感应电压及电流的计算方法及装置与流程

1.本技术涉及电力系统仿真计算领域，具体而言，涉及一种感应电压及电流的计算方法及装置。

背景技术：

2.随着电力工业的发展，220kv及以上电压等级输变电系统发展越来越迅速。随着大型电站的建设，高压输电线路出线日趋密集，由于人口稠密区、森林保护区等会对输电线路产生限制，可以使用的输电线路通道越来越少。为解决输电线路走廊越来越紧张的问题，新建的220kv及以上电压等级输电线路将尽量采用同塔双回或者多回的输电线路。同塔双回路即是将两回线路同塔架设，同塔多回路即是将多回线路同塔架设，可以有效减小线路走廊及建设费用，满足大容量输电要求。
3.但是，同塔双回或者多回交流线路在节省线路走廊的同时也带来了一个问题：线路同塔架设使导线间的距离很近，而导线与导线之间、导线与大地之间均存在较强的电磁耦合和静电耦合。如果当一回线路停运时，由于停运线路和运行线路之间存在电磁耦合和静电耦合，在停运线路上会产生感应电压和感应电流，对于较高电压等级的同塔交流线路，感应电压甚至会高达几十千伏，感应电流也会达到几十安培。因此不管是在电路架设或者维护的过程当中，如此高的感应电压和感应电流必然会对安装或者维护人员的安全造成很大的威胁。
4.因此，为保证停运线路上工作人员的安全作业，避免事故发生，如何评估施工架线线路上的感应电压和感应电流的大小是目前迫切需要解决的问题。

