线路模拟方法及装置

技术领域

本申请涉及电力领域，具体而言，涉及一种线路模拟方法及装置。

背景技术

为研究解决配电网实际运行中的关键技术问题，更好地支撑配电网技术发展与进步，目前，许多网省公司都在开展10kV真型配电网实验室建设工作。在真型实验室建设中，线路参数的精确模拟是一项关键的基础技术。模型精度直接影响线路故障的暂态和稳态特征，是配网馈线终端(FTU)、配网站所终端(DTU)、选线装置、故障指示器等在小电流接地系统接地故障情况下真型测试的重要前提。

目前国内投运的真型试验平台的线路模型较为简单，一般采用如图1(a)所示的π型等值电路或者如图1(b)所示的τ型等值电路来模拟单位长度(一定长度)的线路，这些等值电路能够反应线路的正序、负序阻抗，在系统无接地故障的情况下能够准确反映系统的运行特性。但是不能够反应线路的零序阻抗，对系统接地故障情况下的暂态电气量研究，会导致结果偏离真实情况。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请实施例提供了一种线路模拟方法及装置，以至少解决由于相关技术中采用仅能够反应线路的正/负序阻抗的模拟电路而造成的接地故障情况下电气量的测量结果与实际值偏差较大的技术问题。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种线路模拟方法，包括：确定线路单位长度的正/负序参数及零序参数；获取用于反映线路单位长度正/负序阻抗的三相等值电路，其中，三相等值电路中每一相的第一电阻与第一电感串联，三相等值电路中各相电路中的第一电容并联，三相等值电路中各相电路中的第一电容的一端连接在一起组成电压等势点，三相等值电路中各相电路中的第一电容的另一端分别连接在三相等值电路中各相电路中；在三相等值电路中，接入大地模拟支路，形成能够同时反映线路的正/负序及零序阻抗的单位长度的三相目标等值电路，其中，大地模拟支路中第二电阻与第二电感串联，第二电容的一端连接在三相等值电路中的电压等势点上，且第二电容的另一端连接点在大地模拟支路上；根据正/负序参数及零序参数确定大地模拟支路中第二电阻对应的电阻值、第二电感对应的电感值及第二电容对应的电容值。

可选地，获取用于反映线路单位长度正/负序阻抗的三相等值电路，包括：获取三相π型等值电路或者三相τ型等值电路。

可选地，确定线路单位长度的正/负序参数，包括：确定第一电阻对应的第一电阻值、第一电感对应的第一电感值及第一电容对应的第一电容值；确定线路单位长度的零序参数，包括：确定第一电阻对应的第二电阻值、第一电感对应的第二电感值及第一电容对应的第二电容值。

可选地，根据正/负序参数及零序参数确定大地模拟支路中第二电阻对应的电阻值、第二电感对应的电感值及第二电容对应的电容值，包括：根据第一电阻值、第一电感值、第一电容值、第二电阻值、第二电感值及第二电容值确定大地模拟支路中第二电阻对应的电阻值、第二电感对应的电感值、第二电容对应的电容值。

可选地，在三相等值电路中，接入大地模拟支路，形成能够同时反映线路的正/负序及零序阻抗的单位长度的三相目标等值电路之后，方法还包括：获取线路的总长度，根据总长度确定单位长度的三相目标等值电路的数量；将数量的单位长度三相目标等值电路级联，用于模拟线路。

可选地，大地模拟支路的首端接地。

根据本申请实施例的一个方面，还提供了一种线路模拟装置，包括：第一确定模块，用于确定线路单位长度的正/负序参数及零序参数；获取模块，用于获取用于反映线路单位长度正/负序阻抗的三相等值电路，其中，三相等值电路中每一相的第一电阻与第一电感串联，三相等值电路中各相电路中的第一电容并联，三相等值电路中各相电路中的第一电容的一端连接在一起组成电压等势点，三相等值电路中各相电路中的第一电容的另一端分别连接在三相等值电路中各相电路中；接入模块，用于在三相等值电路中，接入大地模拟支路，形成能够同时反映线路的正/负序及零序阻抗的单位长度的三相目标等值电路，其中，大地模拟支路中第二电阻与第二电感串联，第二电容的一端连接在三相等值电路中的电压等势点上，且第二电容的另一端连接点在大地模拟支路上；第二确定模块，用于根据正/负序参数及零序参数确定大地模拟支路中第二电阻对应的电阻值、第二电感对应的电感值及第二电容对应的电容值。

可选地，确定线路单位长度的正/负序参数，包括：确定第一电阻对应的第一电阻值、第一电感对应的第一电感值及第一电容对应的第一电容值；

确定线路单位长度的零序参数，包括：确定第一电阻对应的第二电阻值、第一电感对应的第二电感值及第一电容对应的第二电容值。

根据本申请实施例的一个方面，还提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行任意一种线路模拟方法。

