电力系统接地网仿真计算分析系统的设计及实现.pdf

第 5 1卷第 9期 2 0 1 4年5月 l 0日 电测与仪表 El e c t r i c a l M e a s u r e me n t I ns t r ume nt a t i o n V0 1 51 No 9 M a y 1 0， 2 0 1 4 电力 系统接地 网仿真计算分析 系统 的设计及 实现 马俊 阳， 吴在军， 窦晓波， 胡敏强 ( 东南大学电气工程学院， 南京 2 1 0 0 9 6 ) 摘要 ： 为提高接地系统仿真分析及设计 的效率 ， 提 出并设计了一种以 Q t 库为基础的接地计算仿真分析系统 ， 能 够计算水平分层土壤情况下各种形状接地网的接地电阻 ， 以及故障电流人地时产生的跨步电压 ， 接触电压和地 电位升高等物理量。仿真系统由相互独立的数据输入模块 、 仿真计算分析模块和可视化显示输出模块三部分 组成 ， 通过引入观测线 、 观测面及虚拟围墙的概念 ， 使得软件具有更高 的灵活性和易用性。对系统中采用的改 进导体切割算法， 电阻矩阵的加速算法及跨步电压的计算算法进行了分析介绍。算例分析中， 对仿真系统的计 算精度进行 了对 比校核， 并对某变电站“ 凸” 字形接地 网进行 了仿真计算分析 ， 验证了分析系统 的有效性 和实 用 性 。 关键词： 接地网； 仿真计算 ； 软件设计 ； Q t ； 跨步电压 ； 接触 电压 中图分类号： T M 9 3 文献标识码 ： B 文章编号： 1 0 0 1 1 3 9 0 ( 2 0 1 4 ) 0 9 0 0 0 6 0 7 Qt - B a s e d S o f t wa r e De s i g n o f t h e P o we r S y s t e m Gr o u n d i n g Gr i d S i m u l a t i o n Ca l c u l a t i o n M A J u n y a n g ，WU Z a i - j u n ， D O U X i a o b o ， HU Mi n q i a n g ( S c h o o l o f E l e c t r i c a l E n g i n e e ri n g ， S o u t h e a s t U n i v e r s i t y ， N a n j i n g 2 1 0 0 9 6 ， C h i n a ) Abs t r ac t ：I n o r d e r t o i mp r o v e t h e e ffi c i e n c y i n t h e s i mu l a t i o n a na l y s i s a n d d e s i g n o f t h e g r o u n d i n g g rid，t h e p a p e r p r o p o s e d a n d d e s i g n e d a Q t - b a s e d s i m u l a t i o n a n a l y s i s s y s t e m o f t h e g r o u n d i n g c a l c u l a t i o n ， w h i c h c o u l d c a l c u l a t e t h e g r o u n d i n g r e s i s t a n c e o f v a r i o us g r o u n di ng g rid s i n t h e ho riz o n t a l l a y e r e d s o i l ，a n d s uc h ph y s i c a l q ua n t i t i e s a s s t e p v o l t a g e，t o uc h v o l t a g e a n d g r o u nd po t e n t i a l r i s e g e n e r a t e d wh e n f a u l t c u r r e n t f l e w u nd e r t h e g r o u n dTh e s i mu l a t i o n s y s t e m c o n s i s t e d o f t h r e e mu t ua l l y e x c l u s i v e mo d u l e s：t h e da t a i n p u t mo d u l e，s i mu l a t i o n c a l c u l a t i o n a n a l y s i s mo d u l e a n d v i s u a l d i s p l a y o ut pu t mo d u