同桿并架輸電線路參數(shù)計(jì)算畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題目 同桿并架輸電線路參數(shù)計(jì)算軟件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　前言3</b>

2、</p><p>　　1 同桿并架輸電線路的研究現(xiàn)狀及發(fā)展4</p><p>　　1.1 同桿并架線路發(fā)展現(xiàn)狀4</p><p>　　1.2 輸電線參數(shù)計(jì)算方法研究現(xiàn)狀4</p><p>　　1.3 輸電線參數(shù)計(jì)算軟件研究現(xiàn)狀6</p><p>　　1.4 課題研究的主要內(nèi)容與章節(jié)安排6</p>

3、<p>　　2 同桿并架輸電線路參數(shù)計(jì)算方法研究7</p><p>　　2.1輸電線路參數(shù)7</p><p>　　2.2輸電線路參數(shù)矩陣計(jì)算9</p><p>　　2.3分裂導(dǎo)線及導(dǎo)線換位的處理15</p><p>　　3 同桿并架輸電線路參數(shù)計(jì)算軟件設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.1 C-Sh

4、arp語(yǔ)言介紹17</p><p>　　3.2軟件總體設(shè)計(jì)思路18</p><p>　　3.3軟件界面介紹19</p><p>　　3.4 編程中特殊問(wèn)題的處理23</p><p>　　4 軟件計(jì)算校驗(yàn)和仿真24</p><p>　　4.1建立電路模型24</p><p>　　4.2

5、 軟件計(jì)算結(jié)果25</p><p>　　4.3 PSCAD直接仿真26</p><p>　　4.4實(shí)測(cè)方式仿真27</p><p>　　4.5計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析30</p><p><b>　　5 結(jié)論32</b></p><p><b>　　致 謝33</b>

6、</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p><p><b>　　附錄：36</b></p><p>　　同桿并架輸電線路參數(shù)計(jì)算軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要：同桿并架雙回輸電線路因具有輸電容量大、輸電走廊小、成本低等特點(diǎn)而被廣泛使用。它作為電力輸電系統(tǒng)的主要組成部分，其

7、參數(shù)是電力系統(tǒng)進(jìn)行各種分析、計(jì)算、控制等工作的前提，其參數(shù)的準(zhǔn)確性直接影響電力系統(tǒng)中保護(hù)裝置、穩(wěn)定控制裝置等的正確運(yùn)行。同桿并架雙回線路難以實(shí)現(xiàn)完全換位造成線路參數(shù)不對(duì)稱，多回線路間存在復(fù)雜的耦合關(guān)系，這些都使得不能運(yùn)用傳統(tǒng)方法計(jì)算來(lái)計(jì)算同桿并架多回線的參數(shù)。對(duì)此本文提出了一種同桿并架雙回線路參數(shù)計(jì)算方法，并采用C-Sharp高級(jí)程序語(yǔ)言編制了一套同桿并架雙回線路參數(shù)計(jì)算軟件。該軟件具有人機(jī)界面友好、層次結(jié)構(gòu)清楚、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。論文還

8、以某一段實(shí)際的同桿并架雙回輸電線路為原型，在PSCAD平臺(tái)中搭建了典型的同桿并架雙回輸電線路數(shù)字仿真模型。并對(duì)該數(shù)字仿真模型做了各種參數(shù)測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果和本文編制的參數(shù)計(jì)算軟件計(jì)算結(jié)果吻合良好。</p><p>　　關(guān)鍵詞：同桿并架雙回線路；輸電線路參數(shù)計(jì)算；軟件設(shè)計(jì)；仿真模型</p><p>　　Software design parameters about parallel tran

9、smission lines at the same tower</p><p>　　Abstract：Parallel double-circuit transmission lines at the same tower are used widely with transmission capacity, transmission corridor of small, low cost and. It is

10、 the chief component of power system, and their parameters are essential for analysis, computation and control of power system. The accuracy of parameters directly affects the normal operation of protection system, stabi

11、lity control devices, etc. in power system. This paper presents a parameter calculation method of double-circuit tr</p><p>　　Keywords：Double-circuit transmission lines at the same tower; Calculation of trans

12、mission line parameters; software design; Simulation model</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力的需求量日益增大，電網(wǎng)建設(shè)已朝向超高壓、大容量、長(zhǎng)距離的方向發(fā)展。與此同時(shí)，城市化進(jìn)程加快使得土壤資源日顯稀缺。同桿并架雙回線路可以有效提高單位走廊輸電容量，減少

13、占用土地面積，減少投資，大大降低了電力建設(shè)成本，已經(jīng)在我國(guó)得到了廣泛推廣。</p><p>　　同桿并架雙回輸電線路方式,由于雙回線路架設(shè)在同一桿塔上，難以實(shí)現(xiàn)完全換位，導(dǎo)致三相參數(shù)不對(duì)稱；線路間距離很近，線路間電磁耦合和靜電耦合作用很強(qiáng)；而且多回線路有多種不同運(yùn)行方式，在不同運(yùn)行方式之下線路之間的影響又要具體分析，因此輸電線的參數(shù)影響因素復(fù)雜。</p><p>　　在傳統(tǒng)的輸電線參數(shù)計(jì)算

14、方法中，為方便計(jì)算，對(duì)線路模型進(jìn)行了很多假設(shè)和近似，如認(rèn)為三相導(dǎo)線換位完全，導(dǎo)線參數(shù)對(duì)稱。由上面分析知這個(gè)假設(shè)在同桿并架雙回線路中并不成立。另外，傳統(tǒng)方法計(jì)算平行雙回線路參數(shù)時(shí)，因回路間距離遠(yuǎn)大于相間距離，忽略回路之間的相互影響。而在同桿并架雙回線路中，回路間距離和相間距離相差不大，回路間影響不能忽略。所以如果采用傳統(tǒng)方法計(jì)算輸電線參數(shù)，計(jì)算結(jié)果將偏離實(shí)際值較遠(yuǎn)。</p><p>　　輸電線參數(shù)是電力系統(tǒng)進(jìn)行潮流

15、計(jì)算、短路電流計(jì)算、繼電保護(hù)整定計(jì)算及選擇電力系統(tǒng)運(yùn)行方式等工作之前建立電力系統(tǒng)模型的必要參數(shù)，其準(zhǔn)確性直接關(guān)系到這些計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。如果工作中使用的輸電線路參數(shù)不準(zhǔn)確，可能給電力系統(tǒng)帶來(lái)很大的影響，甚至產(chǎn)生重大的電力事故，因此及時(shí)準(zhǔn)確的獲得輸電線路的工頻參數(shù)對(duì)于電力系統(tǒng)至關(guān)重要，尤其是隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，電力系統(tǒng)自動(dòng)化程度的不斷提高，對(duì)于輸電線路參數(shù)的準(zhǔn)確性要求也越來(lái)越高。所以研究同桿并架雙回線路情況下線路參

16、數(shù)的影響因素，并將這些因素量化到理論計(jì)算方法中，得到準(zhǔn)確的輸電線參數(shù)意義重大。</p><p>　　鑒于上文所述，如果要準(zhǔn)確計(jì)算同桿并架雙回線路參數(shù)，就要考慮很多復(fù)雜的影響因素，這必將導(dǎo)致計(jì)算公式的復(fù)雜化和計(jì)算量的劇增，采用手工計(jì)算有兩個(gè)缺點(diǎn)，一是工作量太大，費(fèi)力費(fèi)時(shí)；二是理論計(jì)算的過(guò)程中不可避免地用到了工程上的一些假設(shè)和近似，而且實(shí)際中的一些自然因素難以量化到理論計(jì)算公式中，這些都導(dǎo)致了計(jì)算精確度不高。<

17、/p><p>　　1 同桿并架輸電線路的研究現(xiàn)狀及發(fā)展</p><p>　　1.1 同桿并架線路發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　早期的同桿并架雙回線主要是受出線走廊狹窄、城市空間緊張或山區(qū)架線不便等因素而形成的，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力需求量增大，電網(wǎng)輸電能力要求也越來(lái)越高，與此同時(shí)，土地資源緊張的矛盾日益激烈，同桿并架雙回線路的優(yōu)勢(shì)突顯出來(lái)，逐漸由被動(dòng)轉(zhuǎn)為主動(dòng)，得到推廣[1

