一种减小地线与预绞丝接触端口接触电阻的方法和装置与流程

本发明涉及电网中架空地线的过热分析技术领域，尤其是涉及一种减小地线与预绞丝接触端口接触电阻的方法和装置。

背景技术：

当雷电流或者工频短路电流流经地线悬垂串时，会导致架空地线过热，甚至有可能产生地线断线断股的风险，严重影响电网的安全稳定运行。现有的研究表明，当电流流经地线，在地线与预绞丝接触端面及其附近，电流因集肤效应往预绞丝处扩散，地线与预绞丝接触端面及其附近的接触电阻是导致地线过热甚至发生断股断线事故的一个重要因素。

因此，降低地线与预绞丝接触端面及其附近的接触电阻，是有效减小地线在接触端面处断股断线风险的关键部分。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供减小地线与预绞丝接触端口接触电阻的方法和装置，有效减小地线因接触端面温度过高而导致的断线、断股风险。

第一方面，本发明实施例提供了一种减小地线与预绞丝接触端口接触电阻的方法，包括：

获取地线与预绞丝接触端口的接触信息；

对所述接触信息进行几何分析，得到接触端面参数；

根据所述接触端面参数判断所述地线与所述预绞丝接触端口的接触形式；

在所述地线与所述预绞丝接触端口的所述接触形式为点接触的情况下，通过调整参数将与所述地线的相接触的所述预绞丝接触端口端面由圆弧面形态改为凹弧面形态。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述接触信息包括接触点间隔和相邻接触点的旋转角度，所述对所述接触信息进行几何分析，得到接触端面参数，包括：

对接触点间隔和相邻接触点的旋转角度进行几何分析；

根据所述接触点间隔，确定所述预绞丝与所述地线的接触端面参数，所述接触端面参数包括弧面长度、弧面的角度和弧面的深度中的一种或多种。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述方法还包括：

获取调整后的所述地线与所述预绞丝接触端口的温度信息；

将所述温度信息与预设温度信息进行比较校验，根据校验结果对所述调整参数进行配置。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述获取调整后的所述地线与所述预绞丝接触端口的温度信息包括：

通过对调整后的所述地线与所述预绞丝接触端口加载暂态大电流，获取所述温度信息，所述温度信息包括暂态温升数据、温度峰值和温度平均值中的一种或多种。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述将所述温度信息与预设温度信息进行比较校验，根据校验结果对所述调整参数进行配置包括：

将所述温度信息与预设温度信息作差，得到比较值；

将所述比较值与预设温度值进行校验，在所述比较值低于所述预设温度值的情况下，对所述调整参数进行配置修改。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述通过调整参数将与所述地线的相接触的所述预绞丝接触端口端面由圆弧面形态改为凹弧面形态包括：

通过所述调整参数将所述预绞丝沿轴向移动，以使与所述地线的相接触的所述预绞丝接触端口端面由圆弧面形态改为凹弧面形态。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述地线的捻距与所述预绞丝的捻距恒定。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述地线的捻距小于所述预绞丝的捻距。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述通过所述调整参数将所述预绞丝沿轴向移动包括：

通过所述调整参数控制所述预绞丝的旋转角度以及沿轴向移动距离。

第二方面，本发明实施例还提供一种减小地线与预绞丝接触端口接触电阻的装置，包括：

获取单元，获取地线与预绞丝接触端口的接触信息；

分析单元，对所述接触信息进行几何分析，得到接触端面参数；

判断单元，根据所述接触端面参数判断所述地线与所述预绞丝接触端口的接触形式；

调整单元，在所述地线与所述预绞丝接触端口的所述接触形式为点接触的情况下，通过调整参数将与所述地线的相接触的所述预绞丝接触端口端面由圆弧面形态改为凹弧面形态。

本发明实施例提出一种减小地线与预绞丝接触端口接触电阻的弧面改进措施，通过接触端面的接触参数判断出接触形式，根据调整参数将与地线的相接触的预绞丝接触端口端面由圆弧面形态改为凹弧面形态，针对传统预绞丝的缺点与不足，提高了地线与预绞丝接触端面及其附近的接触面积，有效的减小了其接触电阻，从而使得地线断股断线的风险降低；

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种减小地线与预绞丝接触端口接触电阻方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种地线与预绞丝接触端口结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种地线与预绞丝接触点分布变化过程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种地线与预绞丝接触端口接触点分布规律示意图；

图5为本发明实施例提供的一种地线与预绞丝接触端口电流扩散示意图；

图6为传统预绞丝接触端面径向示意图；

图7为本发明实施例提供的一种预绞丝接触端面径向示意图；

图8为本发明实施例提供的一种减小地线与预绞丝接触端口接触电阻方法场景应用示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

现有的研究表明，当电流流经地线，在地线与预绞丝接触端面及其附近，电流因集肤效应往预绞丝处扩散，地线与预绞丝接触端面及其附近的接触电阻是导致地线过热甚至发生断股断线事故的一个重要因素。因此，降低地线与预绞丝接触端面及其附近的接触电阻，是有效减小地线在接触端面处断股断线风险的关键部分。