l e I n t r o d u c t i o n o f t h e c o n c e pt s s uc h a s o b s e r v a t i o n l i n e，o b s e r v a t i o n s u r f a c e a n d v i r t ua l f e n c e ma d e t h e s o f t wa r e mo r e f e a s i bl e a nd u s e a b l e Th e p a p e r i n t r o d u c e d a n d a n a l y z e d t h e i mp r o v e d c o n d u c t o r c u t s a l g o rit h m ，r e s i s t a n c e ma t rix a c c e l e r a t i o n a l g o r i t h m a n d s t e p v o l t a g e c a l c u l a t i o n a l g o rit h m i n t h e s y s t e mTh e c a l c u l a t i o n a c c u r a c y o f t h e s i mu l a t i o n s y s t e m w a s c o mp a r e d a n d c h e c k e d ，a n d t h e s i mu l a t i o n c a l c u l a t i o n a n a l y s i s wa s ma d e o n t h e c o nv e x s h a p e d g r o u nd i n g g rid i n a c e r t a i n e l e c t r i c s ub s t a t i o nTh e r e s u l t s v e rifie d t h e v a l i d i t y a n d p r a c t i c a b i l i t y o f t he s o f t wa r e Ke y w o r d s ： g r o u n d i n g g ri d ， s i m u l a t i o n c a l c u l a t i o n ， s o f t w a r e d e s i g n ，Q t ， s t e p v o l t a g e ， t o u c h v o l t a g e 0 引 言 在电力系统设计 与建设 中， 接地是关键 的一个 问题 ， 良好设计 的接地 系统是电力系统安全运行 的 基本保证。近年来 随着 电力 系统 电压 等级继续 提 高 ， 故障人地电流不断加大， 对接地系统的设计要求 也越来越高。在土壤电阻率很 高且接地网允许面积 较小的情况下 ， 要满足国家标准 所规定的接地 电 阻不超过 2 0 0 0 I ( I 为故障入地短路 电流 ) 的要求是 一 6 一 比较 困难的 ， 但是只要设计合理 ， 接地电阻超标 的情 况下仍可将接触 电压 、 跨 步电压和转移电位限制在 安全值以内 。 要考虑不利情 况下地面 电位梯度 带来 的危险 ， 需要计算 出地面 电位分布情况 ， 但 是 以往接地 网的 设计 中一般使用经验公式或者近似公式进行计算分 析 ， 难以做到精确计算 ， 特别是接地 网形状为非标准 的复杂结构或者土壤非 均匀 时， 这些公式就更加不 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5 1卷第 9期 2 0 1 4年5月 l O日 电测与仪表 El e e t r i c a l M e a s ur e m e n t& I ns t r u me n t a t i o n V0 I 51 No 9 M a y 1 0， 2 01 4 适用 了。要精确计算地表 电位分布 ， 国家标准 推 荐使用计算机数值计算方法 。 从 2 0世纪 7 0年代开始 ， 国外开始将计算机数值 计算方法引入到接 地分析 中来 ， 之后 陆续 出现一些 接地数值计算仿真分析程序 J ， 其 中起步较早 、 商 业化运行 最成功的是加拿大 S E S公司 的 C D E G S软 件包l 6 J 。国内很多高校和科研机构也开发 了 自己的 算法和软件 ， 比如清华大学袁建生教授 、 重 庆大学 陈 先禄教授 在九 十年代 都开 发 了 自己的接地计 算软 件包 一 。 