基于矩量法的接地网接地电阻计算.pdf

普资讯h(p
第23卷第2期
电力科学与技术学报
'ol. 23 No. 2
2008年6月
JOURNAL OF EIECTRIC POWER SCIENCE AND TECHNOLOGY
基于矩量法的接地网接地电阻计算
杨易旻!,彭敏放,王嘉家,黄红荔2
(1.湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙410082;2.福建电力职业技术学院,福建泉州362000
摘要:矩量法是一种适用于任意结构接地网接地参数精确计算的方法,但是在应用矩量法计算接地网接地电阻
及其他参数时,特别是在计算非均匀土壤接地参数时,由于需要使用格林公式进行互阻计算,往往计算量十分巨
大,不便于使用计算机进行软件实现.基于此提出一种新的优化算法,将矩量法与 MATLAB算法结合,从而节省了
计算时间,并提高了计算精度,适用于多层土壤和不规则接地网参数的数值计算
关键词:接地电阻;矩量法;格林公式;接地网
中图分类号:mM862文献标识码:A文章编号:16073-9140(2008)02-005604
An algorithm for grounding resistance based on
the Galerkins moment method
YANG Yi-min PENG Min-fang', WANG Jia-jia, HUANG Hong-li
1. College of Electrical and Infomnation Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China
Fujian Electrical Technology College, Quanzhou 362000, China)
Abstract: Galerkins moment method is used to calculate accurately grounding parameter of grounding
systems with any form in non-homogeneous soil. However, when applying such method to the calculation
of grounding grids resistance or other parameters, especially in non-homogeneous soil, the process time is
enormous and therefore, there is great difficult to calculate the parameter using computer. I
pap
we present a new approach which makes it practical to calculate the grounding grid resistance by synchro
nizing the two approaching between moment method and algorithm of MATLAB. So making use of this ap-
proach greatly enhance the precision of calculation and speed in non-homogeneous soil
Key words: grounding resistance; moment Method; Green Function; grounding grid
收稿日期:2008O5
基金项目:国家自然科学基金(6073084);湖南省自然科学基金(063075);湖南省科技计划(05FJ008);湖南省电力科研基金
(20061001);福建省电力科研基金([2007]372-35)
作者简介:杨易旻(1982-),男,硕士研究生,主要从事集成电路测试与诊断、接地系统数偵计算与仿真研究
通讯作者:彭敏放,女,博士,教授;E-mail:pengminfangt@hnu.cn
维普资讯htp:/www.cqvip.com
第23卷第2期
杨易旻,等:基于矩量法的接地网接地电阻计算
57
接地系统作为变电站的重要组成部分,其重要
简化形式为
作用在于确保变电站内工作人员的人生安全和设备
R
的安全可靠运行.目前,接地系统的安全与稳定直接
关系到电力系统的运行情况.但由于电力系统电压
∑1=
水平的不断提高和系统容量的不断增大,对接地网式中[门为单元泄漏电流列向量;[R]为电阻系数
安全性能的要求亦不断提高,再加之非均匀土壤本矩阵再假定地网总泄漏电流是一已知值,总泄漏电
身的复杂性、不规则形状接地网以及接地网占地面流即各单元泄漏电流相加,再由矩阵可解出各单元
积的严格要求等情况的制约,传统的简单公式往往泄漏电流及地网电位升,最后由地网电位升除以总
计算不出精度很高的结果.另一方面,在土壤电阻率泄漏电流,即可得到接地电阻
较低且地网面积很大的情况下,虽然接地电阻可以
2在双分层非均匀土壤中的互阻抗系
达到比较低的数值,但如果接地系统设计不合理,在
接地故障时,地面上仍可能出现很高的电位梯度,给
数求法
运行人员和设备带来危险;在土壤电阻率很高且地
应用矩量法进行非均匀土壤的接地电阻计算
网闻积一定的情况下,要使接地电阻、最大跨步电压时,关键就是如何计算得到互阻抗系数和自阻抗系
和最大接触电压同步尽量降低往往十分困难
数,再组合得到互阻矩阵[R].由于土壤为非均匀土
分析、硏究接地系统的各种算法近年来大量提壤,所以使用上述公式很难使用计算机进行软件实
出,还发展起来了许多简易式2及改进式等接地现由此对格林公式进行曲线拟合,使用公式り
网的接地参数解析计算式,这些公式的计算结果
般情况下是准确的,但是由于非均匀土壤本身的复
()?14い)G()d]dL.(6
杂性,在计算不规则形状接地网并考虑到土壤分层式中Jn(l1)为做元n段的泄漏电流密度;。为微
情况时,这些公式的计算结果往往有时不够准确
元n段的泄漏电流;Jn(ln)为微元m段的泄漏电流
1迦辽金矩量法
密度;I为微元m段的泄漏电流;C(r)为双层土壤
的格林公式
矩量法作为一种精度高、便于计算机实现的接
为使得矩量法能够快速得到不规则形状接地网
地电阻计算方法被广泛应用和研究?,该方法将在双层土壤情况下的精确接地电阻,对格林函数进
接地网划分成一个个的小单元,先求出各小单元之行推导,在圆柱体坐标系(p,z)中,设点电流位于坐
间的互阻抗系数和自阻抗系数,在假设总的泄漏电标原点,则上层格林函数的表达式为
流的基础上得到下面的方程
4mr81
I=∑4
f()
e
()=どR·4
)]J石(
由于
由边界条件式(2),令电极电位(即地电位升
为go,得
Jo(p)d
(8
∑R,らー。=0,i=1,2,…,n?(3)所以对G1进行分解,力求分解出易于计算机实现的
所以,由式(1)、(3)组成(n+1)阶联立的方程组为、形式
Kin lt I
Jo(p)d
Jo(入p)dA
f(入)(
+e-A(2h-=)
)Jo(Ap)
R, R