工频过电压仿真测量

实验六工频过电压仿真测量预习要求1．熟悉三相线路正序、负序、零序的概念及有关计算。2．熟悉长线路电容效应的原理及长线方程、传递系数的概念和有关计算。3．熟悉单相接地系数的概念及有关计算。4．初步了解ATP-EMTP软件。一．实验目的1．加深理解空载长线路工频电压升高的原因及其改善措施。2．掌握使用开路试验和短路试验测量输电线路参数的方法。3．学习了解ATP软件及其基本使用方法。二．实验内容1．仿真长线的开路试验和短路试验，求取给定线路的正序、负序、零序参数，包括1L、2L、0L和1C、2C、0C。2．仿真测定空载长线路电容效应过电压：1）在无限大电源条件下仿真测定给定线路的传递系数。2）在有限大电源条件下仿真测定给定线路的传递系数和电压升高倍数。3）在有限大电源条件下仿真测定给定线路首端、末端和其它位置分别补偿电抗器情况下的传递系数和电压升高倍数。3．仿真测定给定线路末端单相接地系数。4．将仿真测量的结果与依据线路参数计算的结果进行比较和分析。三、实验说明1．ATP-EMTP仿真软件EMTP（Electro-MagneticTransientProgram）是一种主要应用于电力系统电磁暂态分析的计算程序，也可以理解为一种模型算法，即针对电力系统中各种复杂电磁暂态现象的模拟，提供基础的器件模型，用户可根据实际问题合理选用，从而实现对于实际系统的仿真计算。EMTP程序中使用的许多模型或模块，都经过了实际线路的实验验证，因而这种方法是当前电力系统暂态分析研究中广泛采用的一种方法。基于EMTP思想发展出的程序很多，除本实验所用的ATP外，还有pscad/emtdc,Netomac,PSIM,Microtran，DCG/EPRIEMTP，EMTP/RV等。本实验使用ATP-EMTP软件，模拟一套单机系统，如图6-1所示，包括三相电源、三相线路、以及三相补偿电抗器，要求模拟完成（仿真计算）该系统本实验内容中指定的测量。模拟系统电压等级采用750kV，电源等值电抗SX（包括'dX、X、mX）取值838.2mH，线路长度取230km，补偿电抗器PX取值5207.2mH，系统的其它参数取值见附录6-1。图6-1模拟750kV电力系统示意图2．基本原理无损的三相对称线路，其首末端电压和电流满足如下的长线方程：lZIjlUU'sin'cos221lIlZUjI'cos'sin221其中，Z：线路阻抗，单位为'：相位系数，单位为/km，'''CL（为电源角频率，'L、'C分别为输电线路单位长度的电感和电容），在空气中约为0.06/kml：线路长度，单位为km通常，对于指定的线路，l为已知，可通过测量1U、1I、2U、2I首先得到'和Z，再根据'''CL及''CLZ，算出'L和'C的值。而使用开路试验短路试验法，是利用线路末端开路时02I、末端短路时02U这两种特例情况，只需测量对应的1U和1I即能解出'和Z，从而得到线路的'L和'C值。3．实验方法1）测量线路参数a）测量线路正序和负序参数时，可直接将三相正、负序电源加在线路上，线路末端取开路和短路状态，测出对应的入端阻抗kkkIUZ入入入111、dddIUZ入入入111、kkkIUZ入入入222、dddIUZ入入入222，然后解出对应的1、1Z和2、2Z，进而求出线路的正序参数1L、1C和负序参数2L、2C。b）测量线路零序参数时，可将三相零序电源施加于线路上（仿真时可用三个同相位的单相电源），依然使用线路末端开路和短路的方法，测量线路末端开路和短路时的入端阻抗kkkIUZ入入入000、dddIUZ入入入000，然后解出0和0Z，进而求出线路的零序参数0L和0C。2）测量线路电容效应a）无限大电源时，将三相电源直接接入线路首端，末端开路，测量线路首、末端电压，求出传递系数EUK202。b）有限大电源时，将电源等值电抗接入线路，测量线路首、末端电压，计算线路首、末端电压升高的倍数，并求出各点间的传递系数（01K、12K和02K）。c）电抗器补偿时，将补偿电抗器分别投入有限大电源线路的指定位置（首端、末端或其它位置），测量对应情况下线路的首、末端（及补偿点）的电压，计算线路首、末端电压升高的倍数，并求出各点间的传递系数（01K、12K和02K）。3）测量单相接地系数在有限大电源的线路末端制造一个单相接地，测量健全相上故障前后的电压，求出单相接地系数。四．注意事项1．本实验测量线路电容效应时，取线路末端开路状态，测得的是线路的空载情况，这时的过电压情况通常是最为严重的。2．本实验是对系统进行稳态仿真计算，ATP软件应注意设置Tmax=0。3.对线路参数Data选项卡进行设置时：导线的实际半径是Rout，在考虑导线的的集肤效应之后，导线等效的传导半径是Rin。五．实验报告1．根据仿真测量结果，计算出给定输电线路的参数（正序、负序和零序）。2．根据所得的线路参数，计算各实验条件下的电容效应和单相接地系数，并与仿真测量结果进行比较，并分析误差原因。附录6-1使用ATP软件模拟电力系统的参数设定1.系统电压等级为750kV，电源阻抗838.2mH,线路长度230km，补偿电抗器5207.2mH，沿线土壤电阻率为800m，线路布线结构图6-2所示：图6-2线路布线结构其中地线(0)的参数如表6-1所示：表6-1地线的结构参数导线半径(cm)直流电阻(ohm/km)线间距离(m)导线悬挂高度(m)导线平均高度(m)分裂数0.651.542843.52810.70.35443.5281导线(1.2.3)的结构参数如表6-2所示：表6-2导线的结构参数导线外半径(cm)导线内半径(cm)直流电阻(ohm/km)线间距离(m)导线悬挂高度(m)导线平均高度(m)分裂数分裂间距(cm)分裂角1.38150.406140.072321531.514.5640302.ATP软件中LCC模块的参数设定如图6-3和图6-4所示：图6-3LCC中的Model选项卡设置图6-4LCC中的Data选项卡设置