型。对短距离输电线路可选择atp-emtp中的集中参数模型，对长距离输电线路需选择atp-emtp中的分布参数模型，将步骤1)设计好的各段输电线路，在atp-emtp中用选择的输电线路模型模拟，并根据输电线路相序图将各段输电线路连接起来。

3)输电线路参数设置。需设置的参数有atp-emtp中的lcc(输电线路模块)中的model、data模块。此部分参数的设置根据步骤1收集的参数以及步骤2数据分析计算得到。具体为model模块中设置输电线路类型及对应的特征，如图1所示，设置输电线路模型，设置土壤电阻率，输电线路输送频率，输电线路长度；data模块设置输电线路相号，内径，外径，直流电阻，水平距离，导线高度，档距中央导线高度，分裂间距，地线保护角，分裂数。

选取1000kv输电线路为参考水平距离0点，500kv输电线路在1000kv左侧，则水平距离horiz1＝horiz0-d1,感应线路在1000kv右侧，则水平距离horiz2＝horiz0-d2。塔高为分段lcc模块内平均塔高导线高度为分段lcc模块内平均导线高度vmid为平均导线高度减去平均弧垂。

4)对运行线路施加源。此施加源为电压源和电流源。电压源与电流源的数据来源根据带电线路运行电压和输送功率，电压源为线电压有效值，电流源为相电流有效值，如1000kv输电线路，输送功率5600mw，功率因数0.95时，atp-emtp建模时电压源设置为1000000v，根据公式计算的电流源设置为3403.3a。三相输电线路则需要定义相序角度，在建立导体时根据实际线路相序选择激励源。具体为选择atp-emtp中的sources模块中的acsource1&3模块，双击acsource1&3模块，进行component:acsource设置，左端施加源采用电压源的方式，则选择typeofsource为电压源，并设置电压源的幅值(峰值或有效值)，频率，相角；频率为50hz，相角不变；然后将电压源一端接在运行线路首端。另一端施加源采用电流源的方式，则选择typeofsource为电流源，并设置电流源的幅值(峰值或有效值)，频率，相角；频率为50hz，相角不变；将电流源一端接在运行线路末端。并设置电压源或电流源的开始时间≤0，停止时间>仿真时间tmax。

5)仿真时间步长设置。打开atp-emtp中的atp模块下的atp-settings，设置仿真步长deltat＜1×10^-3，仿真时间tmax>deltat。

步骤3、感应电压和感应电流计算

图2示出了输电线路的位置关系示意图，在计算感应电压和电流时，需要：

(1)将施工线路首、末端均短路接地，可得到不同运行线路潮流下的电磁感应电流。

(2)将每条线路首、末端均开路，可得到不同运行线路潮流下的静电感应电压。

(2)将每条线路一端短路接地，另一端开路，可得到不同运行线路潮流下的电磁感应电压、静电感应电流。

最后，进行atp-emtp模型调试，之后即可进行具体的仿真计算。

1)运行atp程序，查看各段换位及相序是否准确，若错误，逐段核对lcc(输电线路模块)相序，并修正，直到相序全部与设计相序一致为止。

2)安排计算方式。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。

3)由于感应线路每相导线高度、每相与运行线路间距均不同，感应线路的感应电压及电流需分相探测。

4)将探测电流源串联接在每个单相输电线路中，将探测电压源并联接在感应的每个单相输电线路两端，双击探测电流源设定探测电流源显示的内容，选择steady-state的curr/power,选择onscreen中的curr.ampl,则调试计算结束后该探测电流源显示通过的电流幅值。双击探测电压源设定探测电压源显示的内容，选择steady-state的voltage,选择onscreen中的u,则调试计算结束后该探测电压源显示并接线路点的电压幅值与角度。

通过以上步骤可以精确地计算出在不同运行线路潮流下的感应电压、电流。

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。