18、]。</p><p>　　“西電東送”的南通道工程中自貢至成都線路位于居民稠密的川西平原，為壓縮線路走廊，在國(guó)內(nèi)率先全線采用同塔雙回路設(shè)計(jì)方案。國(guó)家電力公司電網(wǎng)建設(shè)專家委員會(huì)2000年會(huì)議也重點(diǎn)對(duì)提高輸電網(wǎng)的輸電能力、節(jié)約線路走廊問(wèn)題進(jìn)行了研究，并提出了積極大膽地推廣采用同桿并架雙回和緊型輸電線路的建議[2]。</p><p>　　國(guó)外多回路同桿塔架設(shè)線路主要使用在人口密度較高的地區(qū)和國(guó)家

19、。在亞洲，日本是人口密度很高的國(guó)家，因此使用雙回線路和多回線路也最多，僅東京電力公司在1985年以前建設(shè)的16條500kv線路中就有14條是同桿雙回線路。在歐洲，德國(guó)由于人口密度高、工業(yè)發(fā)達(dá)、輸送容量大、線路走廊緊張，所以也較多使用雙回線路和多回線路[3][4]。</p><p>　　1.2 輸電線參數(shù)計(jì)算方法研究現(xiàn)狀</p><p>　　目前，獲得輸電線參數(shù)通常有兩種方法：一是通過(guò)實(shí)際測(cè)

20、量獲得，二是根據(jù)線路的排列方式和物理參數(shù)進(jìn)行理論計(jì)算獲得[5]。一般的理論計(jì)算方法都是通過(guò)做出一系列假設(shè)和近似，對(duì)輸電線路建立比較規(guī)范的電路模型，再運(yùn)用電磁場(chǎng)理論推導(dǎo)出各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算公式。</p><p>　　一般理論計(jì)算采用的一些主要假設(shè)和近似有：大地是均勻無(wú)損的，具有同一電阻率、導(dǎo)磁率和介電常數(shù)，大地電位為零；大氣空間是均勻無(wú)損的，具有同一導(dǎo)磁率和介電常數(shù)；架空線路是水平的，且足夠長(zhǎng)(長(zhǎng)導(dǎo)線可以忽略三維終端效

21、應(yīng))；導(dǎo)線之間的距離比導(dǎo)線的半徑至少大一個(gè)數(shù)量級(jí)；線路經(jīng)過(guò)換位均變成平衡線路，即相應(yīng)的阻抗系數(shù)矩陣和電位系數(shù)矩陣均為對(duì)稱陣；三相線路的導(dǎo)線型號(hào)一致，分裂導(dǎo)線均為對(duì)稱分布。 </p><p>　　上述假設(shè)和近似雖然給建模和公式推導(dǎo)帶來(lái)很大的簡(jiǎn)化，但同時(shí)也是造成計(jì)算結(jié)果與實(shí)際值之間誤差的因素。當(dāng)然其中有一些因素在理論計(jì)算中難以考慮，或者會(huì)因?yàn)榭紤]而使理論計(jì)算過(guò)程大大復(fù)雜化，同時(shí)提高的準(zhǔn)確度也不明顯，這些因素的近似和假

22、設(shè)是合理的。而有些因素則是易于考慮或是在同桿并架雙回線路情況下必須考慮的，考慮這些因素并將其量化到計(jì)算公式中，能有效提高理論計(jì)算的準(zhǔn)確度。</p><p>　　目前大多數(shù)文獻(xiàn)中，推導(dǎo)各序參數(shù)都是以自阻抗系數(shù)、互阻抗系數(shù)和電位系數(shù)為基礎(chǔ)。從原則上講，有了這三個(gè)參數(shù)，不論導(dǎo)線如何排列，也不論有沒(méi)有架空地線，線路參數(shù)都可以進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　傳統(tǒng)方法中計(jì)算多回線路正、負(fù)序阻抗的公式，

23、與計(jì)算單回線路的正、負(fù)序阻抗相同，只考慮了相間影響，而不考慮回路之間和回路與架空地線之間的影響。這是由于一般情況下兩回線路的間距離相比同一回線路相間的距離大，可以認(rèn)為每一條線路與另一回線各相線距離近似相等，它們之間的互感也就相等，所以兩回線間正序合成互感電勢(shì)為零，可以不考慮正序互感的影響。如圖1-1所示雙回線路，若認(rèn)為，則導(dǎo)線A與導(dǎo)線abc之間的互感滿足，導(dǎo)線A由于線間互感產(chǎn)生的電壓為：</p><p><

24、b>　?。?-1）</b></p><p>　　所以在計(jì)算正序阻抗時(shí)，不必考慮線間互感影響。同理，架空地線的影響也不考慮。</p><p>　　圖1-1 雙回線示意圖</p><p>　　顯然，在同桿并架雙回線時(shí)，這種近似不盡合理，因?yàn)閮苫鼐€架設(shè)在同一桿塔上，它們之間的距離相比同一回線相間距離不會(huì)大太多，所以每一條線路與另一回線各相線路距離差距較大

25、，互感不能近似相等，計(jì)算正序參數(shù)時(shí)兩回線路間的互感不能近似為零。</p><p>　　傳統(tǒng)方法計(jì)算零序阻抗時(shí)，除了相間互阻抗外，還考慮了回路間和回路與架空地線之間的零序互阻抗。但是為了使計(jì)算公式的統(tǒng)一和簡(jiǎn)單，用兩回線路之間的互幾何均距代替實(shí)際距離。而且公式的推導(dǎo)是基于兩回線路并列運(yùn)行的情況，推導(dǎo)出來(lái)的公式也只適用于這一種運(yùn)行方式。而工程實(shí)際中兩回線路有多種運(yùn)行方式，如一回線運(yùn)行另一回線接地檢修、單回線運(yùn)行另一回線

26、切除。所以傳統(tǒng)的公式計(jì)算方法只能解決簡(jiǎn)單典型的問(wèn)題，不夠靈活，我們要尋求一種能普遍適用的方法。</p><p>　　傳統(tǒng)方法中求取電容的方法是先根據(jù)線路參數(shù)和線路排列方式求取電位系數(shù)矩陣，再對(duì)電位系數(shù)矩陣求逆矩陣即可求出相應(yīng)的并聯(lián)電容矩陣。同樣，計(jì)算正序電納時(shí)也沒(méi)有考慮兩回線路之間的影響。</p><p>　　處理同桿并架雙回線路問(wèn)題當(dāng)前還有一種常用方法，即六序分量法。該方法首先也是求取自

27、阻抗系數(shù)和互阻抗系數(shù)，得到阻抗系數(shù)矩陣，然后通過(guò)分解為正、反向量消去兩回線路之間的互感，再通過(guò)對(duì)稱分量法得到各序阻抗。此方法要求自阻抗系數(shù)、相間互阻抗系數(shù)和線間互阻抗系數(shù)分別相等，才能實(shí)現(xiàn)兩回線之間的解耦。所以也是基于假設(shè)線路間距離相等的基礎(chǔ)之上，這導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確度不高。此外，六序分量法最后得到的每回線路參數(shù)有正向和反向正、負(fù)、零序共六個(gè)參數(shù)，不便應(yīng)用。</p><p>　　1.3 輸電線參數(shù)計(jì)算軟件研究現(xiàn)狀&

28、lt;/p><p>　　從上個(gè)世紀(jì)60年代開(kāi)始，計(jì)算機(jī)應(yīng)用于輸電線路參數(shù)的理論計(jì)算，但是一般的計(jì)算軟件所依托的計(jì)算理論都是傳統(tǒng)的計(jì)算公式，很少有專門(mén)針對(duì)同桿并架雙回線路設(shè)計(jì)的軟件，所以前面分析的傳統(tǒng)方法在同桿并架雙回線路情況下存在的缺陷依然存在。</p><p>　　計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算線路參數(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)。首先，計(jì)算的精確度和速度得到了極大提高，提高了效率；其次，計(jì)算軟件強(qiáng)調(diào)了數(shù)據(jù)獲得的方便與快速，

29、表征線路排列方式的初始條件修改方便，計(jì)算結(jié)果表示方式清楚直觀；最后數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和更正方便。</p><p>　　1.4 課題研究的主要內(nèi)容與章節(jié)安排</p><p>　　本文的主要工作是回顧傳統(tǒng)輸電線參數(shù)計(jì)算方法，分析傳統(tǒng)方法運(yùn)用于同桿并架雙回線路面臨的新問(wèn)題，從基本電磁方程出發(fā)，尋求一般的、普適的計(jì)算方法，并用編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)成具有良好人機(jī)界面的軟件，并通過(guò)兩種仿真方式對(duì)軟件進(jìn)行測(cè)試和校