随着计算机软硬件技术的飞速发展， 近十年来， 国内又涌现出了更多的接地分析软件 一 ， 不过 ， 大 多数软件没有独立 的数 据输入模块 ， 数 据输入需要 编辑文本文档或者修改 源代码 ； 有些没 有独立 的输 出模块 ， 输 出显示需要借助 Ma t l a b或者 O r i g i n等软 件； 有些只能进行简单形式接地网的计算， 难以应付 大型复杂接地 网等等。因此 ， 急需开发 出一个拥有 完整输入、 计算、 输出模块， 能够独立计算复杂接地 网又具有 自主知识产权 的仿真计算系统 ， 从 而为接 地系统设计提供多角度 、 更加详实精确的计算分析 。 本文基于 Q t 软件平台 ， 设计并实现 了电力 系统 接地网仿真计算系统。Q t 是一个跨平 台的 c+应 用程序框架 - 】 ， 它完全面向对象且易于扩展 ， 提供给 应用程序开发者建立艺术级 的图形用户界面所需 的 所有功能 ， 近年来发展势头迅猛 ， 越来越多 的程序员 选择使用 Q t 来进行桌 面软件的开发。本文基 于 Q t 技术 ， 开 发 了接地 仿真 计算 分析 系统 WWE( Wi n d Wa l k E a r t h i n g ) ， 仿真计算分析系统具有强大的数据处 理功能， 可设置不同分层情况的土壤模型， 并可 自由设 置接地导体形状 、 结构 、 材质， 观测面观测线位置等计 算参数 ， 并提供多种算法进行接地网的仿真计算 ， 能够 计算接地网的接地电阻 ， 以及故障电流入地时在地表 各处产生的跨步电压， 接触 电压和地电位升高等物理 量 ， 能够分析计算复杂 、 大型接地网。仿真计算系统由 相互独立的数据输入模块 、 仿真计算分析模块 和可视 化显示输出模块三部分组成， 通过引入观测线、 观测面 及虚拟围墙的概念 ， 使得系统具有更高的灵活性和易 用性 ， 经验证具有极高的计算精度。 1软件结构设计 1 1 软件 的体 系结构 软件采用体 系结构模块 化的思想 ， 每个模块 完 成一个功能 ， 模块之间既相互 独立 、 又互相联 系。整 个软件的程序体系结构如图 1 所示。 接地 网仿真分析 计算系统 一 数据输入 曲 世 冀 o 导体信息 输入 土蟮 息 输入 观测信 息 输入 围墙信息 分析计算 可视 化输 出 文 本 输 出 观测面 跨步 电压 接触 电压 围墙 内 接触 电压 地表 电势 图 1 系统 结构 框 图 Fi g 1 Di a g r a m o f t h e s y s t e m s t r uc t ur e 由图 1可见 ， 软件共分为参数输入 、 分析计算和 结果显示 三个主要模块 ， 模块间相对独立 ， 使得程序 具有优异的稳定性和可扩展性 。其 中输入模块为分 析计算模块提供计算所需 的参数 ， 计算模块 提供计 算数据给输出模 块查看和显示 ， 模块之 间使用 文件 传递数据 ， 因而每次输入 和计算 的结果 能够 自动保 存 。此外 ， 系统可 以保存管理多个 工程 ， 在 主界面可 以方便的进行工程管理操作 。 1 2数 据输入 如图 2所示 ， 输入模块主要完成土壤结构和接地 网导体参数的输入 。 对于水平分层 的土壤 ， 可 自定义土壤层数、 每层 的厚度及土壤 电阻率。 因接地网导体参 数相对复杂 ， 系统提供 了多种 导体输入方式， 以简化导体输入的复杂度。 ( 1 ) 首先 ， 具有输入单一导体 的功能 ， 可指定一 段导体的位置、 长度 、 半径 、 材质等信息； ( 2 ) 其次 ， 亦可成组输入导体参数 ， 系统 可接受 成组输入矩形均匀接地 网、 矩形 比例分布的接地网、 按 国家标 准推荐规则分布的接地网， 多边形接地 网、 放射形接地网等 ， 极大提高接地网输入效率 ； ； i 翼 囊 蠼 j 。 _ 嚣 嚣 嚣 一 釜 籀 图 2输入 模 块主界 面图 F i g 2 Ma i n i n t e r f a c e o f t h e i n pu t mo d u l e 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5 l卷第 9期 2 0 1 4年5月 l O日 电测与仪表 Ei e c t r i c a l M e a s ur e m e n t I n s t r u m e n t a t i o n VO I 5 l No 9 M a y 1 0。 2 0 1 4 ( 3 ) 此外 ， 系统提供 了和 e x c e l 、 A u t o C A D等软件 的数据导入接 口， 可以导入 C S V 、 d x f 等格式的数据 ， 为 习惯在 e x c e 、 A u t o C A D等软件 中进行设计 的用户提 供了方便 。 1 3 分 析计 算功 能的设 计 计算模块基 于矩量法和场路结合 的方法编写 ， 使用 了澳大利亚开源库 a r m a d i l l o提供的矩 阵计算接 口。