關于輸電線路參數計算軟件的開發

沈亦欽

(國網上海市電力公司市南供電公司，上海 200233)

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關于輸電線路參數計算軟件的開發

沈亦欽

(國網上海市電力公司市南供電公司，上海 200233)

在多年研究成果的基礎上，介紹利用Visual Basic軟件開發出基于Access數據庫的輸電線路計算應用軟件。該軟件以國家標準、IEC標準中的資料以及理論算法為依托，根據使用者的要求，分析不同情況下的差異，自動選擇合適的公式通過二次計算求得實際的交流電阻、電感、電容等運行參數并生成excel表格方便用戶閱讀以及使用。該輸電線路應用的軟件在大量經驗數據總結的基礎上完成，并輔以自動生成報告等功能，充分考慮用戶實際使用的需要，有較強的實用價值，通過實例驗證了該軟件的正確可靠性。

輸電線路；數據庫；線路結構設計；參數計算

隨著國民經濟的快速增長，對電能需求也在不斷增長，如能設計一個貼近生產實際的軟件，對生產實際中的數據設計有直接幫助或間接參考價值，那勢必能減少目前繁瑣工程計算方法帶來的錯誤率，提高工作效率并獲得可靠的數據。本文主要介紹輸電線路應用軟件包含的線路結構設計、輸電線路參數以及比載和弧垂計算3個模塊，用戶只需將導線規格型號錄入，軟件便能實現各模塊內參數的計算并生成表格供用戶直接調用。軟件的計算過程以及結果都與理論計算進行了對比，驗證了模塊計算過程的可靠。

1 線路結構設計軟件的開發

1.1 開發工具的介紹

Visual Basic(以下簡稱VB)是一種由微軟公司開發的，包含協助開發環境的事件驅動編程語言。它源自于BASIC編程語言。VB擁有圖形用戶界面(GUI)和快速應用程序開發(RAD)系統，在線路結構設計軟件開發中，可以很好地應用Visual Basic 6.0可視化界面以及對Access數據庫的支持，編制出一個結構清晰便于用戶使用的軟件控制界面，并運用Access數據庫實現對錄入的導線規格型號的記錄，方便后續模塊使用以及用戶二次調用查看。

1.2 型線結構設計模塊框架介紹

根據不同的功能劃分，整個線路結構設計模塊可分為3部分：進行數據錄入的基本參數輸入區、經過計算后的基本參數輸出區以便于用戶對數據進行保存、修改的數據庫區。型線結構設計模塊功能分區如圖1所示。

圖1 型線結構設計模塊功能分區

1.2.1 基本參數輸入區

在基本參數輸入區內，用戶主要完成對所需要計算導線的基本參數的輸入。導線規格型號輸入框提示用戶輸入導線的型號名稱，這樣在計算后能自動將基本參數以及計算后的數據連通導線型號一起存儲進數據庫。綜合層數選擇框提示用戶輸入所需計算的導線層數。加強芯種類以及導體種類選擇區提示用戶選擇加強芯以及導體的材料，不同的材料與不同的等效直徑組合搭配，會對導線的強度以及1%伸長應力有所影響。增加了參數修改模塊之后，能對已經預存的數據參數進行編輯修改，使軟件的有效期更長，更能為用戶所使用。在填充系數和絞入系數輸入框中，用戶可以根據實際需要對這兩個參數進行輸入。

1.2.2 基本參數輸出區

在整個結構設計模塊左下角是基本結構參數輸出區，在這個區域計算機會輸出加強芯以及每層導線的根數、等效直徑、外徑、截面、厚度等參數以供用戶讀取。在模塊右上角是導線基本參數輸出區，在這個區域計算機會輸出加強芯以及導線的截面積、拉力、電阻、膨脹系數、彈性模量系數等參數以供用戶讀取。計算所用公式根據參考文獻中比較驗證后得到公式中的鋼芯強度、鋁線強度、鋼芯1%應力系數、鋁線1%應力強度，這都是根據國家標準GB/T 2438—2002(同IEC 60888-1987)要求計算而得[1-4]。

1.2.3 導線參數數據庫

導線參數數據庫主要負責顯示、添加、修改、保存導線參數數據，將用戶的操作存儲至數庫內，并提供方便、快捷、簡明的修改數據界面給用戶，提高整個軟件的實際使用性、效率性。針對數據庫進行開發是Visual Basic的主要應用之一。本軟件參數數據庫主要通過VB中的ADODB模塊實現對Access文件的鏈接讀取以及修改。

1.3 開發結果

型線結果設計模塊預期功能全部實現。針對用戶輸入的導線結構數據自動選擇相符合的公式對數據進行處理，并能將數據存儲至數據庫中，供后續計算或其他模塊調用數據。

現對軟件可靠性進行驗證，假設現有一導線名稱為G1A-5030A。其基本參數為：加強芯根數為7根，等效直徑為3.2 mm；導線共有兩層，第一層根數為8根，等效直徑為4.72 mm；第二層根數為12根，等效直徑為4.72根，材質為鋁，填充系數為93%，絞入系數為1.021 5%。