30、驗(yàn)。</p><p>　　第一章首先介紹本課題的基本情況，綜述目前國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，對(duì)本文的主要研究?jī)?nèi)容進(jìn)行概括，同時(shí)對(duì)各章節(jié)內(nèi)容做簡(jiǎn)要概述。</p><p>　　第二章以輸電線路參數(shù)計(jì)算的基礎(chǔ)，即阻抗系數(shù)和電位系數(shù)為起點(diǎn)，分別從阻抗和電容兩方面闡述了同桿并架雙回線路參數(shù)計(jì)算的方法和具體步驟，同時(shí)給出了工程實(shí)際中常見(jiàn)特殊問(wèn)題的處理方法。</p><p>　　基于第二

31、章的計(jì)算方法，第三章介紹整個(gè)軟件的總體框架和流程圖，并結(jié)合軟件運(yùn)行界面截圖，對(duì)軟件各部分進(jìn)行詳細(xì)介紹，最后針對(duì)編程中出現(xiàn)的特殊問(wèn)題進(jìn)行說(shuō)明以及解決辦法。</p><p>　　第四章對(duì)軟件計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)，選取一段實(shí)際工程中的線路作為計(jì)算實(shí)例，首先在PSCAD中搭建其模型，仿真其參數(shù)，然后分別用兩種仿真方法進(jìn)行計(jì)算，將兩者結(jié)果與仿真結(jié)果對(duì)比分析。</p><p>　　第五章對(duì)全文工作進(jìn)行總結(jié)

32、，并對(duì)下一步工作進(jìn)行展望。</p><p>　　2 同桿并架輸電線路參數(shù)計(jì)算方法研究</p><p><b>　　2.1輸電線路參數(shù)</b></p><p>　　輸電參數(shù)分為阻抗系數(shù)和導(dǎo)納系數(shù)。阻抗是由線路的電阻和相應(yīng)的電感組成的，計(jì)算線路阻抗時(shí)，首先求取自阻抗系數(shù)和互阻抗系數(shù)，列出阻抗系數(shù)矩陣，然后才能進(jìn)行矩陣變換，得到各序阻抗。導(dǎo)納是由有功

33、損耗電導(dǎo)（在一般的電力系統(tǒng)計(jì)算中忽略）和無(wú)功損耗電納組成，其中電納取決于電容，因此一般在計(jì)算中可以只計(jì)算電容。在求取線路電容的時(shí)候，電位系數(shù)也是必須首先求取的量。下面將分別介紹這兩組基本概念。</p><p>　　2.1.1線路自阻抗和互阻抗的計(jì)算</p><p>　　對(duì)于線路的自阻抗最主要的是要計(jì)算線路的電感值，即為“單導(dǎo)線-大地”的感。兩線路電感必然存在電感間的耦合，因此也會(huì)存在互阻抗

34、，根據(jù)文獻(xiàn)[1]可知，導(dǎo)線的自阻抗和互阻抗分別為：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　（2-2）</b></p><p>　　其中，為輸電線路單位長(zhǎng)度電阻，為大地單位長(zhǎng)度等效電阻，為等值深度，為導(dǎo)線自幾何間距，D為兩導(dǎo)線間間距。為了分析方便，本章均不考慮架空地線對(duì)線路參數(shù)的影響。對(duì)

35、于=50Hz，≈0.05Ω/km。</p><p>　　對(duì)于非鐵磁材料的單股線</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　對(duì)于非鐵磁材料的多股線</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　對(duì)于鋼芯鋁線<

36、;/b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　代表虛擬導(dǎo)線的等值深度，它是大地電阻率和頻率f(Hz)的函數(shù)，即</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　2.1.2線路自電位系數(shù)和互電位系數(shù)的計(jì)算</p><p>

37、;　　三相架空線路架設(shè)在離地面有一定高度的地方，大地將影響導(dǎo)線周圍的電場(chǎng)。同時(shí)，三相導(dǎo)線均帶有電荷，在計(jì)算空間任意點(diǎn)的電位時(shí)均須計(jì)及地面平行的帶電導(dǎo)體電場(chǎng)的影響。在靜電場(chǎng)計(jì)算中，大地對(duì)與地面平行的帶電導(dǎo)體電場(chǎng)的影響可用導(dǎo)體的鏡像來(lái)代替。</p><p>　　圖2-1兩平行于地面的導(dǎo)線</p><p>　　由文獻(xiàn)[1]知，圖2-4中導(dǎo)線i的自電位系數(shù)為</p><p>

38、;<b>　?。?-7）</b></p><p>　　導(dǎo)線i與導(dǎo)線j之間的互電位系數(shù)為</p><p><b>　　（2-8）</b></p><p>　　式（2-7）和（2-8）中是空間介電常數(shù)，，c是光速。令c=29979.25km/s,，則有。</p><p>　　2.2輸電線路參數(shù)矩陣計(jì)算&

39、lt;/p><p>　　同桿并架輸電線路參數(shù)矩陣的計(jì)算與普通線路參數(shù)計(jì)算方法一樣，也是以自阻抗系數(shù)、互阻抗系數(shù)和電位是系數(shù)為基礎(chǔ)，然后對(duì)矩陣進(jìn)行相應(yīng)的變換從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線間的解耦，最后求得相應(yīng)的序阻抗。</p><p>　　2.2.1線路阻抗矩陣計(jì)算</p><p><b>　　（1）電磁方程</b></p><p>　　在列寫(xiě)

40、電磁方程時(shí)，架空地線和導(dǎo)線并沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，它們都必須滿足電磁方程。假設(shè)導(dǎo)線與地線一起共有n根導(dǎo)線，對(duì)于一個(gè)以地為回路的n根導(dǎo)線組成的系統(tǒng)，將是一個(gè)由n*n個(gè)元素的矩陣。 </p><p>　　對(duì)于同桿并架雙回線路帶兩根架空地線的情況討論，如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 帶兩根地線的雙回線路</p><p><b>　　此時(shí)，電磁方程為<

41、;/b></p><p><b>　　（2-9）</b></p><p><b>　　（2）消除地線影響</b></p><p>　　對(duì)于接地良好的架空地線，地線電壓為零，地線電位差也為零，根據(jù)這個(gè)特征可以消去電磁方程中地線相關(guān)的量。說(shuō)明一下，這種消去只是數(shù)學(xué)上的處理，并不是不考慮地線的影響，而是修正輸電導(dǎo)線的阻抗系

42、數(shù)，使修改過(guò)的阻抗系數(shù)反映地線的影響。</p><p>　　具體消去地線的方法有兩種，在此采用求逆矩陣的方法，一是先對(duì)式（2-9）中的Z方陣求逆，得到</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　將矩陣中最后兩行和兩列刪去，再對(duì)該方陣求逆，即可得到</p><p><b>　?。?-1

43、1）</b></p><p>　　這樣就消去了地線相關(guān)的行和列。這種方法原理直觀，步驟簡(jiǎn)單。關(guān)鍵在于中間需要兩次矩陣求逆運(yùn)算，如果能得到矩陣求逆的算法，并用編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，封裝為一個(gè)求逆函數(shù)，那么這種方法就顯得很簡(jiǎn)捷。</p><p><b>　?。?）回路間的解耦</b></p><p>　　在實(shí)際應(yīng)用線路參數(shù)時(shí)，希望參數(shù)是反映回路

44、間影響的單回線路參數(shù)，所以下面需要對(duì)式（2-11）中的阻抗矩陣進(jìn)行處理，將回路間的互阻抗消去。實(shí)現(xiàn)回路間解耦要根據(jù)雙回線的運(yùn)行方式，得出電磁方程相應(yīng)滿足的條件，利用這些條件經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)處理即可消去回路間的互感。下面就各種常見(jiàn)的運(yùn)行方式分析回路間解耦的具體方法。</p><p><b>　　A.雙回線并列運(yùn)行</b></p><p>　　雙回線并列運(yùn)行是同桿并架最常見(jiàn)的運(yùn)行

45、方式，此時(shí)兩回線路對(duì)應(yīng)相的電壓相等，即方程（2-11）中</p><p><b>　?。?-12）</b></p><p><b>　　（2-13）</b></p><p>　　式（2-13）中后三行等效于三根地線，按照前面闡述的消去地線相關(guān)行和列的方法，可得到</p><p><b>　

