输电线路模型及其特性
输电线路基础知识培训讲义PPT课件
合成绝缘子则基本可按绝缘子长度进行区分。
（2）分裂导线的数量： 110kV线路一般不采用分裂导线； 220kV线路一般有单导线，双
分裂导线（分垂直、斜排、水平排布方式）； 500kV线路一般采用 双分裂或四分裂导线。
根据玻璃绝缘子片数来判断输电线路电压等级准确无误，而采取 分裂导线数量仅作判断参考。
在德国，政府规定凡新建线路必须同塔架设两回以上。在高压超高压线 路中，为同塔四回为常规线路，最多六回。截止1986年，同塔并架多回紧凑 型线路总长就有约2.7万km，已有50多年的运行经验。
在日本110 kV及以上的线路多数为同塔四回，500 kV线路除早期2条为 单回路外，其余均为同塔架双回。目前，日本同塔并架最多回路数为八回。
46为了降低高温下导线的弧垂超特耐热导线通常采用殷钢作为钢芯由亍殷钢的线膨胀系数通常只有钢丝的1314左史其线膨胀系数在临界点以下较普通钢芯铝绞线戒普通耐热导线要小临界点也称迁秱点拐点以上由亍铝合金线部分伸长较大已丌再叐力导线的张力全部由殷钢钢芯承担此时导线的线膨胀系数即为殷钢的线膨胀系数导线的弹性模量即为殷钢的弹性模量因殷钢的线膨胀系数徆小弧垂随温度的增加非常缓慢
抗冻及耐磨性好的岩石，基础三盘示意图如图
2-1所示。
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32
现浇混凝土基础：主要有地脚螺栓基础和插入式基础两种。
钢筋混凝土基础：混凝土标号不宜低于C15，其优
适用于土质满足要求
点：尺寸、形式多样化，满足不同塔型的要求；材
（粘性土、砂土、碎
料可零星运至塔位，较预制混凝土基础方便；缺点：
石等抗压强度较高的
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21
(3)电磁环境影响。采用特高压直流输电，对于实现更大 范围的资源优化配置，提高输电走廊的利用率和保护环 境，无疑具有十分重要的意义。但与超高压工程相比， 特高压直流输电工程具有电压高、导线大、铁塔高、单 回线路走廊宽等特点，其电磁环境与±500千伏直流线 路的有一定差别，由此带来的环境影响必然受到社会各 界的关注。同时，特高压直流工程的电磁环境与导线型 式、架线高度等密切相关。因此，认真研究特高压直流 输电的电磁环境影响，对于工程建设满足环境保护要求 和降低造价至关重要。
输电线路模型及其特性
AD BC 1 求解式(5.7)，末端量用始端量表示得(源自.22)VR IR=
D C
B VS
A
IS
(5.23)
下面介绍求传输矩阵的两个MATLAB函数。函数
[Z,Y,ABCD]=rlc2abcd(r,L,C,g,f,Length) 当电阻、电感和电容的单位分别为单位长度
的欧姆(ohm)，毫亨(mh)和微法( F)时，用这个函数来求传输矩阵。
L = 0.8; C = 0.0112;
% 毫亨 % 微法
Length = 130; VR3ph = 325; VR = VR3ph/sqrt(3) + j*0;
% kV (末端相电压)
[Z, Y, ABCD] = rlc2abcd(r, L, C, g, f, Length);
AR = acos(0.8);
然后，根据沿线电压电流的关系推导长线路(long line)的分布参数模型。 定义传播常数和特征阻抗,指出电力系统中波的传播速度与光速接近。由于线 路两端的状态非常重要,因而用模型等效长线路模型。接着介绍了MATLAB中 几个计算线路参数及其特性的常用函数。最后，为提高线路在空载和负荷情 况下的传输效率，又介绍了线路补偿的概念。
% kV(始端线电压)
Is = VsIs(2); Ism = 1000*abs(Is);
%A (始端电流)
pfs= cos(angle(Vs)- angle(Is));
% (始端功率因数)
Ss = 3*Vs*conj(Is);
%MVA (始端功率)
REG = (Vs3ph/abs(ABCD(1,1)) - VR3ph)/VR3ph *100;
例5.3(chp5ex3) 一条345kV的三相输电线路长130km。每相串联阻抗为 Z=0.036+j0.3 Ω/km，每相并联导 纳y j4.22106S/km。始端电压为345kV，始端电流为400A，滞后功率因数0.95。始端 负载为270MVA，滞后功率因数为0.8，电压为325kV。根据中长线路模型求末端的电压， 电流和功率，以及电压调整率。
探讨关于220kV输电线路分相的电气特性及其对电网影响
探讨关于220kV输电线路分相的电气特性及其对电网影响[摘要]本文主要对由输电线路参数不对称所造成分相电气特性及其对电网影响进行研究，探讨减小线路不对称影响的电网改造以及运行方法，对保障电网的安全稳定运行具有重要作用。
[关键词]220kv输电线路，三相不对称，不平衡电流中图分类号：tm73 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）14-0309-02一、引言随着我国用电负荷的不断增长，电网中出现很短的220kv同杆多回输电线路，一般均采用不换位的方式架设。
由于不换位同杆双回线路所引起系统三相电流不平衡的问题逐渐严重，不平衡电流不仅会增大电网输电元件的损耗，还可能会造成发电机负序保护及线路零序保护误动，进而造成大面积的停电现象发生。