技术实现要素：

5.本技术的目的在于，为了克服现有的技术缺陷，提供了一种感应电压及电流的计算方法及装置，通过输电线路长度参数、输送功率参数、运行电压参数以及输电线路沿线土壤电阻率参数能够快速计算感应电压和感应电流，避免了现有技术通过构建模型进行仿真得到感应电压和感应电流所造成的耗时较长的问题。
6.本技术目的通过下述技术方案来实现：
7.第一方面，本技术提出了一种感应电压及电流的计算方法，所述方法包括：
8.获取输电线路长度参数、输送功率参数、运行电压参数以及输电线路沿线土壤电阻率参数；
9.根据所述输电线路长度参数、所述输送功率参数、所述运行电压参数以及所述输电线路沿线土壤电阻率参数，分别计算感应电压和感应电流。
10.可选地，所述感应电压包括静电感应电压和电磁感应电压；
11.所述静电感应电压的计算公式为：us＝-1.2602+0.0142l+0.0792ln(p)+0.0651u-0.028ln(λ)；
12.所述电磁感应电压的计算公式为：um＝-18.0544+0.1281l+0.0081p+0.0173u+
0.5043ln(λ)，其中l为所述输电线路长度参数，p为所述输送功率参数，u为所述运行电压参数，λ为所述输电线路沿线土壤电阻率参数。
13.可选地，感应电流包括静电感应电流和电磁感应电流；
14.所述静电感应电流的计算公式为：is＝-9.1629+0.1414l+0.0005p+0.0152u+0.0788ln(λ)；
15.所述电磁感应电流的计算公式为：im＝-79.1848-50.6945ln(l)+0.2587p+0.5453u+6.7485ln(λ)，其中l为所述输电线路长度参数，p为所述输送功率参数，u为所述运行电压参数，λ为所述输电线路沿线土壤电阻率参数。
16.可选地，所述静电感应电压、所述电磁感应电压、所述静电感应电流及所述电磁感应电流的计算公式均通过matlab软件拟合得到。
17.第二方面，本技术还提出了一种感应电压及电流的计算装置，所述装置包括：
18.参数采集模块，用于获取输电线路长度参数、输送功率参数、运行电压参数以及输电线路沿线土壤电阻率参数；
19.电压及电流计算模块，用于根据所述输电线路长度参数、所述输送功率参数、所述运行电压参数以及所述输电线路沿线土壤电阻率参数，分别计算感应电压和感应电流。
20.上述本技术主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本技术可采用并要求保护的方案；且本技术，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本技术方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本技术所要保护的技术方案，在此不做穷举。
21.本技术的有益效果在于：通过获取到的输电线路长度参数、输送功率参数、运行电压参数以及输电线路沿线土壤电阻率参数能够快速计算出同塔双回线路中停运线路上的感应电压和感应电流，避免了在现有技术中，通过构建模型对感应电压和感应电流进行仿真计算所造成的耗时较长的问题，并且还能够适用于绝大多数并行的输电线路。
附图说明
22.图1示出了本技术实施例提出的感应电压及电流的计算方法的一种流程示意图。
23.图2示出了本技术实施例通过计算公式得出的静电感应电压的计算值与仿真值的对比图。
24.图3示出了本技术实施例通过计算公式得出的电磁感应电压的计算值与仿真值的对比图。
25.图4示出了本技术实施例通过计算公式得出的静电感应电流的计算值与仿真值的对比图。
26.图5示出了本技术实施例通过计算公式得出的电磁感应电流的计算值与仿真值的对比图。
27.图6示出了本发明实施例提供的感应电压及电流的计算方法装置的方框示意图。
28.图标：100-感应电压及电流的计算方法装置；101-参数采集模块；102-电压及电流计算模块。
具体实施方式
29.以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
30.基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
31.目前，常规500kv线路同塔双回路或者多回路直线塔由塔身和塔头组成，塔头包括自塔身顶部向下依次并列设置的上导线横担、中导线横担和下导线横担，上导线横担包括一个水平设置的上横担基面和与上横担基面的两端相连的对称设置在塔身两侧的两个上横担斜面，在铅垂线方向上，上横担基面位于两个上横担斜面之上，中导线横担包括一个水平设置的中横担基面和与中横担基面的两端相连的对称设置在塔身两侧的两个中横担斜面，在铅垂线方向上，中横担基面位于两个中横担斜面之下，下导线横担包括一个水平设置的下横担基面和与下横担基面的两端相连的对称设置在塔身两侧的两个下横担斜面，在铅垂线方向上，下横担基面也位于两个下横担斜面之下，且中横担基面的水平长度大于上横担基面的水平长度，也大于下横担基面的水平长度，导线排布方式为鼓形垂直排列。采用上述结构，可以有效减少线路走廊宽度及建设费用，满足大容量输电要求。
32.但是，同塔双回或者多回交流线路在线路停运时会产生感应电压和感应电流，从而对工作人员的人身安全造成很大的威胁。因此如何评估施工架线线路上的感应电压和感应电流大小是目前迫切需要解决的问题。
33.而在现有技术中，一般是通过构建仿真模型，并设置相关参数，进而对感应电压和感应电流进行仿真计算，然而，该方法建模复杂、耗时过长，对于工作人员来说十分不便。
34.基于此，本技术实施例提供了一种感应电压及电流的计算方法，下面对该感应电压及电流的计算方法进行详细介绍。
35.请参照图1，图1示出了本技术实施例提出的感应电压及电流的计算方法的一种流程示意图，该方法可以应用于500kv同塔双回线路杆塔，包括以下步骤：
36.s110，获取输电线路长度参数、输送功率参数、运行电压参数以及输电线路沿线土壤电阻率参数。
37.s120、根据输电线路长度参数、输送功率参数、运行电压参数以及输电线路沿线土壤电阻率参数，分别计算感应电压和感应电流。