46、?。?-14）</b></p><p>　　這樣，就把ABC回路對(duì)abc回路的影響綜合到阻抗矩陣中，實(shí)現(xiàn)回路間的解耦。同樣，可以得到考慮abc回路影響的ABC回路的單回路阻抗矩陣。</p><p>　　B.單回線路運(yùn)行另一回線接地檢修</p><p>　　當(dāng)一回路運(yùn)行另一回線路檢修時(shí)，接地回路的導(dǎo)線相當(dāng)于架空地線。假設(shè)ABC回路接地檢修，則電磁方程滿足&

47、lt;/p><p><b>　　（2-15）</b></p><p>　　代入式（2-11），再按照消去地線相關(guān)行和列的方法，消去ABC相關(guān)的行和列，得到和式（2-14）相同形式的abc回路的單回線路矩陣方程。</p><p>　　C.單回線路運(yùn)行另一回線絕緣</p><p>　　雙回線路還有一種運(yùn)行方式是一回線路運(yùn)行，另一

48、回線路懸空絕緣而不是接地。此時(shí)絕緣回路電流為零，對(duì)運(yùn)行回路沒(méi)有互感電壓，所以對(duì)運(yùn)行回路的阻抗參數(shù)并沒(méi)有影響，運(yùn)行回路只需考慮導(dǎo)線自阻抗和相間互阻抗，回路間沒(méi)有耦合。假設(shè)ABC回路絕緣，則abc回路的矩陣方程就為 </p><p><b>　?。?-16）</b></p><p>　　需要指出，絕緣回路電流為零，對(duì)運(yùn)行回路阻抗參數(shù)沒(méi)有影響，但是它電位不為零，對(duì)運(yùn)行回

49、路的電容參數(shù)有影響，后面計(jì)算電容參數(shù)時(shí)詳細(xì)闡述。</p><p><b>　　（4）求序阻抗矩陣</b></p><p>　　通過(guò)前面的步驟，已經(jīng)得到了每回線路的考慮線間影響和地線影響的單回線路參數(shù)，求取各序參數(shù)只需用對(duì)稱分量法中的轉(zhuǎn)換矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)換即可。若矩陣s為對(duì)稱分量變換矩陣，序阻抗矩陣為</p><p><b>　?。?-17）

50、</b></p><p>　　這里矩陣是通過(guò)前面的一系列變換運(yùn)算得到的，一般都不是對(duì)稱矩陣，所以由式（2-17）求得的序阻抗矩陣非對(duì)角元素不全為零，各序分量之間存在耦合，這可能給參數(shù)的運(yùn)用帶來(lái)不便。我的看法是，既然前面的計(jì)算方法是正確和準(zhǔn)確的，如果計(jì)算出的結(jié)果顯示各序分量之間存在耦合，那么說(shuō)明實(shí)際上各序分量之間也確實(shí)存在耦合，我們要本著實(shí)事求是的態(tài)度將完整的線路參數(shù)提供給使用者，至于各序分量之間的耦合

51、要不要忽略留給使用者取舍。傳統(tǒng)方法中為實(shí)現(xiàn)各序分量的獨(dú)立性，計(jì)算伊始就認(rèn)定自阻抗和互阻抗分別相等，這也造成了其計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確度不高。</p><p>　　2.2.2線路阻抗矩陣計(jì)算</p><p>　　線路模型中導(dǎo)納部分包括線路電導(dǎo)和線路電納，線路電導(dǎo)主要是反映電暈現(xiàn)象引起的有功功率損耗，由于在設(shè)計(jì)電力線路時(shí)已采取措施避免電暈現(xiàn)象的出現(xiàn)，故一般計(jì)算中不計(jì)線路電導(dǎo)。</p>&l

52、t;p>　　求取線路電容的方法與求取阻抗的方法有相似之處，但不完全相同。具體步驟是求取電位系數(shù)矩陣，求取電容矩陣，消去地線相關(guān)行和列，實(shí)現(xiàn)回路間解耦，和求取各序參數(shù)。</p><p>　?。?）求取電位系數(shù)矩陣</p><p>　　電位系數(shù)的公式見(jiàn)式（2-7）和式（2-8），可以看出，電位系數(shù)只由桿塔尺寸和導(dǎo)線的半徑?jīng)Q定。這里仍然選取同桿并架雙回線路帶架空地線的情況分析。根據(jù)桿塔尺寸

53、和導(dǎo)線參數(shù)求得電位系數(shù)矩陣，并列寫(xiě)矩陣方程</p><p><b>　?。?-18）</b></p><p><b>　?。?）求電容矩陣</b></p><p>　　對(duì)式（2-18）中的電位系數(shù)矩陣求逆即可得到電容矩陣，得到</p><p><b>　?。?-19）</b>&

54、lt;/p><p>　　電容矩陣是以節(jié)點(diǎn)形式表示的，它的對(duì)角線元素是導(dǎo)線與所有其它導(dǎo)線以及地線之間的單位長(zhǎng)度電容之和，非對(duì)角線元素是導(dǎo)線之間單位長(zhǎng)度電容的負(fù)值。</p><p>　?。?）求取電位系數(shù)矩陣</p><p>　　對(duì)于接地良好的架空地線，電位為零，即，所以地線相關(guān)的行和列可以直接消去，得到</p><p><b>　?。?-

55、20）</b></p><p><b>　?。?）回路間解耦</b></p><p>　　和阻抗部分一樣，這里也需要結(jié)合線路的具體運(yùn)行方式，才能實(shí)現(xiàn)回路間解耦。下面針對(duì)各種運(yùn)行方式具體分析回路解耦的方法。</p><p><b>　　A.雙回線并列運(yùn)行</b></p><p>　　雙回線

56、并列運(yùn)行則滿足對(duì)應(yīng)相的電位相等，即</p><p><b>　?。?-21）</b></p><p>　　由該條件和式（2-20）很容易得到下式</p><p><b>　　（2-22）</b></p><p>　　式（2-21）已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了回路間解耦，稍作變形即可得到單回線路的電容矩陣。</p

57、><p>　　B.一回線運(yùn)行，另一回線接地檢修</p><p>　　一回線運(yùn)行，另一回線接地檢修時(shí)，接地回路電位為零，假設(shè)ABC回路接地檢修，則有：</p><p><b>　?。?-23）</b></p><p>　　所以接地回路完全等效于架空地線，采用消去地線相關(guān)行和列的方法，消去接地回路相關(guān)行和列，其實(shí)就是直接將接地回

58、路相關(guān)的行和列刪去。</p><p>　　C.一回線運(yùn)行，另一回線絕緣</p><p>　　這種情況下，絕緣導(dǎo)線由于電荷守恒，其電荷為零，假設(shè)ABC回路接地檢修，則</p><p><b>　　（2-24）</b></p><p>　　根據(jù)條件（2-24）解耦有兩種方法，第一種是對(duì)式（2-19）中電容矩陣求逆，然后將式（

59、2-20）代入，直接將ABC相關(guān)行和列消去，再求逆，即可得到單回線路的電容矩陣。</p><p><b>　?。?）求序阻抗矩陣</b></p><p>　　通過(guò)前面一系列計(jì)算，求得了單回線路的電容矩陣，再求取各序參數(shù)已經(jīng)很容易了，若s為對(duì)陣分量變換矩陣，則序電容矩陣為</p><p><b>　?。?-25）</b>&l

60、t;/p><p>　　同序阻抗矩陣一樣，序電容矩陣非對(duì)角線元素不一定為零，各序電容之間可能存在耦合。</p><p>　　由于導(dǎo)納矩陣?yán)锩娴脑仉娂{，其中，因此得到電容矩陣后還要乘以相應(yīng)的系數(shù)從而得到導(dǎo)納矩陣。</p><p>　　2.3分裂導(dǎo)線及導(dǎo)線換位的處理</p><p>　　在電力系統(tǒng)中考慮到線路阻抗以及各種輻射、耦合對(duì)輸電線路的影響，輸

61、電線路的導(dǎo)線常常采用分裂導(dǎo)線并且各相間需進(jìn)行換位處理，經(jīng)過(guò)這些處理后，將會(huì)影響輸電線路參數(shù)的計(jì)算，下面將探討對(duì)此情況的處理方式。</p><p>　　2.3.1分裂導(dǎo)線的處理</p><p>　　對(duì)于超高壓輸電線路，為了減小輸電線路電抗、降低導(dǎo)線表面電場(chǎng)強(qiáng)度以達(dá)到降低電暈損耗和抑制電暈干擾的目的，往往采用分裂導(dǎo)線。分裂導(dǎo)線中每相導(dǎo)線由2~4根單根導(dǎo)線組成，且布置在正多邊形的頂點(diǎn)上。<