程序界面可 以选择计算 的模型 和计算 方法 ， 开 始计算后可以显示计算进度。 ( 1 ) 观测面和观测线的定义 为了有针对性地观测计算结果 ， 许多接地数值 分析软件都有观测线或观测面 的概念 ， 不过定 义的 方式不尽相 同， 有些软件仅存在观测线 ， 观测面 由一 组平行的观测面构成 ， 本 系统采用 了观测线 和观测 面分离 的方式 ， 不仅输入分离 ， 输 出也采用不 同的界 面 ， 对于观测线采用二维图形界面显示 ， 观测面采用 三维图形界面显示。 在本系统中观测面和观测线都是 由观测点构成 的 ， 观测点是一个空 间坐标点 ， 在计算模 块中将依次 计算观测点上 电位 、 接 触电压、 跨步 电压 等物理量 ， 是最基本 的计算单元 。观测面是一个空 间矩形 ， 由 一 组空间二维均匀分布 的观测 点构成 ； 观测线是一 条空间线段 ， 由一组空间一维均匀分布 的观测点构 成。规定观测面只能定义一个 ， 而 观测线可 以定义 多条 。本 系统 的观 测 系统， 具 有概 念清 晰， 易于掌 握 ， 灵活多变 ， 且功能强大的特点。 ( 2 ) 虚拟 围墙概念的提出 在接地系统设计 中 ， 接触 电压 达标是一个重要 的设计原则 ， 广义上接触 电压定义为发生短路故 障 时人接触到 的短路设备和人站立点之 间的电位差 ， 而一般情况下 ， 变 电站围墙外就不存在接触 电压了， 所 以我们往往更关心一定范 围内的接触 电压 ， 国际 知名接地仿真计算软件 C D E G S提供了“ 达到接触 电 压” 的选项 ， 可以计算接地 网外扩 1 5 m范 围内的接 触电压分布。而本系统通过虚拟 围墙概念 的引入提 供了一套更加灵活 、 更具实用性 的解决方案。 本系统中提 出的虚 拟围墙概念 ， 是 一个闭合 的 多边形 ， 用于计算特定范 围内的接触 电压 。设置 了 虚拟 围墙参数后 ， 系统 只计算 围墙 以内的接触 电压。 需要说明的是软件 内设定的虚拟围墙并非一定和实 际的站 厂围墙相吻合 ， 比如有时需要考虑实际围墙 外一定范围内的接触电压 ， 那么可 以在软件 内设定 虚拟围墙参数 为扩大范围后 的围墙轮廓 ； 若有 时接 一 8 一 地网范围超过 了围墙范 围， 或者接地 网内有些 人员 不可能达到 的区域 ， 那 么也可 以灵活设置虚拟 围墙 范围使之不包括这些可忽 略的区域。总之 ， 灵 活利 用围墙系统可以更加简洁 、 准确 、 安全有效地进行接 地 网设计 。 ( 3 ) 系统计算分析流程 计算模块流程 图如图 3所示 ， 可见计算流程子模 块间主要为顺序结构 ， 导体的校验 、 切割为漏电流计 算的基础 ， 而漏 电流计算结果更是 以后所有计算子 模块的基础 ， 地位非 常重要。本 文漏 电流计算模块 采用了国内外诸 多文献的成果 J ， 可选择等电位 模型或者不等电位 模型 ， 以及积分法 、 几何法 、 二 次 分域法等诸多计算方法。在软件 中， 可 以选择设置 不同的生成漏 电流的算法 ， 供对接地 网数值计算 了 解 比较深入的用户选择使用 。 计算模块 开始 导体校验、切割 二=二】=二 根据所选择算法生 成泄漏 电流 计算观测面电位 计算观测面接触电压 和围墙 内接触 电压 计算观测面跨步 电压 计算观测线电位 计算观测线接触 电压和 围墙 内观测线接触电压 计算观测线跨步电压 保存结果至对应文件 计算模块结束 图3 计算模块流程图 F i g 3 F l o wc h a r t o f t h e c o mp u t i ng mo d u l e 1 4输 出及 显 示设计 为了更好地查看显示计算结果 ， 系统提供了2种 图形输 出界 面， 分别用 于观测 面和 观测线 的查看 。 由于观测线是一组二维数据 ， 观测 面是一组 j维数 据 ， 因此 ， 观测线 的显示界 面是基于 Q w t 库 的， 而观 测面的显示同时基于 Q w t 库和 Q w t P l o t 3 D库开发。 观测线模式可显示 观测线上 电位分 布、 接触 电 压和跨步 电压 ， 可针对 每条观测线显示一项或几项 数据 ， 加以比较和研究。 观测面模式实 现了观测面上 电位 分布 、 接触 电 压和跨步电压的图形显示。观测面的 示可分为 3 D 和 2 D两种模式 ， 3 D模式下有多种显示选项 ， 可控制 显示图形颜色 ， 旋转 ， 是否显示 网格线 ， 是否透视 ， 坐 标轴是否正交 ， 甚至可选择光源等高级参数 ； 2 D模式 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5 1卷第 9期 2 0 1 4年5月 1 O日 电测与仪表 El e c t r i c a i M e as u r e me n t& I n s t r u me n t a t i o n VO 1 5 l NO 9 M a y 1 0， 2 0 1 4 下 ， 可选择显示等高线 图， 灰 阶图， 导体 电流 电压等 ， 力求充分满足使用者各方面的要求。 