軟件實例計算結果如圖2所示。計算值與軟件求得值比較如表1所示。

表1 計算值與軟件求得值比較

由表1可以看到，軟件計算值與理論計算值誤差在1%左右，屬可以接受的范圍。

2 輸電線路參數計算模塊的開發

2.1 軟件開發框架介紹

整個輸電線路參數計算模塊可以分為兩部分：第一部分為輸入區，分布于軟件整體框架的上方，主要收集導線種類等基本信息，用于給之后的計算提供選擇依據；第二部分為結果輸出區，分布于軟件整體框架的下方。在該模塊中，用戶可直接調用型線結構設計模塊中已經錄入的參數，并輸出關于電阻、電感、電導、電納以及電容的計算結果供用戶查看。該模塊中的電阻、電抗、電容、電納的計算方法及公式是在分析了不同文獻計算公式[5-9]，得到差異率和參數誤差率之后，選用最為貼近生產實際的公式，隨后編寫入軟件程序中。輸電線路參數計算模塊如圖3所示。

圖3 輸電線路參數計算模塊

2.2 計算實例

以國內早期220 kV遼李線(遼寧發電廠—撫順李石寨變電所)LL線路參數作為基礎，利用軟件進行計算值并將數據進行比較如表2所示。

由表2可以看出，軟件計算得到的值與理論計算得到的值誤差在1%左右，屬可以接受的范圍。證明此軟件模塊功能性得到了實現，數據可靠性得到了證實。

表2 理論計算與軟件計算值比較

3 比載及弧垂計算模塊

3.1 模塊開發框架

本模塊主要解決導線的比載以及弧垂計算。整個比載及弧垂計算模塊可以分為三部分。

(1) 第一部分為導線基本參數調用區。在該區域內，用戶可以選擇之前在線路結構設計模塊中添加的導線型號，并得到相關的已經計算完畢的導線截面積、導體重量、導體直徑相關參數值供后續計算使用。

(2) 第二部分為氣象數據參考庫以及信息錄入區。架空線路的機械負荷由許多不同的部分組合而成，組合方法由不同的氣候條件所影響，主要是風、冰和導線自重的作用。這些不同的組合使得導線受到不同的機械力作用。

(3) 第三部分為計算結果輸出區。此區域主要負責顯示計算后的比載以及弧垂數據，供用戶參考使用。

3.2 計算公式及過程

對自重比載、冰重比載、自重加冰重比載、無冰時風壓比載、履冰時風壓比載、無冰時總重比載以及履冰時總重比載這7種比載以及弧垂的計算方法以及過程進行描述，分析其適用的條件。

3.3 實例計算

有一條架空線路通過Ⅳ類氣象區，所用導線為LGJ-120/20型。計算導線的各種比載，將軟件計算結果與理論計算結果分析比較。軟件計算出的總比載為0.054，理論計算得到值為0.056，誤差為3.5%。誤差的原因主要為小數點末位進取有關。從比較結果可以看到，軟件計算得到值與理論計算得到值的誤差在1%左右，屬可以接受的范圍。因此證明此軟件模塊功能性得到了實現，數據可靠性得到了證實。

4 結語

本文開發的軟件已完成了在線路結構設計模塊的開發，輸電線路參數計算模塊的開發以及比載和弧垂計算模塊的開發。通過實例計算比較得到，該軟件的3個模塊的計算方法以及計算結果是可靠和準確的，這可提高在輸電線路建設初期篩選導線以及驗證施工結構時的效率。該軟件開發的重大突破是將現階段的部分數據庫與軟件進行了整合，減少用戶輸入時翻閱資料的過程，并提供給用戶一個直接的修改數據庫的方法，方便更新資料。

輸電線路建設一直以來是電力傳輸環節的重要部分。研究開發輸電線路的應用軟件在很大程度上能改變效率低下的人工反復計算、查閱資料的過程，并提高計算以及設計結果的準確性。根據輸電線路的建設以及發展要求，輸電線路應用軟件開發可以在以下3個方面繼續發展：

(1) 輸電線路的應用軟件模塊需要根據實際生產需求進一步添加和完善。

(2) 輸電線路的應用軟件所融合的數據庫需要進一步的全面，覆蓋面更。

(3) 輸電線路的應用軟件開發需要得到更全面的認可。

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(本文編輯：趙艷粉)

Development of Transmission Line Parameter Calculation Application Software

SHEN Yi-qin

(Shinan Power Supply Company, SMEPC, Shanghai 200233, China)

After years of research, this paper introduces the transmission line calculation application software based on the Access database developed by means of Visual Basic software. This software is based on the national standard and IEC standard, as well as the theoretical algorithm, then according to the requirements of users, analyzes these parameters in terms of the differences in different situations, automatically selects the appropriate formula to derive the actual AC resistance, inductance, capacitance and other operation parameters through secondary calculation and generates excel spreadsheet convenient for user to read and use. The transmission line application software has been compiled on the basis of enormous empirical data summary, supplemented by automatically generating reports, with full consideration to the users'need. The software reliability and practicality has been verified by application examples.

transmission lines; database; transmission line structural design; parameter calculation

10.11973/dlyny201605026

沈亦欽(1990)，男，助理工程師，從事電力電纜維試工作。

TM751

A

2095-1256(2016)05-0645-04

2016-06-23