根据本申请实施例的一个方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行任意一种线路模拟方法。

在本申请实施例中，采用在现有的等值电路的基础上增加加大地模拟支路的方式，通过确定线路单位长度的正/负序参数及零序参数，并获取用于反映线路单位长度正/负序阻抗的三相等值电路，然后在三相等值电路中，接入大地模拟支路，形成能够同时反映线路的正/负序及零序阻抗的单位长度的三相目标等值电路，其中，大地模拟支路中第二电阻与第二电感串联，第二电容的一端连接在三相等值电路中的电压等势点上，且第二电容的另一端连接点在大地模拟支路上，最后，根据正/负序参数及零序参数确定大地模拟支路中第二电阻对应的电阻值、第二电感对应的电感值及第二电容对应的电容值，实现了在现有的等值电路增加模拟大地的支路，同时实现对地电容、大地阻抗、线间电容、线路阻抗的模拟的技术效果，进而解决了由于相关技术中采用仅能够反应线路的正/负序阻抗的模拟电路而造成的接地故障情况下电气量的测量结果与实际值偏差较大的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1(a)是根据相关技术中一种的π型等值电路的结构示意图；

图1(b)是根据相关技术中的一种τ型等值电路的结构示意图；

图2是根据本申请实施例一种可选的的线路模拟方法的流程示意图；

图3(a)是根据本申请实施例一种可选的能够同时反映正/负序及零序过程的三相π型等值电路；

图3(b)是根据本申请实施例一种可选的能够同时反映正/负序及零序过程的三相τ型等值电路；

图4是根据本申请实施例一种可选的模拟不同长度线路参数的等值电路结构示意图；

图5是根据本申请实施例一种可选的单位长度(一定长度)线路模型的工程化柜体示意图；

图6是根据本申请实施例的一种可选的线路模拟装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了更好的理解本申请实施例，现将本申请实施例可能涉及的技术术语或者部分名词解释如下：

正序、负序、零序：当前的交流电力系统一般都是ABC三相的，而电力系统的正序，负序，零序分量便是根据ABC三相的顺序来定的，其中，正序：A相领先B相120度，B相领先C相120度，C相领先A相120度。负序：A相落后B相120度，B相落后C相120度，C相落后A相120度。零序：ABC三相相位相同，哪一相也不领先，也不落后。

电气量，电气量指电力系统的各种参数，包括但不限于：电流值、电压值、阻抗等。

根据本申请实施例，提供了一种线路模拟方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图2是根据本申请实施例的线路模拟方法，如图2所示，该方法包括如下步骤：

步骤S102，确定线路单位长度的正/负序参数及零序参数；

步骤S104，获取用于反映线路单位长度正/负序阻抗的三相等值电路，其中，三相等值电路中每一相的第一电阻与第一电感串联，三相等值电路中各相电路中的第一电容并联，三相等值电路中各相电路中的第一电容的一端连接在一起组成电压等势点，三相等值电路中各相电路中的第一电容的另一端分别连接在三相等值电路中各相电路中；

步骤S106，在三相等值电路中，接入大地模拟支路，形成能够同时反映线路的正/负序及零序阻抗的单位长度的三相目标等值电路，其中，大地模拟支路中第二电阻与第二电感串联，第二电容的一端连接在三相等值电路中的电压等势点上，且第二电容的另一端连接点在大地模拟支路上；

步骤S108，根据正/负序参数及零序参数确定大地模拟支路中第二电阻对应的电阻值、第二电感对应的电感值及第二电容对应的电容值。

该线路模拟方法中，首先，确定线路单位长度的正/负序参数及零序参数；可获取用于反映线路单位长度正/负序阻抗的三相等值电路，其中，三相等值电路中每一相的第一电阻与第一电感串联，三相等值电路中各相电路中的第一电容并联，三相等值电路中各相电路中的第一电容的一端连接在一起组成电压等势点，三相等值电路中各相电路中的第一电容的另一端分别连接在三相等值电路中各相电路中；然后，在三相等值电路中，接入大地模拟支路，形成能够同时反映线路的正/负序及零序阻抗的单位长度的三相目标等值电路，其中，大地模拟支路中第二电阻与第二电感串联，第二电容的一端连接在三相等值电路中的电压等势点上，且第二电容的另一端连接点在大地模拟支路上；最后，根据正/负序参数及零序参数确定大地模拟支路中第二电阻对应的电阻值、第二电感对应的电感值及第二电容对应的电容值，从而达到了在现有的等值电路增加模拟大地的支路，同时实现对地电容、大地阻抗、线间电容、线路阻抗的模拟的技术效果，进而解决了由于相关技术中采用仅能够反应线路的正/负序阻抗的模拟电路而造成的接地故障情况下电气量的测量结果与实际值偏差较大的技术问题。