所以，探讨高压不换位线路参数不对称所造成三相电流不平衡课题具有极大意义。
二、影响电流不平衡度的因素分析2.1 电流不平衡度对于单回线路来说，在非故障条件下，当系统三相对称时，其线路电流只有正序分量，负序和零序电流则是因系统三相不对称造成的。
所以可用负序、零序电流以及正序电流的比值来对各回线路的电流不平衡度进行定义。
（3）导线半径的影响截面的大小主要影响电阻的大小，而对电感的影响基本可以忽略。
研究可知，导线半径对线路不平衡度的影响不大。
（4）线路长度的影响随着线路长度增加，零序和负序电流不平衡度增大，且负序不平衡度增大的幅度要比零序大。
（5）架空地线的影响随着地线与线路间距增大，负序电流不平衡度基本保持，而零序电流不平衡度增大。
（6）导线相间距的影响随着线路间距的增大，负序电流不平衡度基本保持，而零序电流不平衡减小。
2.3 双回线路的不平衡因素分析2.3.1 线路长度变化的影响（l）零序穿越不平衡度的大小会随着线路长度的增加而增大，同相序和异相序受到的影响较大；负序穿越不平衡度会随着线路长度的增加而增大，其中同相序、异相序受到的影响较大。
零序穿越不平衡度的相角会随着线路长度的增加而小幅度减小，负序穿越不平衡度的相角基本保持不变。
三相超高压输电线路的电场建模研究
三相超高压输电线路的电场建模研究黎金城;魏宏安;陈斯琦【摘要】超高压输电线路具有电压高,电场强度大的特性,对周围环境有很大的影响.本文在分析输电线路典型传输模型的基础上,根据麦克斯韦方程组及边界条件,利用模拟电荷法和模拟电荷法-矩量法计算出输电线路的空间工频场强分布,最后在仿真环境中进行试验.实验结果表明,利用该方法可以有效的模拟出输电线路周围空间中的场强分布.【期刊名称】《电气开关》【年(卷),期】2018(055)001【总页数】5页(P13-17)【关键词】模拟电荷法;工频场强;模拟电荷法-矩量法;超高压输电线路【作者】黎金城;魏宏安;陈斯琦【作者单位】福州大学物理与信息工程学院,福建福州 350116;福州大学物理与信息工程学院,福建福州 350116;福州大学物理与信息工程学院,福建福州 350116【正文语种】中文【中图分类】TM721 引言随着各地电网规模的日益扩大，输电线路的电压等级不断提高，从350～500kV，甚至有的输电线路的电压已经达到1000kV。
输电线路上的超高压产生的场强对周边环境的危害也越来越大。
场强过大容易击穿绝缘介质，不仅危害电网的安全运行，同时对配电人员和输电线路周围居民的人身安全带来十分大的威胁。
通过建立超高压输电线路的电场模型，计算出输电线产生的电场大小，为评估输电线路产生的电场是否符合环境的安全要求提供了依据。
目前，我国主要采取交流超高压输电模式，因此本文重点阐述的是建立交流输电线路的模型，应用模拟电荷法、模拟电荷法-矩量法建立超高压输电线路的电场模型，计算超高压输电线路产生的电场强度。
本文针对输电线路实际情况将电场模型分为两类：一类是无限长电场模型，适合输电线档距大的线路，属于二维电场数学模型。
另外一类是有线长电场模型，适合架空线到变压器这一段输电线路，属于准三维电场数学模型[1]。
2 算法分析电场数值法将电磁场中连续场域问题转化为离散系统，是求解电场问题重要方法之一。
1000kV交流特高压输电线路运行特性解析 常安
1000kV交流特高压输电线路运行特性解析常安摘要：1000kV交流特高压输电线路作为我国能源远距离输送的“大动脉”，承担着解决我国能源分布不均、推动清洁能源发展的重任。
至2017年，我国已初步建成以1000kV交流特高压输电为主干的特高压交直流混合大电网，特高压技术发展已由建设和运维并举，逐步转变为线路精益化运维水平提升。
因此，线路运行的稳定性、安全性与科学性成为电力工作者关注的重点问题。
本文对1000kV交流特高压输电线路运行特性进行解析，为进一步深化特高压线路运维技术研究提供参考。
关键词：1000kV；交流特高压输电线路；运行特性；解析1000kV交流特高压输电线路作为高效解决当前我国电力分布不均问题的重要手段，其运行成效受到社会各界的广泛关注。
特高压线路在杆塔结构、导线选型、防雷配置、绝缘配置、防污要求、运行安全等方面与500kV线路有较大不同。
总体来说，1000kV线路杆塔高、绝缘子串长、吨位大、运行安全可靠性要求高。
因此深入解析1000kV交流特高压输电线路特性，创新线路运维方法，对提升运维效率、确保线路安全稳定运行尤为必要。
一、1000kV交流特高压输电线路运行特性1000kV交流特高压输电线路运行具有电力输送容量大、通道地域环境复杂、线路距离长、通道气候复杂多样等特性，导致线路容易受气候等客观条件影响，出现运行能效降低的现象，严重时还可能出现故障影响线路运行安全。
且特高压线路跨越山区、河网等多种地形，“微地形、微气象”等情况普遍存在。
因此，自然气象等环境因素给线路维护造成极大困难，易造成线路故障发生[1]。
二、1000kV交流特高压输电线路故障特性1000kV交流特高压线路故障特性可以从以下几个方面进行分析：一是风偏故障。
在不同地域受气候因素的影响，加之杆塔高度较高、绝缘子串较长的特点，容易造成风偏放电故障；二是覆冰故障。
鉴于特高压线路地域跨度大，经常穿过一些环境恶劣的冰害地段，进而容易出现覆冰故障；三是污闪故障。
输电线路模型及其特性课件
04 输电线路模型的发展趋势
高电压大容量输电线路模型
总结词