2 分析 系统的特点和关键技术 本系统基于模块化 的设计思想 ， 由三个 主要模 块构成 ， 每个模块下 又可分为许多独立 功能的子模 块 ， 在导体切割技术 、 电阻矩阵计算加速方法及跨步 电压的算法等技术上上均有一定的改进。 2 1 导体的切割 算法 通过输入模 块输入 的导体一般与实际导体相一 致 ， 往往较长， 无论使用等 电位模型还是不 等电位模 型 ， 计算导体漏电流时 ， 都需要把电极切分成较短的直 线导体段 ， 然后根据导体段 汁算 出电极 的电阻矩 阵。 如果切分的导体段过长， 则会增大计算误差； 相反， 如 果分得过短 ， 则会提高求解矩阵阶次 ， 影响计算效率。 因此 ， 选择一个合适的切割算法就显得尤为重要。 系统采用二次切割的方法来完成导体切割 ： 第 1 次 ， 沿导体交点处切割 ， 第 2次 ， 在前次切割的基础上 寻找较长导体切割。以图4所示 的简单接地网为例 ， 首先寻找导体之 间的交点 ， 将接地 网切分成 一 共 1 3段导体 ， 然后 比较 l 3段导体段 的长度 ， 将较长 的 。 一 段导体进行二次切割。 L L 三m L1 1 Ll2 L13 L 5 6 ， J 8 图4 一个简单的接地网 Fi g 4 A s i mp l e g r o u n d i ng g r i d 系统对长导体进行第 2次分割 ， 使用了如下公式 来确定第 段导体端 2次分割的段数 m ： n 1 【 J 式中 n为导体 1次切分总段数 ； 为第 段导体的长 度 ， 当 m 2时 ， 导体不需要 2次切割 。 这样使得切 割出 的导体 长度在 同一 数量级上 ， 减小了计算误差 ， 又不会切割过 密或者陷入无 限循 环 ， 提高 了计算效率。系统还提供 了指定段数切 割 等高级设置， 满足更高级用户的需求， 对于一般用 户 ， 默认的二次切割就已达到较好效果。 2 2电阻矩 阵的加 速 算 法 将导体进行合适 的切割后 ， 可 以开始计 算导体 的漏电流分 布了， 系统提供 了积分法 、 二次分域法 、 几何法等多种算法计算 漏 电流分布 ， 无论采用何种 算法 ， 都需要计算系统电阻矩阵 ， 计算 电阻矩阵是计 算接地导体 电流分布情 况 的重要步骤 ， 也是接地计 算 中耗时最多的一个环节。电阻矩阵表征 了不同导 体微段之 间的相互作用 ， 因此是一个非稀疏矩阵 ， 矩 阵维数等 于接地 网的切 分段数 ， 大型接地 网切分段 数往往很高 ， 一般可达几千段 ， 逐一求解 电阻矩阵将 消耗大量 的时间。 一 些优化算法 提 出根据某些接地 网 的对称性 ， 降低电阻矩 阵的阶数 J ， 这种方法只适用 于对称 的 接地 网， 而对非对称接地 网就失去 了意义。针对一 般情况 ， 本文系统采用了适用范 围更加广泛 的加速 算法。 图4中考察微段 和微段 之 间的互电阻系 数 M ， 按文献 7 中所给公式为： M J J r f 1 1 5 ( 2 ) 由于被积变量 为微元间 的距离 ， 是一个相对变 量 ， L 相对 的位置和 相对 L 的位置完全相 同， 则有 ： Ml 5=M2 6 ( 3 ) 因此利用相对位置相 同的导体对互电阻相等这 一 特性 ， 可对 电阻矩阵计算进行加速 。系统针对不 同导体对先进行标准化 的坐标 变换 ， 建立 以导体对 和电阻值为键值 的数据库 ， 利用此数 据库达到加速 计算的 目的 ， 加速计算模块流程如图 5所示 。 经实际计算验证 ， 在接地 网水平 布置且土壤水 平分层的时候 ， 采用此 种加速算法 ， 效果非 常好 ， 可 节约电阻矩阵的计算时间 6 0 9 5 。 Y 直接 使用 查询到的数 值作为计算数值 加速算法模块开 将输入 的两 导体微段进行坐标 变换 ， 使之标准化 优化数据库中查询 使用正常算法计算 此对微段的互阻抗 将微段对 和对应 的互阻 抗存 入优化 数据库 加速模块结束 图 5 加速算法流程 图 Fi g 5 Fl o wc h a r t o f a c c e l e r a t i o n a l g o r i t h m - - - 9 - 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5 1卷第 9期 2 0 1 4年5月 1 O日 电测与仪表 El e c t r i c a l M e a s u r e m e n t I n s t r ume n t a t i o n VO 1 5 l NO 9 M a y 1 0。 