38.其中，感应电压包括静电感应电压和电磁感应电压，感应电流包括静电感应电流和电磁感应电流。静电感应电压的计算公式为：us＝-1.2602+0.0142l+0.0792ln(p)+0.0651u-0.028ln(λ)，电磁感应电压的计算公式为：um＝-18.0544+0.1281l+0.0081p+0.0173u+0.5043ln(λ)，静电感应电流的计算公式为：is＝-9.1629+0.1414l+0.0005p+0.0152u+0.0788ln(λ)，电磁感应电流的计算公式为：im＝-79.1848-50.6945ln(l)+0.2587p+0.5453u+6.7485ln(λ)，其中l为输电线路长度参数，单位为千米(km)，p为输送功率参数，单位为兆瓦(mw)，u为运行电压参数，单位为千伏(kv)，λ为输电线路沿线土壤电阻率参数，单位为欧*米(ω
·
m)。
39.静电感应电压、电磁感应电压、静电感应电流及电磁感应电流的计算公式的生成过程：通过在电磁暂态仿真软件atp-emtp中建立同塔双回输电线路仿真模型，将对应的参数输入该模型，得到仿真的数据，将仿真数据在matlab软件中编程拟合，求出最逼近仿真结果的数据曲线方程，该数据曲线方程便是静电感应电压、电磁感应电压、静电感应电流及电磁感应电流的计算公式。
40.在工作人员获取到输电线路长度参数、输送功率参数、运行电压参数以及输电线路沿线土壤电阻率参数之后，将其代入上述关于静电感应电压、电磁感应电压、静电感应电流及电磁感应电流的式子中，即可得到感应电压和感应电流。
41.本技术实施例提出的感应电压及电流的计算方法所应用的500kv同塔双回线路杆塔为常用的杆塔，该塔为鼓型塔，杆塔高为33米，地线挂点与上横担高差为2.6米，上横担与中横担高差为13.4米，中横担与下横担高差为12.15米，地线挂点距杆塔中心线为11.4米上横担距杆塔中心线为8.7米，中横担距杆塔中心线为11.1米，下横担距杆塔中心线为9.35米；导线型号为4
×
jl/lb20a-400/50，分裂间距为400毫米，地线型号为jlb20a-120，工频接地电阻为10欧。
42.实施例1
43.为了验证本技术实施例提出的感应电压及电流的计算方法的准确性，本技术实施例分别设计15种工况下的线路长度、输送功率、运行电压和土壤电阻率，如表1所示，首先利用本技术实施例提供的静电感应电压的计算公式得出静电感应电压的计算值，通过在电磁暂态仿真软件中建立对应工况下的仿真模型，计算出静电感应电压的仿真值，将其记录到表1中，将二者作为对比得到相对误差值，表1示出了静电感应电压仿真方法和本发明所提方法的计算结果对比。
44.表1
[0045][0046]
图2示出了本技术实施例通过计算公式得出的静电感应电压的计算值与仿真值的对比图，将表1与图2结合，,可以得出结论，在15种不同的工况下，本技术实施例利用静电感应电压的计算公式得出静电感应电压的计算值与现有技术通过建立对应工况下的仿真模型计算得到的静电感应电压的仿真值之间的平均相对误差率在0.13％。
[0047]
第二，继续以15种工况下的线路长度、输送功率、运行电压和土壤电阻率为基础，利用本技术实施例提供的电磁感应电压的计算公式得出电磁感应电压的计算值，通过在电磁暂态仿真软件中建立对应工况下的仿真模型，计算出电磁感应电压的仿真值，将其记录到表2中，将二者作为对比得到相对误差值。
[0048]
表2
[0049][0050]
图3示出了本技术实施例通过计算公式得出的电磁感应电压的计算值与仿真值的对比图，将表2与图3结合，可以得出结论，在15种不同的工况下，本技术实施例利用电磁感应电压的计算公式得出电磁感应电压的计算值与现有技术通过建立对应工况下的仿真模型计算得到的电磁感应电压的仿真值之间的平均相对误差率在1.77％。
[0051]
第三，继续以15种工况下的线路长度、输送功率、运行电压和土壤电阻率为基础，利用本技术实施例提供的静电感应电流的计算公式得出静电感应电流的计算值，通过在电磁暂态仿真软件中建立对应工况下的仿真模型，计算出静电感应电流的仿真值，将其记录到表3中，将二者作为对比得到相对误差。
[0052]
表3
[0053][0054]
图4示出了本技术实施例通过计算公式得出的静电感应电流的计算值与仿真值的对比图。将表3与图4结合，可以得出结论，在15种不同的工况下，本技术实施例利用静电感应电流的计算公式得出静电感应电流的计算值与现有技术通过建立对应工况下的仿真模型计算得到的静电感应电流的仿真值之间的平均相对误差率在0.91％。
[0055]
第四，继续以15种工况下的线路长度、输送功率、运行电压和土壤电阻率为基础，利用本技术实施例提供的电磁感应电流的计算公式得出电磁感应电流的计算值，通过在电磁暂态仿真软件中建立对应工况下的仿真模型，计算出电磁感应电流的仿真值，将其记录到表4中，将二者作为对比得到相对误差。
[0056]
表4
[0057]
[0058][0059]
图5示出了本技术实施例通过计算公式得出的电磁感应电流的计算值与仿真值的对比图。将表4和图5结合，可以得出结论，在15种不同的工况下，本技术实施例利用电磁感应电流的计算公式得出电磁感应电流的计算值与现有技术通过建立对应工况下的仿真模型计算得到的电磁感应电流的仿真值之间的平均相对误差率在1.67％。
[0060]
通过上述的图1至图4，表1至表4可以得出：在不同的工况下，通过本技术实施例的计算公式分别得到的静电感应电压、电磁感应电压、静电感应电流和电磁感应电流与现有技术通过建立对应工况下的仿真模型计算得到静电感应电压、电磁感应电压、静电感应电流和电磁感应电流的仿真值之间的平均相对误差率分别是0.13％、1.77％、0.91％和1.67％。由于平均相对误差率均在2％以内，可知二者十分接近，吻合度较高，有力的验证了该计算方法的准确度。
[0061]
此外，本技术实施例还提出了一种感应电压及电流的计算装置100，请参考图6，图6示出了本发明实施例提供的感应电压及电流的计算方法装置100的方框示意图。该装置包括：
[0062]
参数采集模块101，用于获取输电线路长度参数、输送功率参数、运行电压参数以及输电线路沿线土壤电阻率参数；
[0063]
电压及电流计算模块102，用于根据输电线路长度参数、输送功率参数、运行电压参数以及输电线路沿线土壤电阻率参数，分别计算感应电压和感应电流。
[0064]
与现有技术相比，本技术实施例具有以下有益效果：
[0065]
通过获取到的输电线路长度参数、输送功率参数、运行电压参数以及输电线路沿线土壤电阻率参数，将复杂、耗时的仿真计算模型转化为简易的多项式公式，极大地提高了
求解感应电压和感应电流时的计算速度，避免了在现有技术中，通过构建模型对感应电压和感应电流进行仿真计算所造成的耗时较长的问题，并且还能够适用于绝大多数并行的输电线路。
[0066]
以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：