需要说明的是，上述单位长度为一定长度范围内的长度，例如，可以为100米、500米、1000米等，即，对单位长度的具体长度不做限定，其可以是根据实际需求进行调整的一定长度。

本申请一些实施例中，获取用于反映线路单位长度正/负序阻抗的三相等值电路时，可以获取三相π型等值电路或者三相τ型等值电路；三相π型等值电路、三相τ型等值电路分别如图1(a)、图1(b)所示。

可选地，在三相等值电路中，接入大地模拟支路，形成能够同时反映线路的正/负序及零序阻抗的单位长度的三相目标等值电路，需要说明的是，该三相目标等值电路可以为如图3(a)所示的能够同时反映正/负序及零序过程的三相π型等值电路，也可以为如图3(b)所示的能够同时反映正/负序及零序过程的三相τ型等值电路。

本申请一些可选的实施例中，可通过如下方式确定线路单位长度的正/负序参数，具体地，确定第一电阻对应的第一电阻值、第一电感对应的第一电感值及第一电容对应的第一电容值；可通过如下方式确定线路单位长度的零序参数，具体地：确定第一电阻对应的第二电阻值、第一电感对应的第二电感值及第一电容对应的第二电容值，上述第一电阻对应的第一电阻值、第一电感对应的第一电感值及第一电容对应的第一电容值分别用电阻R

本申请一些可选的实施例中，可根据正/负序参数及零序参数确定大地模拟支路中第二电阻对应的电阻值、第二电感对应的电感值及第二电容对应的电容值，具体地，根据第一电阻值、第一电感值、第一电容值、第二电阻值、第二电感值及第二电容值确定大地模拟支路中第二电阻对应的电阻值、第二电感对应的电感值、第二电容对应的电容值。大地模拟支路中第二电阻对应的电阻值、第二电感对应的电感值、第二电容对应的电容值可用电阻R

具体的，根据正/负序参数及零序参数确定大地模拟支路中第二电阻对应的电阻值、第二电感对应的电感值及第二电容对应的电容值可通过如下公式确定：

本申请一些实施例中，在三相等值电路中，接入大地模拟支路，形成能够同时反映线路的正/负序及零序阻抗的单位长度的三相目标等值电路之后，可通过如下方式模拟不同长度的线路，具体地，获取线路的总长度，根据总长度确定单位长度的三相目标等值电路的数量；将数量的单位长度三相目标等值电路级联，用于模拟线路。

例如，按照上述图3(a)或图3(b)，组成能够同时反映正/负序及零序过程的单位长度线路的三相π型或τ型目标等值电路,然后根据线路的总长度得到N个单位长度的三相等值电路，将N个等值电路级联起来，即可模拟该总长度对应的等值线路，例如，如图4所示，将多节单位长度的三相τ型目标等值电路级联起来，以用于模拟不同长度的线路参数。

需要说明的是，对于三相电缆线路，由于受到金属屏蔽层以及敷设方式的影响，各相传输线之间没有直接的电场耦合，即其正序电容等于零序电容。因此，利用上述公式计算得到Cg＝∞，即在π型或τ型等值电路中将Cg短路。

本申请的一些实施例中，大地模拟支路的首端接地。

可以理解的，在实验室建设中，为了简化装置结构，可采用图3(b)所示的单位长度线路的三相τ型等值电路。

本申请一些实施例中，基于图3(b)所示的单位长度线路的三相τ型目标等值电路对应的单位长度线路模型，可提出线路模型的工程化实现技术，如图5所示，为该单位长度线路模型的工程化柜体(实现)示意图，该单位长度线路模拟的工程化柜体中(简称：单位柜)可将多组电容、电阻、电感等装配在一个柜体中。

例如，在柜体空间有限(节约占用实验场地)的情况下，可将4组电容、4组电阻、4组电感装配在一个单元柜内，为了考虑高压绝缘情况、装配工艺的美观度、设备的耐用性及设计难度等，该线路模型工程化实现中具有以下特点：

1)理论计算出的电容值小(尤其是架空线路等效电容)，模型中采用特制的低容值电容，保证元件实际参数与理论计算值基本一致。

2)电阻长期运行的过流发热，导致常规电阻无法运行，模型中采用特制大功率电阻，电阻功率为实际运行功率的数倍，确保电阻运行不发热，可长期稳定运行。

3)模型中采用有效的支撑绝缘子技术，降低了电抗的电压等级，有效减小了柜体的体积，降低产品成本。

4)模型制作过程中采用三维建模技术，更直观反映结构设计的可行性及工艺美观度。

图6是根据本申请实施例的一种线路模拟装置，如图6所示，该线路模拟装置，包括：

第一确定模块40，用于确定线路单位长度的正/负序参数及零序参数；

获取模块42，用于获取用于反映线路单位长度正/负序阻抗的三相等值电路，其中，三相等值电路中每一相的第一电阻与第一电感串联，三相等值电路中各相电路中的第一电容并联，三相等值电路中各相电路中的第一电容的一端连接在一起组成电压等势点，三相等值电路中各相电路中的第一电容的另一端分别连接在三相等值电路中各相电路中；