2 0 1 4 2 3 跨步电压的计算方法 求得导 体漏 电流分 布 后 ， 就 可 以计 算 观 测 面 ( 线) 上 的电位 分布 ， 跨步 电压 ， 接触 电压等物理量 了。其 中， 跨步 电压 ( 电位差 ) 在接地计算 中是一个 很重要的概念 ， 所谓跨 步电压 ， 就是指接地短路 ( 故 障) 电流流过接地装置时 ， 地 面上水平距 离为 0 8 m ( 欧美为 1 m) 的两点间的电位差 。 计算某一点上 的跨步 电压 ， 实际上是计算 这一 点与附近 0 8 m范围内可能达到的最大跨 步电压 ， 如 果按照定义一般的做法需要搜索每个观测点 附近的 观测点电位值 ， 分别加以比较 ， 找 出差距最大 的观测 点 ， 两者之差 作为所 求观测 点的最 大跨步 电压值 。 但是 由于观测点 的密度是 由软件使用者设定 的， 当 所设定观测点 的密度较大 时， 所得跨 步 电压值误差 较小 ， 当所设定观测点的密度较小时， 所得跨步 电压 值误差就变得非常巨大 ， 如图 6所示 。 ( a ) 观测点间距 ( b ) 观测点间距 ( c ) 观测点 间距 为 0 2 5米 为 0 7 5米 为 1 米 图6 观测点密度不同对跨步电压计算精度的影响 Fi g 6 Th e i n flu e n c e o f o b s e r v a t i o n p o i n t d e n s i t y o n t h e s t e p v o l t a g e a c c u r a c y 在图 6 ( a ) 中， 跨步 范围内共有 3 6组 电位 的数 据 ， 使得跨步电压具有较高的精度 ； 而图 6 ( b ) 中仅比 较了跨步范围内4组数据 ， 使得结果精度下 降； 在 图 6 ( c ) 中 ， 在跨步范 围内更是没有一组符 合要求 的跨 步电压数据 ， 从而无法正确计算跨步电压。 如果为了跨步 电压的计算 ， 强制 规定观测点 的 密度必须达到图6 ( a ) 的程度 ， 则会造成程序的每次 计算都要消耗大量 的时间 ， 也 降低 了程序的灵活性。 为了解决这一 问题 ， 考虑到地表 电位分布的连续性 ， 可 以使用插 值 的方法 生成 足够稠 密的地表 电位矩 阵， 程序使用 了二维三次样条插值 的方法 ， 达到 了较 好的效果 ， 在保证跨步电压计算精度 的同时 ， 大大降 低 了计算 消耗的时间。如需进一步降低计算跨步电 压所需求的时间， 可采用二维线性插值 的方法 ， 但会 牺牲一定的精度。 一 1 0 3 数据验证和算例分析 3 1 系统计算精度验证 为验证系统计算准确性 ， 针对一些接地网， 将 系 统与国际知名接地计算分析软件 C D E G S进行 了详 细对 比， 现列部分结果如下 。 均匀土壤下 ， 土壤 电阻率为 1 0 0 n m， 取 1 0 0 l O O m 接地网， 入地短路 电流为 1 0 0 0 A， 改变接地 网 的埋深和纵横导体数 ， 验证结果如表 1所示 。 表 1 wwE和 C D E G S计算结果比较 Ta b1 Co mp a r i s o n o f W W E a n d CDEGS c o mp ut a t i o n r e s u l t s ( 1 ) 在大部分情况下 ， WWE和 C D E G S的接地电 阻计算值差距在 2 以内， 体现了本系统较高的精度 ； ( 2 ) 导体分布越密集 ， wwE和 C D E G S的接地 电 阻计算值越接近。 实际上 ， 在经过更多复杂形态 接地 网的对 比验 证后 ， 证实本系统在一定程度上可以代替 C D E G S进 行接地网的仿真计算。 3 2算例分析 某变电站接地 网为“ 凸” 字形 ， 接地导体材 质为 铜 ， 等效半径为 0 0 0 6 7 m， 人地短路 电流为 1 k A， 土壤 电阻率为 2 5 0 1 2 m， 使用本系统输入接地 电极形状 如下。 输入接地 网后 ， 再添加 了 2 0 0 2 0 0的观测面和 两条观测线 ， 并设置接地导体 的外轮廓多边形 为围 墙 ， 如图 7所示。 