62、/p><p>　　在此采用等效半徑的方式進(jìn)行處理，這種方法是在應(yīng)用了某些適當(dāng)?shù)募僭O(shè)的情況下，把每相由幾根導(dǎo)線組合而成的分裂導(dǎo)線當(dāng)作一根等值的導(dǎo)線來(lái)處理，從而使計(jì)算得到簡(jiǎn)化。</p><p>　　假設(shè)電流在每相的各根導(dǎo)線中是均勻分布的，那么在整體上每相的分裂導(dǎo)線就可以看成為一根等值的導(dǎo)線。但是這需要滿足如下兩個(gè)基本條件：一是每相的各根導(dǎo)線在布置上對(duì)稱，二是其它相的電流在同一相的各根導(dǎo)線中的感應(yīng)電

63、勢(shì)相同。實(shí)際上分裂導(dǎo)線中的各根導(dǎo)線在布置上是對(duì)稱的，即從橫截面上看，是布置在等邊多角形的頂點(diǎn)上。此外，在一相分裂導(dǎo)線中各導(dǎo)線的距離（即分裂間距）通常比相間距離小許多倍（一般為幾十倍），因此，由其它相在同一相的各導(dǎo)線上所建立的磁場(chǎng)作用，可以認(rèn)為事實(shí)上是相同的，即在同一相的各導(dǎo)線中感應(yīng)的電勢(shì)可以近似地認(rèn)為相同。綜上，對(duì)于分裂導(dǎo)線來(lái)講，上述的兩個(gè)條件是基本滿足的。</p><p>　　分裂導(dǎo)線的等值導(dǎo)線的半徑可以根據(jù)磁

64、場(chǎng)效應(yīng)相等的條件確定。具體推算時(shí)，可按等值導(dǎo)線與分裂導(dǎo)線具有相等自阻抗系數(shù)的等值條件來(lái)求取，其一般表達(dá)式為：</p><p><b>　?。?-26）</b></p><p>　　式中，,其中，n為分裂導(dǎo)線的根數(shù)，d為分裂導(dǎo)線中相鄰兩根導(dǎo)線之間的距離（m），為組成分裂導(dǎo)線的單根導(dǎo)線的計(jì)算半徑（m）。</p><p>　　等值導(dǎo)線的半徑確定以后，

65、各參數(shù)的計(jì)算就與普通導(dǎo)線參數(shù)的計(jì)算一樣。需要注意的是，等值導(dǎo)線的電阻應(yīng)為分裂導(dǎo)線的每根導(dǎo)線電阻的1/n。許多計(jì)算表明，在實(shí)際工程計(jì)算中，應(yīng)用分裂導(dǎo)線等值半徑計(jì)算線路參數(shù)是可以滿足精度要求的。</p><p>　　2.3.2導(dǎo)線換位的處理</p><p>　　因?yàn)槿鄬?dǎo)線排列不對(duì)稱，各相導(dǎo)線所交鏈的磁鏈及各相等值電感不同，這將引起三相參數(shù)不對(duì)稱。實(shí)際輸電線路中，常利用導(dǎo)線換位來(lái)使三相恢復(fù)對(duì)稱

66、，如圖2-9所示。</p><p><b>　　圖2-2 導(dǎo)線換位</b></p><p>　　導(dǎo)線換位之后，導(dǎo)線之間的相互位置關(guān)系變了，相互之間距離改變了，阻抗系數(shù)矩陣和電位系數(shù)矩陣也隨之而變。我們可以將導(dǎo)線換位后視為塔型改變了，所以其處理方法和上節(jié)中不同塔型的處理一樣，我們先分別求出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的阻抗系數(shù)矩陣和電位系數(shù)矩陣，乘以各段長(zhǎng)度后累加即得到整個(gè)線路的阻抗系

67、數(shù)矩陣和電位系數(shù)矩陣。</p><p>　　3 同桿并架輸電線路參數(shù)計(jì)算軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　基于以上對(duì)同桿并架雙回線路工頻參數(shù)的理論計(jì)算方法的分析，本文采用了C-Sharp高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編制了可以應(yīng)用于不同排列方式、不同長(zhǎng)度、不同導(dǎo)線型號(hào)的工頻參數(shù)理論計(jì)算的軟件。</p><p>　　3.1 C-Sharp語(yǔ)言介紹</p><p>

68、;　　3.1.1 C-Sharp語(yǔ)言基本情況</p><p>　　C# 語(yǔ)法表現(xiàn)力強(qiáng)，只有不到 90 個(gè)關(guān)鍵字，而且簡(jiǎn)單易學(xué)。C# 的大括號(hào)語(yǔ)法使任何熟悉 C、C++ 或 Java 的人都可以立即上手。了解上述任何一種語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)人員通常在很短的時(shí)間內(nèi)就可以開(kāi)始使用 C# 高效地工作。C# 語(yǔ)法簡(jiǎn)化了 C++ 的諸多復(fù)雜性，同時(shí)提供了很多強(qiáng)大的功能，例如可為空的值類型、枚舉、委托、匿名方法和直接內(nèi)存訪問(wèn)，這些都是

69、Java 所不具備的。C# 還支持泛型方法和類型，從而提供了更出色的類型安全和性能。C# 還提供了迭代器，允許集合類的實(shí)現(xiàn)者定義自定義的迭代行為，簡(jiǎn)化了客戶端代碼對(duì)它的使用。 作為一種面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，C# 支持封裝、繼承和多態(tài)性概念。所有的變量和方法，包括 Main 方法（應(yīng)用程序的入口點(diǎn)），都封裝在類定義中。類可能直接從一個(gè)父類繼承，但它可以實(shí)現(xiàn)任意數(shù)量的接口。重寫(xiě)父類中的虛方法的各種方法要求 override 關(guān)鍵字作為一種避免意

70、外重定義的方式。在 C# 中，結(jié)構(gòu)類似于一個(gè)輕量類；它是一種堆棧分配的類型，可以實(shí)現(xiàn)接口，但不支持繼承。</p><p>　　3.1.2 .NET Framework 平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)</p><p>　　C# 程序在 .NET Framework 上運(yùn)行，它是 Windows 的一個(gè)必要組件，包括一個(gè)稱為公共語(yǔ)言運(yùn)行時(shí) (CLR) 的虛擬執(zhí)行系統(tǒng)和一組統(tǒng)一的類庫(kù)。CLR 是 Microsof

71、t 的公共語(yǔ)言基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) (CLI) 的一個(gè)商業(yè)實(shí)現(xiàn)。CLI 是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，是用于創(chuàng)建語(yǔ)言和庫(kù)在其中無(wú)縫協(xié)同工作的執(zhí)行和開(kāi)發(fā)環(huán)境的基礎(chǔ)。用 C# 編寫(xiě)的源代碼被編譯為一種符合 CLI 規(guī)范的中間語(yǔ)言 (IL)。IL 代碼與資源（如位圖和字符串）一起作為一種稱為程序集的可執(zhí)行文件存儲(chǔ)在磁盤(pán)上，通常具有的擴(kuò)展名為 .或 .。執(zhí)行 C# 程序時(shí)，程序集將加載到 CLR 中，這可能會(huì)根據(jù)清單中的信息執(zhí)行不同的操作。然后，如果符合安全要求，CLR

72、 執(zhí)行實(shí)時(shí) (JIT) 編譯以將 IL 代碼轉(zhuǎn)換為本機(jī)機(jī)器指令。CLR 還提供與自動(dòng)垃圾回收、異常處理和資源管理有關(guān)的其他服務(wù)。由 CLR 執(zhí)行的代碼有時(shí)稱為“托管代碼”，它與編譯為面向特定系統(tǒng)的本機(jī)機(jī)器語(yǔ)言的“非托管代碼”相對(duì)應(yīng)。下圖演示了 C# 源代碼文件、基類庫(kù)、程序集和 CLR 的編譯時(shí)與運(yùn)行時(shí)的關(guān)系。</p><p>　　3.1.3 Microsoft Visual Studio 2010 開(kāi)發(fā)工具&l

73、t;/p><p>　　Visual Studio是微軟公司推出的開(kāi)發(fā)環(huán)境。是目前最流行的Windows平臺(tái)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)環(huán)境。Visual Studio 2010版本于2010年4月12日上市，其集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）的界面被重新設(shè)計(jì)和組織，變得更加簡(jiǎn)單明了。Visual Studio 2010同時(shí)帶來(lái)了 NET Framework 4.0、Microsoft Visual Studio 2010 CTP( Commu