随着电力需求的增长，高电压大容量 输电线路模型成为发展趋势，能够实 现远距离、大容量的电能传输。
详细描述
高电压大容量输电线路模型采用更高 的电压等级和更大的传输容量，能够 实现更远距离的电能传输，减少中间 环节和损耗，提高输电效率。
紧凑型输电线路模型
和运行参数的优缺点，从而优化设计。
02
输电线路模型用于电力系统运行
在电力系统运行过程中，输电线路模型用于实时监控和调度。通过模型
，调度员可以预测和评估电力系统的状态和性能，以便及时调整运行参
数，确保电力系统的稳定性和可靠性。
03
输电线路模型用于电力系统维护
在电力系统维护过程中，输电线路模型用于故障诊断和预防性维护。通
自动化巡检
利用无人机、机器人等技 术，实现输电线路的自动 化巡检，提高巡检效率和 精度。
绿色环保输电线路模型的发展
环保设计
环保材料
优化输电线路的布局，减少对环境的 影响，如采用地下或水下输电线路。
使用环保型材料，如可降解、可回收 材料，降低对环境的影响。
可再生能源整合
将可再生能源如风能、太阳能等整合 到输电线路中，实现能源的可持续发 展。
在电力系统维护中的应用
输电线路模型用于故障诊断
输电线路模型可以用于故障诊断，通过模拟故障发生时的系 统状态，帮助维护人员快速定位故障原因。同时，模型还可 以预测故障可能造成的影响，为维护人员提供决策支持。
输电线路模型用于预防性维护
输电线路模型可以用于预防性维护，通过对线路的老化和故 障模式进行模拟和分析，预测可能出现的故障。维护人员可 以根据模型的预测结果，提前采取措施进行预防性维护，降 低故障发生的概率。
7#输电线路建模
• 计算公式 （实测）
g1
=
Pg U2
10−3
（S/km）
➢减少电晕损耗的措施： ✓增大截面积
✓分裂导线（增大等效截面积）
➢ Ucr：临界电压 能发生电晕的最低电压
➢ 影响因素： 材料表面光滑程度；天气； 空气密度；材料
半径； 分裂情况 ➢ 设计时已考虑晴天不发生电晕，g 可忽略。
不必验算电晕的导线最小直径或相应导线型号
Z
c
sh
l
U
2
ch l
I2
1+ YZ = ch l
2
Z
=
Zcsh l
=
Z1l
l
sh l
=
Z
sh l l
=
K1Z
Y
=
2 Z
(ch l
−1) =
2 Zc
ch l −1
sh l
修 正
=
Y1l
2
ch l − sh l
1
=
K2Y
系 数
长距离输电线路的集总参数电路
使用场合：电压为330kV及以上、线路长度为300km～750km 的架空线路；线路长度为100km～250km的电缆线路。
回顾：输电线路建模---是否满足集 总假设？
请解释下每个 参数的物理意 义？为什么是 这么连接？
化整为零：整条线路可以看成有无数这样的小段串 联而成
220KV及以上架空线路的电阻电抗值（欧/公里）
导线型号 LGJ-185/30 LGJ-210/35 LGJ-240/40 LGJ-300/40 LGJ-400/50
应当指出：电缆线路与架空线路的差别主要在结构， 表现在以下几个方面：电缆的三相导体相互间的距离 近得多；导体的截面可能不是圆形；导体外有铝（铅 ）包和钢铠；绝缘介质不是空气，等等。这些差别使 计算电缆参数的方法较计算架空线路的复杂得多。但 电缆的结构和尺寸是系列化的，这些参数可事先测得 。因此，通常不必计算电缆的参数，查《电力工程手 册》或产品目录可得。
1000kV交流特高压输电线路运行特性分析
1000kV交流特高压输电线路运行特性分析发布时间：2022-11-30T09:06:22.002Z 来源：《新型城镇化》2022年22期作者：郭兴[导读] 设计的1000kV电压等级交流特高压输电线路杆塔强度是传统500kV线路杆塔设计强度的四倍以上。
国网山西省电力公司超高压变电公司山西省太原市 030000摘要：1000kV交流特高压输电线路是解决我国电力能源分布不均匀，降低电力负荷的有效手段。
目前，我国已经有大量的1000kV交流特高压输电线路投入运行，在未来几年中，也将会开通大量的交流特高压线路。
在这一背景下，1000kV交流特高压线路的维护工作也开始受到社会各界的广泛关注，为了保障交流特高压线路能够安全运行，必须要总结关键技术，借鉴国外先进经验，创新管理模式，提升检修效率，下面就针对1000kV交流特高压输电线路运行特性进行深入的分析。
关键词：1000kV；交流特高压输电线路；运行特性现如今我国的电力输变系统中，交流特高压输电线路的电压应用等级为1000kV，因此在整个电力传输系统中，交流特高压输电线路能够实现跨地区电能输送以及新能源二次配置的应用需求。
交流特高压输电线路的杆塔结构设置特征：交流特高压输电线路在运行期间需要合理设置间距以及间隙，因此设计人员需要根据实际情况设置杆塔，同时将绝缘子串的高度保持在1m以上，交流特高压输电线路对地的距离则保持在26m以上。
由于交流特高压输电线路所设置的杆塔高度大多数设置在50m以上，杆塔长度设置在80m以上，在进行杆塔强度设计期间，设计人员需要以杆塔塔高以及杆塔应力为基础进行方案设计，由于特高压导线的重量较大、杆塔的设计高度在50m以上，因此杆塔的使用应力极高，设计的1000kV电压等级交流特高压输电线路杆塔强度是传统500kV线路杆塔设计强度的四倍以上。
1.交流特高压线路特点分析1.1杆塔结构交流特高压线路的运行需要的间距与间隙，必须要设置较高的杆塔，绝缘子串长度需要保持在10m以上，线路对地距离需要保持在26m 以上，特高压线路杆塔高度保持在50m以上，同杆并架线路杆塔长度需要控制在80m以上。