X j“ 1 q_ I 文 x n X 批 k0k X 砖 x k 灰 x 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5 1卷 2 0 1 4 盎 第 9期 5月 1 0 日 电测与仪表 El e c t r i c a l M ca s u r e me n t I n s t r ume n t a t i o n VO 1 5l NO 9 M a y 1 0， 2 01 4 2 GB 5 0 0 6 52 0 1 1 ， 交流 电气装置的接地设 计规范 s 3 何 金 良，曾嵘 电力 系统 接 地 技 术 M 第一 版：科 学 出 版 社 ， 2 0 0 7 4 H e p p e R J C o m p u t a t i o n o f P o t e n t ia l a t S u r f a c e A b o v e a n E n e r g i z e d Grid o r o t he r El e c t r o d e ，Al l o wi n g f o r No nUn i f o r m Cu r r e n t Di s t r i b u t i o n J I E E E T r a n s a c t i o n s o n P o w e r A p p a r a t u s and S y s t e ms ，1 9 7 9 ， ( 6 ) 5 K o u t e y n i k o ff P N u m e ri c a l C o m p u t a t i o n o f t h e G r o u n d i n g R e s i s t a n c e o f S u b s t a t i o n s a n d T o w e r s J I E E E T r a n s a c t i o n s o n P o w e r A p p a r a t u s a n d S y s t e m s ， 1 9 8 0，( 3) 6 D a w a l i b i F ，Mu k h e d k a r D O p t i m u m D e s i g n o f S u b s t a t i o n G r o u n d i n g i n a t w o L a y e r E a r th S t r u c t u r e ， P a r t s I ，I I a n d I I I J I E E E T r a n s a c - t i o n s o n P o w e r Ap p a r a t u s a n d S y s t e ms ， 1 9 7 5，( 2 ) 7 李 中新 ，袁建生 ， 张丽萍变 电站接地网模拟计算 J 中国电机 工程学报 ，1 9 9 9 ，( 5 ) ： 7 57 9 L I Z h o n g x i n，YUAN J i a n - s h e n g，Z HANG L i p i n g Nu me ri c a l An aly s i s o f S u b s t a t i o n G r o u n d i n g S y s t e ms J P r o c e e d i n g s o f t h e C S E E， 1 9 9 9 ，1 9 ( 5 ) ： 7 5 7 9 8 颜 怀梁 ，陈先禄 ， 李定 中，等接地计算 方法及应 用不均匀 网孔 改 善地网电位分布 的计算研究 J 重庆大学学报 ， 1 9 8 5，( 4 ) YAN Hu a i l i a n g，CHEN Xi a n l u，L I Di n g z h o n g，e t a1A Calc u l a t i n g Me t h o d o f Gr o u n d i n g Grid s a n d Re s e a r c h o n I mp r o v e me n t o f P o t e n t i a l D i s t ri b u t i o n w i t h N o n u n i rm Me s h e s J J o u r n a l o f C h o n g q i n g U n i - v e r s i t y ，1 9 8 5 ，( 4 ) 9 鲁志伟大型接地 网工 频接 地参 数 的计 算 和测 量 D 武 汉大 学 2 0 0 4 L U Z h i we i Nu me ric a l Cale u l a t i o n a n d Me a s u r e me n t o f P a r a me t e r s o f L a r g e G r o u n d i n g G ri d s i n I n d u s t ry F r e q u e n c y D Wu h a n U n i v e r s i t y ， 2 0 o 4 1 O 张波变电站 接地 网频 域 电磁场 数值 计算 方法 研究 及其 应 用 D 华北 电力大学 ， 2 0 0 4 ZHANG Bo Re s e a r c h o n t h e Nu me r i c al Me t h o d s for El e c t r o ma g n e t i c Fi e l d s o f S u b s t a t io n s Gr o u n di