74、nity Technology Preview--CTP)，并且支持開(kāi)發(fā)面向Windows 7的應(yīng)用程序。除了Microsoft SQL Server，它還支持 IBM DB2和Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)。此次設(shè)計(jì)采用此開(kāi)發(fā)工具，它功能強(qiáng)大、界面好、易學(xué)、特別適合Windows窗體程序的開(kāi)發(fā)，大大減小了本次設(shè)計(jì)的難度。</p><p>　　3.2軟件總體設(shè)計(jì)思路</p><p>　　根據(jù)上述的同桿

75、并架輸電線路參數(shù)計(jì)算方法，計(jì)算軟件的流程圖如圖3-1。</p><p>　　整個(gè)程序的功能主要分為5個(gè)部分：線路基本信息輸入部分、導(dǎo)線排列方式輸入部分、導(dǎo)線參數(shù)輸入部分、計(jì)算和結(jié)果顯示部分、保存部分。線路的基本信息在主窗口中輸入，其它各部分在主窗口上都有一個(gè)命令按鈕與之對(duì)應(yīng)，響應(yīng)命令按鈕的消息處理函數(shù)是彈出一對(duì)話框，由該對(duì)話框?qū)崿F(xiàn)該部分的功能，實(shí)現(xiàn)功能模塊化。運(yùn)行程序時(shí)，只需要通過(guò)點(diǎn)擊主窗口中相應(yīng)的按鈕就可以完成

76、整個(gè)線路的參數(shù)計(jì)算，結(jié)構(gòu)清晰，操作簡(jiǎn)單方便，具有良好的人機(jī)界面。</p><p>　　圖3-1計(jì)算軟件的流程</p><p><b>　　3.3軟件界面介紹</b></p><p>　　3.3.1 程序主界面</p><p>　　圖3-2為程序的主界面，開(kāi)始參數(shù)計(jì)算首先進(jìn)入到這個(gè)界面，輸入線路的基本信息，如地線根數(shù)、土壤

77、電阻率、運(yùn)行方式。土壤電阻率和導(dǎo)線運(yùn)行方式都是計(jì)算的必要條件，在計(jì)算開(kāi)始前必須輸入，否則程序會(huì)出錯(cuò)。當(dāng)然，為了提高程序的容錯(cuò)性，在程序代碼編寫(xiě)時(shí)，針對(duì)沒(méi)有輸入的情況會(huì)彈出對(duì)話框提示輸入。</p><p><b>　　圖3-2軟件主界面</b></p><p>　　3.3.2導(dǎo)線排列方式輸入界面</p><p>　　圖3-3為單回線的導(dǎo)線排列方式

78、輸入窗口，導(dǎo)線的排列方式主要指相互之間的位置關(guān)系和導(dǎo)線對(duì)地高度，為了描述這兩個(gè)信息，本文是這樣考慮的：以桿塔的中軸線為直角坐標(biāo)系的y軸，以大地的水平面為x軸建立坐標(biāo)系，依次輸入各回線路和架空地線的坐標(biāo)，這樣就唯一地確定了導(dǎo)線的排列方式。為了使程序使用者理解，窗口右側(cè)貼出了示意圖。</p><p>　　當(dāng)輸入完一段線路的坐標(biāo)和線路長(zhǎng)度后，按“確定”按鈕，程序?qū)?shù)據(jù)收錄在一個(gè)數(shù)組中，按“清空”按鈕后將窗口中各數(shù)據(jù)重新

79、置零，等待下一段線路坐標(biāo)的輸入。按“取消”按鈕，該次數(shù)據(jù)不收錄，各數(shù)據(jù)清零。當(dāng)按“返回”按鈕，該窗口關(guān)閉，返回主窗口兩個(gè)數(shù)組，其中一個(gè)保存了各段線路坐標(biāo)，另一個(gè)保存了各段線路長(zhǎng)度，按“讀入?yún)?shù)”時(shí)彈出坐標(biāo)庫(kù)，可直接選擇坐標(biāo)。按“添加到庫(kù)”時(shí)坐標(biāo)保存到庫(kù)，如圖3-4，可添加坐標(biāo)，也可刪除坐標(biāo)，這樣讓坐標(biāo)輸入變得更加方便。</p><p>　　圖3-3軟件導(dǎo)線排列方式窗口 </p><p&

80、gt;　　圖3-4軟件導(dǎo)線排列方式坐標(biāo)庫(kù)窗口</p><p>　　3.3.3導(dǎo)線參數(shù)輸入界面</p><p>　　圖3-5為導(dǎo)線參數(shù)輸入窗口，導(dǎo)線參數(shù)主要有導(dǎo)線型號(hào)、導(dǎo)線電阻和計(jì)算半徑，工程實(shí)際中，導(dǎo)線有固定的規(guī)格，只要知道導(dǎo)線型號(hào)，導(dǎo)線參數(shù)即可查表得到。軟件中制作了一個(gè)小的導(dǎo)線參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，如圖3-6所示，點(diǎn)擊“讀入導(dǎo)線”進(jìn)入。其中保存了常用規(guī)格的架空導(dǎo)線參數(shù)，只要在相應(yīng)的導(dǎo)線型號(hào)上鼠標(biāo)單

81、擊，就選中了該種導(dǎo)線，返回后，該種導(dǎo)線的參數(shù)自動(dòng)賦給導(dǎo)線參數(shù)輸入窗口中相應(yīng)的輸入框，并且導(dǎo)線庫(kù)可以任意添加和刪除導(dǎo)線。</p><p>　　當(dāng)采用分裂導(dǎo)線時(shí)可將其選中并輸入分裂數(shù)和分裂距離，程序?qū)⒆詣?dòng)計(jì)算出等效半徑。架空地線參數(shù)的輸入和輸電線一樣，既可以自己手動(dòng)輸入，也可以從導(dǎo)線庫(kù)中導(dǎo)入，而且和輸電線共一個(gè)導(dǎo)線庫(kù)。</p><p>　　圖3-5導(dǎo)線參數(shù)輸入窗口</p><

82、;p><b>　　圖3-6導(dǎo)線庫(kù)窗口</b></p><p>　　3.3.4結(jié)果顯示窗口</p><p>　　根據(jù)上一章中的計(jì)算方案，軟件最后給出的線路參數(shù)應(yīng)該是每回線路的序阻抗矩陣和序?qū)Ъ{矩陣。同時(shí)，工程實(shí)際中有時(shí)不僅需要序參數(shù)，也需要知道兩回線路之間的互阻抗，所以我們也將全阻抗矩陣作為結(jié)果，當(dāng)然這里的全阻抗矩陣已經(jīng)消去地線相關(guān)行和列，即考慮了地線影響的，結(jié)果

83、顯示窗口如圖3-7所示。</p><p>　　圖3-7參數(shù)計(jì)算結(jié)果</p><p><b>　　3.3.5結(jié)果保存</b></p><p>　　計(jì)算完成后，有時(shí)需要將結(jié)果以word形式保存，以便下一次利用，或打印報(bào)表。結(jié)果顯示窗口面上“保存”按鈕實(shí)現(xiàn)這一功能，得到計(jì)算結(jié)果后，點(diǎn)擊此按鈕，彈出選擇保存路徑和文件名對(duì)話框，選擇好確定后，此次計(jì)算的線

84、路信息、計(jì)算結(jié)果都保存在該文件中，如圖3-8所示。</p><p>　　圖3-8結(jié)果保存文件</p><p>　　3.4 編程中特殊問(wèn)題的處理</p><p>　　3.4.1 矩陣類的編寫(xiě)</p><p>　　類構(gòu)成了實(shí)現(xiàn)C#面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。類是C#封裝的基本單元，它把數(shù)據(jù)和函數(shù)封裝在一起。.NET是微軟提供的C#類庫(kù)，用來(lái)對(duì)Wind

85、ows API提供面向?qū)ο蟮姆庋b，其中包含的類涉及用戶界面的設(shè)計(jì)、文件的操作、數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)、COM、ActiveX等總多方面，但是卻沒(méi)有矩陣類。本程序的計(jì)算方案是以矩陣為基礎(chǔ)的，顯然我們要編寫(xiě)一個(gè)矩陣類，封裝矩陣數(shù)據(jù)和基本矩陣運(yùn)算操作。</p><p>　　矩陣類的代碼詳見(jiàn)附錄，它是一個(gè)模板類，因?yàn)槲覀円玫蕉喾N數(shù)據(jù)類型矩陣，比如阻抗系數(shù)矩陣元素是復(fù)數(shù)，而電容系數(shù)矩陣元素是浮點(diǎn)型。模板類能適用于各式各樣的數(shù)據(jù)類型