输电线路的等效模型_解释说明以及概述
输电线路的等效模型解释说明以及概述1. 引言1.1 概述输电线路是将电能从发电站传输到用户终端的关键组成部分。
然而，输电线路在传输过程中会遇到各种复杂的环境和负载条件，这些都会对电能的传输效率和稳定性产生影响。
为了更好地理解和分析输电线路的行为特性，需要建立模型来描述其运行状态。
1.2 文章结构本文将重点讨论输电线路的等效模型，并深入探讨等效模型在解决不同情景下的应用。
文章按照以下方式组织内容：- 第二部分将介绍输电线路的基本原理和背景知识。
- 第三部分将详细解释什么是等效模型，以及等效模型在分析和设计中的作用。
- 第四部分将概述常见的等效模型类型，并比较线性等效模型和非线性等效模型之间的差异。
- 第五部分将介绍等效模型建立方法和相应工具。
- 最后一部分将总结等效模型对于理解输电线路行为的重要性，并对未来研究方向提出展望和建议。
1.3 目的本文的目标是帮助读者全面了解输电线路的等效模型，并认识到等效模型在电力系统工程中的重要性和应用价值。
通过对等效模型的详细讨论和分析，读者将能够更好地理解并运用等效模型来解决实际问题，并为未来的研究和发展提供指导。
2. 正文输电线路是电力系统中重要的组成部分，用于传输高压电能。
为了对输电线路进行研究和分析，需要建立合适的数学模型来描述其行为和性能。
本文将详细介绍输电线路的等效模型。
等效模型是一种简化和抽象表示方法，旨在准确地描述输电线路的特性，同时保持适当的复杂度。
通过使用等效模型，可以更容易地进行计算和分析，并得出对实际线路行为的准确预测。
等效模型基于一些假设和近似，其中最常见的假设是将实际输电线路看作是由一系列串联的元件或单元组成。
这些元件可以包括电阻、电感和电容等，并且它们的数值参数可以由实际测量数据或理论计算获得。
在建立等效模型时，需要确定正确的元件连接方式以及各个元件之间的关系。
这通常涉及到使用网络理论和电路分析技术来推导出合适的方程式，并考虑到频率对于线路响应的影响。
输变电运行实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解输变电系统的基本构成和运行原理。
2. 掌握输电线路、变压器、开关设备等关键元件的工作特性和运行参数。
3. 通过模拟实验，分析不同运行条件下输变电系统的性能变化。
4. 增强对电力系统安全、经济、合理运行的认识。
二、实验原理与说明输变电系统是电力系统的重要组成部分，其主要功能是将发电厂产生的电能输送到远离发电地点的用户。
实验系统采用物理模型，包括输电线路、变压器、开关设备等，通过模拟实验，分析输变电系统的运行特性。
三、实验内容1. 输电线路实验：观察不同电压等级输电线路的电压损耗、电流分布和传输功率。
2. 变压器实验：研究变压器的变比、损耗、温升等参数对系统运行的影响。
3. 开关设备实验：分析开关设备的开断特性、保护功能及对系统稳定性的影响。
4. 系统运行方式实验：模拟不同运行方式（如最大运行方式、最小运行方式）下系统的性能变化。
四、实验步骤1. 连接实验系统：按照实验接线图，连接输电线路、变压器、开关设备等元件。
2. 参数设置：根据实验要求，设置变压器的变比、输电线路的电阻、电抗等参数。
3. 系统运行：启动实验系统，观察并记录不同运行条件下的电压、电流、功率等参数。
4. 数据分析：分析实验数据，评估不同运行方式下系统的性能。
五、实验结果与分析1. 输电线路实验：实验结果表明，输电线路的电压损耗与电流的平方成正比，与线路长度成正比。
当电流增大或线路长度增加时，电压损耗也随之增大。
2. 变压器实验：实验表明，变压器的变比直接影响系统电压水平。
当变压器变比过大或过小时，可能导致系统电压波动，影响设备安全运行。
3. 开关设备实验：实验表明，开关设备的开断特性和保护功能对系统稳定性至关重要。
当开关设备开断速度过慢或保护功能不足时，可能导致系统发生故障。
4. 系统运行方式实验：实验表明，不同运行方式下，系统的短路电流、传输功率等参数存在显著差异。
最大运行方式下，系统短路电流较大，传输功率较高；最小运行方式下，系统短路电流较小，传输功率较低。
输电线路的传输特性
A= D Z11 = Z 22 = Z + 2 / Y Z12 = Z 21 = Z
1 输电线路功率圆图
用Z参数表示的运行方程任意双口网络
(1) 输电线路的复功率方程②
DV V V V I1 1 2 1 2 B Z11 Z12 I V1 AV2 V2 V1 2 B Z22 Z12
o1
a1
b1
S2
增大
S1 P
（0） （ b10） b 2
a2
b2
增大
o2
（0） 比 b 2 超前
S2 a2 b2
电气长度的概念：α×l
全波长线路：l*=1
半径相等、圆心在jQ轴的功率圆
；相对于工频下波长的相对电气长度：l*=l
/λ= αl /2π
(αl=2π l=6000km) 半波长线路：l*=1/2 (αl=π l=3000km)
受端电压随之下降；进一步减小负荷阻抗，送达末端的功率、负荷电压将同时减小！ b）送达受端的最大功率及对应的临界电压均是负荷功率因数的函数，二者均随功率 因数的增大而增大——加强受端无功支撑可以提高输电系统的传输功率！
3 ——(3) 传输功率极限与负荷功率因数的关系