1.一种感应电压及电流的计算方法，其特征在于，所述方法包括：获取输电线路长度参数、输送功率参数、运行电压参数以及输电线路沿线土壤电阻率参数；根据所述输电线路长度参数、所述输送功率参数、所述运行电压参数以及所述输电线路沿线土壤电阻率参数，分别计算感应电压和感应电流。2.如权利要求1所述的感应电压及电流的计算方法，其特征在于，所述感应电压包括静电感应电压和电磁感应电压；所述静电感应电压的计算公式为：u
s
＝-1.2602+0.0142l+0.0792ln(p)+0.0651u-0.028ln(λ)；所述电磁感应电压的计算公式为：u
m
＝-18.0544+0.1281l+0.0081p+0.0173u+0.5043ln(λ)，其中l为所述输电线路长度参数，p为所述输送功率参数，u为所述运行电压参数，λ为所述输电线路沿线土壤电阻率参数。3.如权利要求1所述的感应电压及电流的计算方法，其特征在于，感应电流包括静电感应电流和电磁感应电流；所述静电感应电流的计算公式为：i
s
＝-9.1629+0.1414l+0.0005p+0.0152u+0.0788ln(λ)；所述电磁感应电流的计算公式为：i
m
＝-79.1848-50.6945ln(l)+0.2587p+0.5453u+6.7485ln(λ)，其中l为所述输电线路长度参数，p为所述输送功率参数，u为所述运行电压参数，λ为所述输电线路沿线土壤电阻率参数。4.如权利要求1至3的感应电压及电流的计算方法，其特征在于，所述静电感应电压、所述电磁感应电压、所述静电感应电流及所述电磁感应电流的计算公式均通过matlab软件拟合得到。5.一种感应电压及电流的计算装置，其特征在于，所述装置包括：参数采集模块，用于获取输电线路长度参数、输送功率参数、运行电压参数以及输电线路沿线土壤电阻率参数；电压及电流计算模块，用于根据所述输电线路长度参数、所述输送功率参数、所述运行电压参数以及所述输电线路沿线土壤电阻率参数，分别计算感应电压和感应电流。

技术总结

本申请公开了一种感应电压及电流的计算方法及装置,通过获取到的输电线路长度参数、输送功率参数、运行电压参数以及输电线路沿线土壤电阻率参数能够快速地计算出同塔双回线路中停运线路上的感应电压和感应电流，避免了在现有技术中，通过构建模型对感应电压和感应电流进行仿真计算所造成的耗时较长的问题，该方法还能够适用于绝大多数输电线路。方法还能够适用于绝大多数输电线路。方法还能够适用于绝大多数输电线路。