86、，只需在使用時(shí)寫(xiě)明數(shù)據(jù)類型。</p><p>　　如前所述，類主要由兩部分組成：數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的函數(shù)。矩陣類中的數(shù)據(jù)當(dāng)然是矩陣元素，在C#中沒(méi)有相應(yīng)的復(fù)數(shù)矩陣類，因此我編寫(xiě)了一個(gè)復(fù)數(shù)矩陣類，這個(gè)復(fù)數(shù)矩陣類的函數(shù)主要有構(gòu)造函數(shù)和運(yùn)算符重載。</p><p>　　3.4.2 復(fù)數(shù)矩陣求逆</p><p>　　對(duì)于C-Sharp而言矩陣可以直接用二維數(shù)組表示，但對(duì)于復(fù)數(shù)矩

87、陣而言，就需要重新編寫(xiě)一個(gè)復(fù)數(shù)矩陣類，對(duì)此我將復(fù)數(shù)矩陣的元素分為實(shí)數(shù)部分和虛數(shù)部分分開(kāi)處理從而完成對(duì)復(fù)數(shù)矩陣的計(jì)算。</p><p>　　在導(dǎo)線間解耦過(guò)程中，需對(duì)矩陣求逆，對(duì)于編程而言實(shí)數(shù)矩陣求逆一般采用全選主元高斯-約當(dāng)（Gauss-Jordan）消元法對(duì)矩陣求逆，步驟如下：</p><p>　　首先，對(duì)于k從1到n作如下操作：</p><p>　　從第k行，第k

88、列開(kāi)始的右下角子矩陣中選取絕對(duì)值最大的元素，并記住此元素的行號(hào)和列號(hào)，再通過(guò)行交換和列交換將它交換到主元位置上。這一步稱為“全選主元”。</p><p>　　最后，根據(jù)在全選主元的過(guò)程中所記錄的行、列交換的信息進(jìn)行恢復(fù)，恢復(fù)的原則如下：在全選主元過(guò)程中，先交換的行和列后進(jìn)行恢復(fù)；原來(lái)的行（列）交換用列（行）交換來(lái)恢復(fù)。</p><p>　　函數(shù)需要的唯一參數(shù)就是要進(jìn)行求逆的矩陣，正常結(jié)束后

89、其逆矩陣仍存放于其中。函數(shù)返回值為0表示矩陣不是方陣，或者矩陣式奇異矩陣，計(jì)算中止；返回值為1表示程序運(yùn)行正常結(jié)束，矩陣的逆存放在原矩陣中。</p><p>　　對(duì)于復(fù)數(shù)矩陣求逆，采用分開(kāi)求逆法對(duì)于復(fù)數(shù)矩陣C有</p><p><b>　　（3-1）</b></p><p>　　其中實(shí)部矩陣A，虛部矩陣B是n階可逆矩陣。</p>

90、<p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　對(duì)于此次的復(fù)數(shù)矩陣實(shí)部矩陣和虛部矩陣都是可逆的，因此次方法可行。這樣就把復(fù)數(shù)矩陣求逆轉(zhuǎn)換成實(shí)數(shù)矩陣求逆，雖然需求很多次實(shí)數(shù)逆矩陣，但對(duì)于計(jì)算機(jī)程序而言是很容易實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　4 軟件計(jì)算校驗(yàn)和仿真</p><p>　　選取工程實(shí)際中某一段同桿并架雙回輸電線路為實(shí)

91、例在PASCAD中搭建線路模型，測(cè)試其在各種運(yùn)行工況時(shí)的參數(shù)，包括各線路自阻抗、互阻抗，各回線路正序阻抗、零序阻抗、正序電納和零序電納，選取兩回線并列運(yùn)行的情況分別介紹各參數(shù)的具體測(cè)量方法，其它運(yùn)行工況下參數(shù)的測(cè)量方法可依此類推。然后用軟件進(jìn)行結(jié)果校驗(yàn)，并與PSCAD仿真結(jié)果進(jìn)行比較。即可校驗(yàn)軟件的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步和傳統(tǒng)方法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較分析，對(duì)比二者的準(zhǔn)確度。</p><p><b>　　4.1建立電

92、路模型</b></p><p>　　我們選取的計(jì)算線路原型為斗荊ⅠⅡ回500kV輸電線路，其主要參數(shù)如下：</p><p>　　回路數(shù)：2；導(dǎo)線分裂數(shù)：4；導(dǎo)線分裂間距：500mm；長(zhǎng)度：50km； 換位：無(wú)； </p><p>　　導(dǎo)線對(duì)地平均高度：16.5m（下相）27.5m（中相）39.5m（上相）；</p><p>　　地

93、線對(duì)地平均高度：41.5m；</p><p>　　導(dǎo)線型號(hào)：ACSR-720/50；外徑：36.2mm；直流電阻：0.03984Ω/km；</p><p>　　地線型號(hào)：LBGJ-120-40AC；外徑：14.25mm；直流電阻：0.3606Ω/km；</p><p>　　線路排列方式如下圖：</p><p>　　圖4-1 斗荊ⅠⅡ回500k

94、V輸電線路排列方式</p><p>　　4.2 軟件計(jì)算結(jié)果 </p><p>　　打開(kāi)該軟件根據(jù)提示將相應(yīng)的參數(shù)輸入其中計(jì)算到的結(jié)果如下：</p><p>　　表4-1 軟件計(jì)算結(jié)果</p><p>　　表4-2軟件計(jì)算各線路自阻抗和互阻抗（Ω）</p><p>　　4.3 PSCAD直接仿真</p>

95、<p>　　PSCAD直接仿真計(jì)算是直接搭建輸電線路模型，然后進(jìn)行仿真，仿真軟件將直接計(jì)算出系統(tǒng)輸電線路的各項(xiàng)參數(shù)，如下圖所示。</p><p>　　圖4-2 系統(tǒng)電路圖</p><p>　　圖4-3 線路及桿塔模型圖</p><p>　　根據(jù)上述仿真得到的結(jié)果如下：</p><p>　　表4-3 PSCAD直接仿真結(jié)果</

96、p><p>　　表4-4 PSCAD直接仿真各線路自阻抗和互阻抗</p><p><b>　　4.4實(shí)測(cè)方式仿真</b></p><p>　　按照上述參數(shù)在PSCAD中搭建線路模型，測(cè)試其在各種運(yùn)行工況時(shí)的參數(shù)，包括各線路自阻抗、互阻抗，各回線路正序阻抗、零序阻抗、正序電納和零序電納，下面選取兩回線并列運(yùn)行的情況分別介紹各參數(shù)的具體測(cè)量方法，其它

97、運(yùn)行工況下參數(shù)的測(cè)量方法可依此類推。</p><p>　　正序阻抗：將線路末端接地，則線路首端電壓的正序分量與電流的正序分量</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　的比值即為正序阻抗，電路圖如圖4-4所示，假設(shè)U1為Ua、Ub和Uc的正序分量，I1為Ia、Ib和Ic的正序分量，則</p><p&

98、gt;　　圖4-4兩回線運(yùn)行正序阻抗測(cè)量電路</p><p>　　正序電納：正序電納的測(cè)量方法與正序阻抗基本相似，只需將測(cè)量回路各相末端開(kāi)路即可。</p><p>　　零序阻抗：將線路末端接地，則線路首端電壓的零序分量與電流的零序分量的比值即為零序阻抗，電路圖如圖4-5示，假設(shè)U0為Ua、Ub和Uc的零序分量，I0為Ia、Ib和Ic的零序分量，則</p><p>&

99、lt;b>　　（4-2）</b></p><p>　　零序電納：零序電納的測(cè)量方法與零序阻抗基本相似，只需將測(cè)量回路的各相末端開(kāi)路即可。</p><p>　　圖4-5 兩回線運(yùn)行零序阻抗測(cè)量電路</p><p>　　線路自阻抗和互阻抗：按照自阻抗和互阻抗的定義，只將一條線首端路接電源，其它線路斷開(kāi)，該條線首端電壓與電流比值為自阻抗，其它線路首端電壓

100、與該線路電流的比值為它們之間的互阻抗。地線總是保持接地狀態(tài)，這樣我們仿真得到的自阻抗和互阻抗就考慮了地線影響，對(duì)應(yīng)于軟件計(jì)算中消去地線相關(guān)行和列的阻抗矩陣。電路圖如圖4-6所示，Zaa、Zab分別表示導(dǎo)線a的自阻抗和導(dǎo)線a與b之間的互阻抗，則</p><p><b>　　（4-3）</b></p><p><b>　?。?-4）</b></