当受端接有纯有功功率负荷时， 0 ，功率极限为
b2
S2
沿线处处电压幅值相等（同样地，沿线处处电流相等），且
沿线任意处电压、电流同相位。 线路电抗无功损耗=充电无功——有功、无功损耗均为0
3 单端供电系统的功率传输特性
(1) 以负荷阻抗 表示的电压、功率特性
由相量图可得（余弦定理）：
zs zs
E 2 V 2 | zs |2 I 2 2 | zs | VI cos( )
第二章_电力系统各元件的参数和等值电路
四.电力线路的数学模型
电力线路的数学模型就是以电阻、电抗、电纳和 电导来表示线路的等值电路。（集中参数电路） 分三种情况讨论：
1)
短线路
2) 中等长度线路 3) 长线路（分布参数电路或修正集中参数电路）
1.短输电线路：电导和电纳忽略不计 长度<100km 电压60kV以下 短的电缆线 线路阻抗
2 2
然后按双绕组变压器相似的公式计算各绕组电阻
2 2 2 Pk 1U N Pk 2U N Pk 3U N RT 1 , RT 2 , RT 3 2 2 2 1000S N 1000S N 1000S N
电阻
对于100/50/100或100/100/50
由于短路损耗是指容量小的一侧达到额定电流时的 数值，因此应将含有不同容量绕组的短路损耗数据归算 为额 定电流下的值。 例如：对于100/50/100 IN ' Pk (1 2 ) Pk (1 2 ) ( ) 2 4 Pk'(1 2 ) IN / 2 IN 2 ' Pk ( 2 3 ) Pk ( 2 3 ) ( ) 4 Pk'( 2 3 ) IN / 2 然后，按照100/100/100计算电阻的公式计算各绕组电阻。
图 中等长度线路的等值电路 (a) π形等值电路；(b) T形等值电路
3 长线路的等值电路（需要考虑分布参数特性） 长线路：长度超过300km的架空线和超过100km的电缆。 精确型 根据双端口网络理论可得：
1 2coshrl 1 Y' sin hrl Zc sin hrl 其中： Z c z1 / y1 r z1 y1
电阻
由于容量的不同，对所提供的短路损耗要做些处理
对于100/100/100
电力系统各元件的特性和数学模型
变压器需要承受一定的机械应力，包括自身的重量、运输 过程中的振动以及运行时的电磁力等。因此，变压器需要 有足够的机械强度和稳定性。
数学模型
01 02
电路模型
变压器可以用电路模型表示，其中电压和电流的关系由阻抗和导纳表示 。对于多绕组变压器，需要使用复杂的电路模型来描述各绕组之间的耦 合关系。
。
调相机
主要用于无功补偿和电压调节 ，通过吸收或发出无功功率来
维持电压稳定。
电动机
作为电力系统的负荷，能将电 能转换为机械能。
数学模型
同步发电机
基于电磁场理论和电路理论， 建立电压、电流、功率等变量
的数学关系。
异步发电机
通过分析转子磁场与定子绕组 的相互作用，建立数学模型。
调相机
基于无功功率理论，建立电压 与无功电流之间的数学关系。
05
CATALOGUE
电力电子元件
特性
非线性特性
动态特性
电力电子元件在正常工作状态下表现出非 线性特性，如开关状态下的电压-电流关系 。
电力电子元件的动态特性表现在其工作状 态的快速变化，如开关的快速通断。
时变特性
控制性
由于电力电子元件的工作状态和效率会随 着时间、温度、负载等因素的变化而变化 。
电力系统各元件的 特性和数学模型
contents
目录
• 发电机 • 变压器 • 输电线路 • 配电系统元件 • 电力电子元件
01
CATALOGUE
发电机
特性
01
02
03
04
同步发电机
作为电力系统中的主要电源， 能将机械能转换为电能，具有
稳定的电压和频率输出。
异步发电机
输电线路的扰动分析及抗扰性能研究
输电线路的扰动分析及抗扰性能研究输电线路作为传输电力的重要通道，其运行稳定性直接关系到国家电网的能源供应和经济发展。
然而，电力系统中存在着种种扰动源，如天气变化，负荷变更，电压波动等，容易导致输电线路的不稳定性。
因此，开展输电线路的扰动分析及抗扰性能研究，成为提高电力系统安全性、稳定性和可靠性的必要措施。
一、输电线路扰动的分类输电线路扰动可以分为内部扰动和外部扰动两类。
内部扰动是由输电线路自身的非线性特性和电磁互感效应引起的，包括过电压、振荡等。
外部扰动是由输电线路周围环境的变化所引起的一种扰动，包括雷电、风振等。
这些扰动不仅对输电线路的运行稳定性造成影响，也对输电线路的寿命和安全性带来威胁，因此必须开展相关研究。
二、输电线路抗扰性能的研究内容为了降低输电线路的扰动干扰，提高电力系统的工作稳定性和安全性，需要开展输电线路的抗扰性能研究，主要包括以下内容：1、输电线路的电气特性分析及建模。
通过对输电线路的电气特性进行分析，建立相应的数学模型，为研究输电线路的稳定性提供基础。
2、输电线路扰动的传递特性研究。
分析扰动源对输电线路的影响，建立扰动传输特性模型，探究扰动在输电线路中的传播规律及其对线路的影响。
3、输电线路抗扰设计理论及方法。
基于线路特性及扰动源的影响规律，建立相应的抗扰设计理论，探究抗扰设计方法。
4、抗扰装置研发及其在输电线路中的应用。
开发新型抗扰装置，优化线路结构参数，提高输电线路的抗扰性能。
三、输电线路抗扰性能的影响因素输电线路抗扰性能的优劣受到多方面因素的影响，如输电线路的结构参数、财务预算、施工周期等。
1、结构参数对抗扰性能的影响。
