线路分布参数电路模型及其修正经验公式研究

摘要

在电网快速发展及相关技术理论不断革新的背景下，验证新技术、新理论的正确性和试验电力系统大部分设备等工作越发紧要，由于这类工作大都只能在实验室条件下进行，电网模拟及仿真试验便成了研究电网的重要手段。在模拟系统的仿真模型中，线路模型占据重要地位。此外，目前出现了许多基于线路模型的保护和故障定位算法，精确的线路模型可提高这类算法的性能。因此建立精确的线路模型对保证电网模拟仿真正确性及提高线路保护和故障定位等算法性能有重要意义。　　现有线路模型中分布参数电路模型由于忽略了线路参数的频率特性，难以精确计算暂态信号的纹波部分。为了提高分布参数电路模型在纹波区间内的计算精度，本文引入频变参数对模型进行修正并提出计算频变参数的经验公式。首先利用线路两端的录波数据和线路数学模型计算出频变参数，根据频变参数的波形特征提出合适的经验公式数学模型；然后采集大量不同线路现场录波数据为样本，通过函数拟合求解经验公式系数，采用线性回归分析、统计归纳等方法确定频变参数关于电压电流各阶导数的函数关系，得到频变参数的经验公式；最后用经验公式对分布参数电路模型进行修正，得到修正模型的数学模型。　　得到修正模型的数学模型后，本文采集实际电网故障录波数据对修正模型进行验证。验证结果表明：修正模型能有效处理故障后的复杂暂态信号，对不同线路均能得到接近实际采样信号的计算值，修正模型既具备原模型在非纹波区间的精度，同时也具备Marti模型在纹波区间的精度。模型修正后，纹波区间内的计算精度得到明显提高，改善了原模型忽略线路参数频率特性的不足。

目录

1 绪 论

1.1 选题背景与意义

1.2 线路模型研究现状

1.2.1集中参数模型

1.2.2 分布参数模型

1.2.3现有模型的不足

1.3 本文主要工作

2 现有线路分布参数模型的研究

2.1.1 均匀传输线理论和传输线方程

2.1.2 无损线模型

2.1.3 贝瑞隆（Bergeron）模型

2.1.4 Marti模型

2.2 线路分布参数电路模型

2.3 正弦多项式拟合求导

2.3.1 正弦多项式拟合原理

2.3.2 算法实现

2.4 多相线路的模量分析理论

2.4.1频域下的模变换矩阵

2.4.2 时域下的模变换矩阵

2.5 本章小结

3 修正线路分布参数电路模型

3.1 线路分布参数电路模型精度验证

3.2 线路电压数学模型修正

3.2.1电压修正参数及其经验公式模型研究

3.2.2 求解电感参数修正经验公式

3.2.3 求解电阻参数修正经验公式

3.3 线路电流数学模型修正

3.3.1 电流修正参数及其经验公式模型研究

3.3.2求解电容参数修正经验公式

3.4 线路修正后的数学模型

3.5 本章小结

4 改进线路模型的数据验证及对比分析

4.1 正弦多项式拟合法求导精度分析

4.1.1 拟合精度验证

4.1.2 分段处理法提高拟合精度

4.2 电网录波数据验证

4.2.1 三相数据验证综合分析

4.2.2 模量数据验证分析

4.3 修正前后的线路模型及Marti模型精度对比

4.3.1 修正模型与原模型的精度对比

4.3.2 修正模型与Marti模型的精度对比

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 本文的主要结论

5.2 不足与展望

参考文献

附 录

致 谢