接入模块44，用于在三相等值电路中，接入大地模拟支路，形成能够同时反映线路的正/负序及零序阻抗的单位长度的三相目标等值电路，其中，大地模拟支路中第二电阻与第二电感串联，第二电容的一端连接在三相等值电路中的电压等势点上，且第二电容的另一端连接点在大地模拟支路上；

第二确定模块46，用于根据正/负序参数及零序参数确定大地模拟支路中第二电阻对应的电阻值、第二电感对应的电感值及第二电容对应的电容值。

该线路模拟装置，第一确定模块40，用于确定线路单位长度的正/负序参数及零序参数；获取模块42，用于获取用于反映线路单位长度正/负序阻抗的三相等值电路，其中，三相等值电路中每一相的第一电阻与第一电感串联，三相等值电路中各相电路中的第一电容并联，三相等值电路中各相电路中的第一电容的一端连接在一起组成电压等势点，三相等值电路中各相电路中的第一电容的另一端分别连接在三相等值电路中各相电路中；接入模块44，用于在三相等值电路中，接入大地模拟支路，形成能够同时反映线路的正/负序及零序阻抗的单位长度的三相目标等值电路，其中，大地模拟支路中第二电阻与第二电感串联，第二电容的一端连接在三相等值电路中的电压等势点上，且第二电容的另一端连接点在大地模拟支路上；第二确定模块46，用于根据正/负序参数及零序参数确定大地模拟支路中第二电阻对应的电阻值、第二电感对应的电感值及第二电容对应的电容值，从而达到了在现有的等值电路增加模拟大地的支路，同时实现对地电容、大地阻抗、线间电容、线路阻抗的模拟的技术效果，进而解决了由于相关技术中采用仅能够反应线路的正/负序阻抗的模拟电路而造成的接地故障情况下电气量的测量结果与实际值偏差较大的技术问题。

本申请一些可选的实施例中，可通过如下方式确定线路单位长度的正/负序参数，具体地：确定第一电阻对应的第一电阻值、第一电感对应的第一电感值及第一电容对应的第一电容值；可通过如下方式确定线路单位长度的零序参数，具体地：确定第一电阻对应的第二电阻值、第一电感对应的第二电感值及第一电容对应的第二电容值。

根据本申请实施例的一个方面，还提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行任意一种线路模拟方法。

具体地，上述非易失性存储介质用于存储执行以下功能的程序指令，实现以下功能:

确定线路单位长度的正/负序参数及零序参数；获取用于反映线路单位长度正/负序阻抗的三相等值电路，其中，三相等值电路中每一相的第一电阻与第一电感串联，三相等值电路中各相电路中的第一电容并联，三相等值电路中各相电路中的第一电容的一端连接在一起组成电压等势点，三相等值电路中各相电路中的第一电容的另一端分别连接在三相等值电路中各相电路中；在三相等值电路中，接入大地模拟支路，形成能够同时反映线路的正/负序及零序阻抗的单位长度的三相目标等值电路，其中，大地模拟支路中第二电阻与第二电感串联，第二电容的一端连接在三相等值电路中的电压等势点上，且第二电容的另一端连接点在大地模拟支路上；根据正/负序参数及零序参数确定大地模拟支路中第二电阻对应的电阻值、第二电感对应的电感值及第二电容对应的电容值。

根据本申请实施例的一个方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行任意一种线路模拟方法。

具体地，上述处理器用于调用存储器中的程序指令，实现以下功能：

确定线路单位长度的正/负序参数及零序参数；获取用于反映线路单位长度正/负序阻抗的三相等值电路，其中，三相等值电路中每一相的第一电阻与第一电感串联，三相等值电路中各相电路中的第一电容并联，三相等值电路中各相电路中的第一电容的一端连接在一起组成电压等势点，三相等值电路中各相电路中的第一电容的另一端分别连接在三相等值电路中各相电路中；在三相等值电路中，接入大地模拟支路，形成能够同时反映线路的正/负序及零序阻抗的单位长度的三相目标等值电路，其中，大地模拟支路中第二电阻与第二电感串联，第二电容的一端连接在三相等值电路中的电压等势点上，且第二电容的另一端连接点在大地模拟支路上；根据正/负序参数及零序参数确定大地模拟支路中第二电阻对应的电阻值、第二电感对应的电感值及第二电容对应的电容值。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。