输电线路的结构参数包括线路直径、线杆间距、线杆高度、导线型号等，这些参数对抗扰性能影响很大。
2、财务预算对抗扰性能的影响。
抗扰性能好的输电线路设计和设备费用较高，而且维护成本也高。
因此，财务预算是优化输电线路抗扰性能的重要因素。
3、施工周期对抗扰性能的影响。
基于贝瑞隆模型的输电线路差动保护的
结果分析与讨论
结果分析
对实验结果进行详细分析，包括差动 保护的动作时间、正确率等指标的分 析，以及不同类型输电线路的故障识 别效果的分析。
讨论
针对实验结果进行讨论，分析影响差 动保护性能的因素，提出改进措施和 优化建议，为实际输电线路的差动保 护应用提供参考。
05
结论与展望
研究结论
贝瑞隆模型在输电线路差动保护中具 有较高的准确性和可靠性，能够有效 地识别和定位故障，减少保护误动和 拒动的风险。
基于贝瑞隆模型的输电线路 差动保护的
汇报人： 2023-12-31
目录
• 贝瑞隆模型介绍 • 输电线路差动保护原理 • 基于贝瑞隆模型的输电线路差
动保护方案 • 实验验证与结果分析 • 结论与展望
01
贝瑞隆模型介绍
贝瑞隆模型的基本原理
贝瑞隆模型是一种用于描述暂态行波传播的数学 模型，基于电路理论和偏微分方程。
03
该模型能够适应不同的输电线路结构和故障类型， 具有较好的通用性和灵活性。
贝瑞隆模型的应用场景
贝瑞隆模型适用于高压、超高 压和特高压输电线路的差动保 护。
在实际应用中，该模型可以与 其他保护方法相结合，提高输 电线路的整体保护效果。
贝瑞隆模型还可以用于研究输 电线路中的暂态过程和行波传 播特性，为输电线路的设计和 维护提供参考。
它通过建立输电线路的分布参数电路模型，模拟 了行波在输电线路中的传播过程。
贝瑞隆模型能够考虑线路的阻抗、电感、电容等 参数，以及行波的传播速度和衰减特性。
贝瑞隆模型的特点和优势
01
贝瑞隆模型具有较高的计算精度和稳定性，能够准 确地模拟行波在输电线路中的传播行为。
02
与传统的保护方法相比，基于贝瑞隆模型的差动保 护具有更高的灵敏度和可靠性。
输电线路基础知识培训讲义
直流输电线路
1 .直流输电线路基本类型 就其基本结构而言，直流输电线路可分为架空线路、 电缆线路以及架空——电缆混合线路三种类型。直流架空线路因 其结构简单、线路造价低、走廊利用率高、运行损耗小、维护便 利以及满足大容量、长距离输电要求的特点，在电网建设中得到 越来越多运用。因此直流输电线路通常采用直流架空线路，只有 在架空线线路受到限制的场合才考虑采用电缆线路。
适用范围
u现浇混凝土基础：现浇混凝土基础的基本形式为立 柱台阶式，其结构有主柱和底盘（台阶）两个部分， 主柱有直柱和斜柱两种，台阶有一层或多层。 Ø直柱式基础 直柱式基础是一种传统的立柱台阶式基础形式，已 经在电力线路基础及其它工业与民用建筑中广泛使用， 直柱式基础如图2-2所示。 Ø特点：支模、浇制施工方便，但缺点是立柱盘 交处折断。
3 .直流的“静电吸尘效应” 在直流电压下，空气中的带电微粒会受到恒定 方向电场力的作用被吸附到绝缘子表面，这就是直流的 “静电吸尘效应”。由于它的作用，在相同环境条件下， 直流绝缘子表面积污量可比交流电压下的大一倍以上。 随着污秽量的不断增加，绝缘水平随之下降，在一定天 气条件下就容易发生绝缘子的污秽闪络。因此，由于直 流输电线路的这种技术特性，与交流输电线路相比，其 外绝缘特性更趋复杂。
±800kV特高压直流输电 线路（直位塔，图一）
刚性跳线
±800kV特高压直流输电线路（耐张塔，图二）
地线间距离小于导地线垂直距离的5倍
±800kV特高压直流 输电线路有关交叉距离： 1、与公路，铁路21.5m 2、电力线路10.5m（杆顶15m） 3、通航河流15m
极距22m
（二）杆塔基础
模型图
u桩式基础：适用于输电线路跨越江河或经过湖泊、沼泽地等软弱土质（淤泥、淤 砂）地区时。这种土质通常在不太深处有较厚的坚实土层，且地下水位较高，施工 时排水困难。桩式基础的桩尖部均埋置于原状土中，基础受力后变形小、抗压抗拔 抗倾覆的能力强，且节约土石方。 Ø从埋设深度将桩式基础分为：浅桩基础、深桩基础。 Ø按施工方式不同分为：打入桩式、爆扩桩式、机扩桩式、钻孔灌注桩式基础。 u掏挖式基础：属于现浇基础，又称原状土模基 础。在500KV平-武线中推广应用，经济效益明 显。掏挖式基础系将柱的钢筋骨架用混凝土直 接浇入人工掏挖成形的土胎模内。掏挖式基础 与普通大开挖基础相比，土质结构未被破坏， 可充分发挥原状土的承载能力，同样荷载条件 下，基础可减小尺寸，这样一来，土石方量大 量减少，节约钢材、混凝土和模板；施工中没 有支模、撤模及回填土等工序，简化了施工， 掏挖式基础示示意图如图2-4所示。
超高压输电线路的设计及其特性分析
超高压输电线路的设计及其特性分析超高压输电线路是指电压等级达到1000千伏及以上的输电线路。
它具有较高的传输能力、较小的线路损耗和较远的输电距离等优势，被广泛应用于我国远距离大容量电力输电工程中。
本文将从超高压输电线路的设计和其特性分析两个方面展开论述。
首先是超高压输电线路的设计。
超高压输电线路的设计主要涉及线路的线型选择、导线的材料选择、绝缘设计和支持结构设计等。
线型选择主要考虑的是线路的冲击折减能力、风及冰荷载等因素，以及对线路周围环境、视觉效应和建筑物安全等因素的影响。
导线的材料选择要考虑导线的强度、耐腐蚀性、导电性能和温度升高系数等因素。