101、p><p>　　圖4-6 線路自阻抗和互阻抗測(cè)量電路</p><p>　　圖4-7 斗荊線PSCAD仿真模型</p><p>　　通過(guò)上述實(shí)測(cè)方法在PSCAD中仿真中得到的結(jié)果如下表：</p><p>　　表4-5 PSCAD實(shí)測(cè)仿真結(jié)果</p><p>　　表4-6 PSCAD實(shí)測(cè)仿真各線路自阻抗和互阻抗</p&

102、gt;<p>　　4.5計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析</p><p>　　PSCAD仿真、軟件計(jì)算兩種方法得到序阻抗和序電納對(duì)比如表4-7，由表中數(shù)據(jù)對(duì)比可知，兩回線并列運(yùn)行情況下，軟件計(jì)算結(jié)果比傳統(tǒng)方法更接近仿真結(jié)果，但還是存在誤差，主要有以下兩個(gè)原因：一是軟件中計(jì)算線路電阻時(shí)直接采用的是導(dǎo)線的直流電阻，在交流情況下，考慮集膚效應(yīng)，實(shí)際線徑，實(shí)際線長(zhǎng)，交流電阻往往大于直流電阻；二是軟件中導(dǎo)線的自幾何均距統(tǒng)一取

103、0.9倍的計(jì)算半徑，而由式（2-3）、（2-4）和（2-5）知這個(gè)系數(shù)與導(dǎo)線的材料和結(jié)構(gòu)（股數(shù)）有關(guān)，一般在0.724~0.9之間。</p><p>　　同時(shí)，可以看到本軟件可對(duì)線路的幾種運(yùn)行工況下的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，也有很高的準(zhǔn)確度。</p><p>　　表4-7 PSCAD仿真、軟件計(jì)算的結(jié)果對(duì)比</p><p>　　通過(guò)本章的校驗(yàn)，得出以下結(jié)論：</p&g

104、t;<p>　　本軟件在計(jì)算同桿并架雙回線路參數(shù)時(shí)結(jié)果準(zhǔn)確性比傳統(tǒng)法高，尤其是在線路不完全對(duì)稱的情況下。</p><p>　　本軟件可計(jì)算同桿并架雙回線路在不同運(yùn)行方式下的參數(shù)，而且有很好的準(zhǔn)確度，相比傳統(tǒng)計(jì)算方法只能計(jì)算并列運(yùn)行方式顯得更靈活。</p><p>　　本軟件通用性比較強(qiáng)，可以計(jì)算單回及雙回、有無(wú)架空地線、是否采用分裂導(dǎo)線等各種輸電線路的參數(shù)。</p>

105、;<p>　　本軟件運(yùn)行界面簡(jiǎn)單，易操作，人機(jī)交互性好。</p><p>　　利用軟件計(jì)算同桿并架雙回線路參數(shù)速度快，效率高。</p><p>　　本軟件對(duì)實(shí)際中常用的導(dǎo)線建立了數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)導(dǎo)線型號(hào)、導(dǎo)線電阻和計(jì)算半徑等信息。線路坐標(biāo)和計(jì)算結(jié)果等數(shù)據(jù)存取方便，計(jì)算結(jié)果顯示清楚直觀。</p><p><b>　　5 結(jié)論</b>

106、</p><p>　　為了提高單位走廊的輸電容量，減少占地面積，同桿架設(shè)雙回線路越來(lái)越多地被采用。同桿并架雙回線路難以實(shí)現(xiàn)完全換位導(dǎo)致線路參數(shù)不對(duì)稱，以及線路間影響不能忽略，所以傳統(tǒng)方法計(jì)算得到的參數(shù)準(zhǔn)確度不高。輸電線路是電力系統(tǒng)的主要組成部分，輸電線路的工頻參數(shù)是對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行各種分析、計(jì)算、控制等工作的必備條件，因而提出一種準(zhǔn)確計(jì)算同桿并架雙回線路參數(shù)的方法迫在眉睫。</p><p>

107、　　基于以上考慮，本文圍繞同桿并架雙回線路參數(shù)計(jì)算進(jìn)行了深入的研究和探討，主要工作和成果包括：</p><p>　　本文對(duì)目前常用的傳統(tǒng)輸電線參數(shù)計(jì)算方法進(jìn)行了學(xué)習(xí)和探討，對(duì)比了同桿并架多回線路和普通線路的區(qū)別，詳細(xì)分析了其計(jì)算同桿并架雙回線路參數(shù)準(zhǔn)確度低的原因。</p><p>　　本文摒棄了傳統(tǒng)方法中通過(guò)近似處理推導(dǎo)計(jì)算公式的思路，從線路的基本電磁方程出發(fā)，提出了一種以矩陣變換運(yùn)算為基

108、礎(chǔ)的輸電線參數(shù)計(jì)算方法。該方法所做近似假設(shè)少，理論基礎(chǔ)是電磁方程，所以適用于多種輸電線路，當(dāng)然包括同桿并架雙回線路，而且準(zhǔn)確度也很高。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)編制了一套同桿并架雙回線路參數(shù)計(jì)算軟件，該軟件具有良好的人機(jī)界面，操作簡(jiǎn)單，容錯(cuò)機(jī)制完善，數(shù)據(jù)存取方便，計(jì)算結(jié)果顯示清楚直觀，通用性強(qiáng)。</p><p>　　本文通過(guò)一段實(shí)際工程中的線路校驗(yàn)了軟件的運(yùn)行情況和計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。對(duì)

109、比分析了PSCAD仿真結(jié)果，證實(shí)了該軟件運(yùn)行正常，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確度高。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　光陰似箭，將近四年的大學(xué)生生活即將結(jié)束。回顧在三峽大學(xué)科技學(xué)院度過(guò)的每個(gè)日日夜夜，感受頗多。報(bào)到第一天的情景、四年多時(shí)間里而發(fā)生的點(diǎn)點(diǎn)滴滴仿佛就在剛大，對(duì)于今天即將奔向他鄉(xiāng)走向工作崗位的我來(lái)說(shuō)，才發(fā)現(xiàn)自己原來(lái)是那么地不舍。</

110、p><p>　　首先我要感謝我的老師們，因?yàn)槭悄銈冑n予我知識(shí)，教會(huì)我做人，引領(lǐng)我成長(zhǎng)。在大學(xué)里我很榮幸能進(jìn)入電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)，在實(shí)驗(yàn)室的兩年里我學(xué)到了很多書(shū)本上學(xué)不到的知識(shí)，開(kāi)闊了視野，提升了自己的實(shí)踐能力；在此我非常感謝實(shí)驗(yàn)室的李海軍老師，感謝您給我機(jī)會(huì)進(jìn)入電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)，感謝您對(duì)我的培養(yǎng)和關(guān)心。</p><p>　　感謝我的導(dǎo)師**老師，感謝您對(duì)我耐心的指導(dǎo)和幫助，每次見(jiàn)到您

111、的時(shí)候總是能從您的眼睛里見(jiàn)到紅的血絲，總是能在您臉上見(jiàn)到您工作勞累的痕跡，但您卻總是在堅(jiān)持著工作。您積極進(jìn)取的生活和工作態(tài)度、寬廣的胸懷與見(jiàn)識(shí)、曾經(jīng)教給我的許多為人處事的道理以及在而對(duì)困難時(shí)所表現(xiàn)出的勇氣都是我一生寶貴的財(cái)富，我將帶著這些財(cái)富踏上我的新的征程。我只希望老師您能夠注意休息和注意身體，祝愿您能夠每天都開(kāi)心。</p><p>　　其次，感謝我的室友**，感謝你們?cè)谖易罾щy的時(shí)候給子我的所有幫助和鼓勵(lì)；感

112、謝所有在我論文寫(xiě)作期間對(duì)我的論文提出建議的同學(xué)們；還要感謝我們實(shí)驗(yàn)室的隊(duì)友，感謝你們陪伴著我一起走過(guò)的所有風(fēng)風(fēng)雨雨，希望你們都有個(gè)好的前程。</p><p>　　最后我要感謝摯愛(ài)我的父母，感謝你們對(duì)兒子默默支持和奉獻(xiàn)，感謝你們對(duì)兒子的愛(ài)。相信兒子一定會(huì)繼續(xù)努力，成為你們的驕傲。</p><p>　　在此，我對(duì)曾經(jīng)幫助過(guò)我的老師和同學(xué)，表示我最真誠(chéng)的感謝!</p><p&