绝缘设计则主要考虑导线与引线之间的绝缘，以及绝缘和大气之间的绝缘。
支持结构设计要考虑线路的载荷条件、地形条件和线路的建造和维护等因素。
其次是超高压输电线路的特性分析。
超高压输电线路的主要特性包括电压损耗、电流负荷能力、过电压特性和电磁辐射特性等。
电压损耗是指线路中电能的损耗，主要由电缆本身的电阻和电导性产生。
电流负荷能力是指线路能够承受的最大电流。
过电压特性是指在线路出现短路或雷击等故障时，线路中会产生的过电压。
电磁辐射特性是指线路工作时产生的电磁波对周围环境的影响。
超高压输电线路具有较高的传输能力，能够实现大容量电能的远距离传输，可以满足我国远距离大容量电力输电的需求。
此外，超高压输电线路的线路损耗较小，能够有效降低电能传输过程中的能量损失。
它还具有较远的输电距离，能够实现远距离电力输送，减少中间电力站的设置和能源资源的浪费。
然而，超高压输电线路也存在一些挑战，比如对线路材料和绝缘技术的要求较高，安全风险较大，对环境的影响和视觉效应等问题需要重视。
综上所述，超高压输电线路的设计需要考虑线路的线型、导线材料、绝缘和支持结构等方面的因素。
而其特性分析主要包括电压损耗、电流负荷能力、过电压特性和电磁辐射特性等。
超高压输电线路具有较高的传输能力、较小的线路损耗和较远的输电距离等优势，但也面临着材料和绝缘技术要求高、安全风险大和对环境影响等挑战。
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Z (r jwl ) (0.15 j 2 60 1.3263 10 )40 6 j 20 Ω
3
始端每相电压为
VR 2200 3
1
1270 kV
视在功率为
SR (3 ) 381 cos 0.8 38136.87 304.8 j 228.6 MVA
5.3 MEDIUM LINE MODEL
中长线路模型
当线路长度大于80km（50英里）而小于250km（150英里）时，我们称这 样的线路为中长线路(medium length lines)。对于这种线路，由于充电电流不可 忽视，因此需要考虑分布电容。在中长线路中，将1/2集中电容分别连接在线 路的两端，成为标准的 模型，如图5.4所示。Z为线路总的串联阻抗，由式 (5.1)给出，Y为线路总的并联导纳，其表达式如下
3
100036.87 A
始端电压为
VS VR ZI R 1270 (6 j 20)(100036.87)(10 )
3
始端线电压幅值为
| VS ( L L ) |
121.399.29 kV
3VS 210.26 kV
Байду номын сангаас3
始端功率为
S s (3 ) 3VS I S 3 121.399.29 1000 36.87 10
(5.23)
下面介绍求传输矩阵的两个MATLAB函数。函数 [Z,Y,ABCD]=rlc2abcd(r,L,C,g,f,Length) 当电阻、电感和电容的单位分别为单位长度 的欧姆(ohm)，毫亨(mh)和微法( F)时，用这个函数来求传输矩阵。 [Z,Y,ABCD]=zy2abcd(r,L,C,g,f,Length) 当串联阻抗和并联导纳的单位分别为单位长 度的欧姆(ohm)和西门子(siemens)时，用这个函数来求传输矩阵。 例5.2(chp5ex2) 一条345kV的三相输电线路长130km。每相电阻为0.036 Ω/km ，每相电感为0.8mH/km， μF/km 并联电容为0.0112 。末端负载为270MVA，电压为325kV，滞后功率因数为0.8。 根据中长输电线模型求始端的电压和功率，以及电压调整率。 解： 用函数[Z,Y,ABCD]=rlc2abcd(r,L,C,g,f,Length)求解线路的传输矩阵，输入命令 r = .036; g = 0; f = 60; L = 0.8; % 毫亨 C = 0.0112; % 微法 Length = 130; VR3ph = 325; VR = VR3ph/sqrt(3) + j*0; % kV (末端相电压) [Z, Y, ABCD] = rlc2abcd(r, L, C, g, f, Length); AR = acos(0.8); SR = 270*(cos(AR) + j*sin(AR)); % MVA (末端功率) IR = conj(SR)/(3*conj(VR)); % kA (末端电流) VsIs = ABCD* [VR; IR]; %列向量 [Vs; Is] Vs = VsIs(1); Vs3ph = sqrt(3)*abs(Vs); % kV(始端线电压) Is = VsIs(2); Ism = 1000*abs(Is); %A (始端电流)
VR ( NL ) VS A
(5.10)
短线路A=1，则 VR ( NL ) = VS 。电压调整率即为在一定负荷功率因数下的电压降落。滞 后功率因数较低时，电压调整率比较大。容性负载使功率因数超前，致使电压调整率 为负值。这个可以从图5.3所示的相量图看出。
（a）滞后功率因数负载 （b）单位功率因数负载 （c）超前功率因数负载 图5.3 短线路相量图
I S Y (1 ZY 4 )VR (1 ZY 2 )I R
(5.19)
比较式(5.17)、式(5.18)与式(5.5)、式(5.6)，可得出 型线路的ABCD系数如下
A (1 ZY 2 BZ
)
(5.20)
ZY 2
C Y (1
ZY 4
)
D (1
)
(5.21)
一般情况下,ABCD系数都为复数,并且由于 模型为一个对称的二端口网络，所以 有A=D。而且，由于我们求解的是一个线性无源双向二端口网络，所以式(5.7)传输矩 阵的行列式的值为1，即
AD BC 1
(5.22)
求解式(5.7)，末端量用始端量表示得
VR D = I R C B VS A I S
图5.2 二端口网络表示输电线路
VS AVR BI R
(5.5) (5.6)
I S CVR DI R
或者写成矩阵形式
VS A I S C B VR D I R
(5.7)
由式(5.3)和式(5.4)可知，对于短线路模型
| VS ( L L ) |
144.334.93 kV
3 | VS | 250 kV
3
始端功率为
SS (3 ) 3VS I S 3 144.334.93 100036.8710
*
322.8 MW j 288.6 Mvar 43341.8 MVA
概述
第四章中介绍了输电线的单相参数的计算，这一章重点讨论在正常运行状 态下输电线路模型及其特性。输电线路可以用单相参数模型表示，即端电压 为相对地电压，电流为相电流,因此可以将三相系统简化为等效单相系统来分 析。 计算电压，电流和功率的模型主要取决于线路的长度。在这一章，首先 介绍短线路(short line)和中长线路(medium line)的电压电流的关系，考虑一端电 压固定时，线路的电压和损耗是多少。 然后，根据沿线电压电流的关系推导长线路(long line)的分布参数模型。 定义传播常数和特征阻抗,指出电力系统中波的传播速度与光速接近。由于线 路两端的状态非常重要,因而用模型等效长线路模型。接着介绍了MATLAB中 几个计算线路参数及其特性的常用函数。最后，为提高线路在空载和负荷情 况下的传输效率，又介绍了线路补偿的概念。
CHAPTER 5
LINE MODEL AND PERFORMANCE
输电线路模型及其特性
OUTLINE
5.1 概述
5.2 短线路模型 5.3 中长线路模型 5.4 长线路模型 5.5 电压和电流波
5.6 波阻抗负载
5.7 输电线的复功率潮流 5.8 功率传输容量 5.9 线路补偿
5.1 INTRODUCTION
Y ( g jC )
(5.14)
图5.4 中长线路标准模型
正常状况下，并联电纳表征电晕效应产生的穿过绝缘子的泄漏电流，可以忽略，即g=0。 C为线路每公里的对地电容，l为线路长度。 由 型线路模型，可以计算线路始端的电 压和电流，如下计算： 根据KCL，串联阻抗中流过的电流 I L为
电压调整率
percent VR 250 220 220 100 13.6%
输电线效率为
PR (3 ) PS (3 ) 304.8 322.8 100 94.4%
（b）超前功率因数为0.8，381MVA时的电流为
IR S R (3 ) 3VR
* *
38136.87 10 3 1270
图5.1 短线路模型
假设线路末端连接一个三相负载，视在功率为 S R (3f ) ，则末端相电流为
IR S R (3 ) 3VR
* *
(5.2)
始端相电压为
VS VR ZI R
(5.3)
由于忽略了并联电容，所以始端电流等于末端电流，即
IS IR
(5.4)
可用下面的二端口网络代替输电线路，如图5.2所示，将上述等式写成通用电路参数的 形式，即所谓的ABCD参数形式
pfs= cos(angle(Vs)- angle(Is)); % (始端功率因数) Ss = 3*Vs*conj(Is); %MVA (始端功率) REG = (Vs3ph/abs(ABCD(1,1)) - VR3ph)/VR3ph *100; fprintf(' Is = %g A', Ism), fprintf(' pf = %g\n', pfs) fprintf(' Vs = %g L-L kV\n', Vs3ph) fprintf(' Ps = %g MW', real(Ss)), fprintf(' Qs = %g Mvar\n', imag(Ss)) fprintf(' Percent voltage Reg. = %g\n', REG) 结果为 Enter 1 for Medium line or 2 for long line→1 nominal model Z=4.68+j39.2071 ohms Y=0+j0.000548899 siemens
每相电流为
IR S R (3 ) 3VR
* *
381 36.87 10 3 1270
3
1000 36.87 A
由式（5.3）可知始端电压为
VS VR ZI R 1270 (6 j 20)(1000 36.87)(10 )
3
始端线电压幅值为
Is=421.132A pf=0.869657 Vs=345.002 L-L kV Ps=218.851MW Qs=124.23Mvar Percent voltage Reg.=7.30913 例5.3(chp5ex3) 一条345kV的三相输电线路长130km。每相串联阻抗为 Z=0.036+j0.3 Ω/km ，每相并联导 6 纳 y j 4.22 10 S/km。始端电压为345kV，始端电流为400A，滞后功率因数0.95。始端 负载为270MVA，滞后功率因数为0.8，电压为325kV。根据中长线路模型求末端的电压， 电流和功率，以及电压调整率。