基于此，本发明实施例提供的一种减小地线与预绞丝接触端口接触电阻的方法和装置，可以有效减小地线因接触端面温度过高而导致的断线、断股风险。

根据上述实际需要解决的技术问题，可通过增大接触端面之间的实际接触面积的方式来减小接触电阻，在现有技术应用过程中存在一定的技术难度，如无法准确掌握控制接触端面变化形态，以使得变化后的接触端面接触电阻最小，通过本发明实施例可解决上述问题；

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种减小地线与预绞丝接触端口接触电阻的方法进行详细介绍；

图1为本发明实施例提供的一种减小地线与预绞丝接触端口接触电阻的方法流程图。

参照图1，本发明实施例提供的减小地线与预绞丝接触端口接触电阻的方法包括以下步骤：

步骤s110，获取地线与预绞丝接触端口的接触信息；

这里，可通过测量、传感器感应等检测方式获取地线与预绞丝的接触端面的接触信息，其中，接触信息包括接触点间隔和相邻接触点的旋转角度等可测量的数据信息；

步骤s120，对接触信息进行几何分析，得到接触端面参数；

根据数学几何原理，对上述数据信息进行分析计算，得到不易测量的接触端面参数；

步骤s130，根据接触端面参数判断地线与预绞丝接触端口的接触形式；

如图6所示，在实际应用过程中，架空地线中缠绕一层预绞丝，相当于增加了一层的绞线，取缠绕预绞丝的地线的径向截面进行观察可以发现，地线最外层与预绞丝之间的接触为圆柱与圆柱侧面之间的点接触，而且接触点位于地线最外层与预绞丝层之间股与股的切点上。其中，点接触在众多接触方式(包括点接触、线接触和面接触)中接触面积最小，对应的接触电阻也最大；

步骤s140，在地线与预绞丝接触端口的接触形式为点接触的情况下，通过调整参数将与地线的相接触的预绞丝接触端口端面由圆弧面形态改为凹弧面形态。

这里，本发明实施例根据接触端面参数分析地线与预绞丝接触端面发热机理，进而判断出接触形式，在当前接触形式处于需要改善的情况下，通过改变接触端面及其附近的预绞丝形态，改变当前接触形式，进而增大接触端面及其附近的接触面积，减小对应的接触电阻；

在实际应用的优选实施例中，本发明实施例提出一种减小地线与预绞丝接触端口接触电阻的弧面改进措施，通过接触端面的接触参数判断出接触形式，根据调整参数将与地线的相接触的预绞丝接触端口端面由圆弧面形态改为凹弧面形态，针对传统预绞丝的缺点与不足，提高了地线与预绞丝接触端面及其附近的接触面积，有效的减小了其接触电阻，从而使得地线断股断线的风险降低。

进一步的，步骤s120包括：

步骤s210，对接触点间隔和相邻接触点的旋转角度进行几何分析；

步骤s220，根据接触点间隔，确定预绞丝与地线的接触端面参数，接触端面参数包括弧面长度、弧面的角度和弧面的深度中的一种或多种。

其中，架空地线与预绞丝接触端口的结构如图2所示，预绞丝设置在地线外层，通过紧固件、悬垂线夹与铁塔相固定。当预绞丝段的径向截面沿着轴向移动时，根据地线和预绞丝绞合方向及其捻距的不同，从径向截面角度观察，不同层会出现顺时针或者逆时针的旋转，且旋转方向与该层的绞合方向一致，旋转的角度则与该层的捻距相关。下面以地线和预绞丝同向绞合且地线的捻距小于预绞丝的捻距的情况为例，分析径向截面沿轴向移动时，地线和预绞丝接触点在空间上分布的变化规律，其变化过程如图3所示。

进一步的，步骤s140包括：通过调整参数将预绞丝沿轴向移动，以使与地线的相接触的预绞丝接触端口端面由圆弧面形态改为凹弧面形态；

这里，取预绞丝段的径向截面为例分析，并结合地线和预绞丝的结构特点可知，地线和预绞丝间的接触点位于地线最外层与预绞丝层之间股与股的切点上，存在接触点的预绞丝段径向截面如图3a所示。当预绞丝段的径向截面沿轴向前移时，由于地线的捻距小于预绞丝的捻距，地线最外层和预绞丝层之间会发生相对位移，则在下一个存在接触点的预绞丝段径向截面(图3c)出现之前，会出现地线最外层和预绞丝层之间无接触点的过渡阶段，其径向截面如图3b所示。

其中，通过调整参数控制预绞丝的旋转角度以及沿轴向移动距离。

对于同一根地线和预绞丝而言，地线各层和预绞丝层的捻距是固定不变的，当预绞丝段的径向截面沿轴向前移时，各层转过的角度是一个固定值。因此，从一个存在接触点的预绞丝段径向截面开始至相邻的下一个存在接触点的预绞丝段径向截面出现(如图3a至图3c)，预绞丝段径向截面沿轴向前移的距离是一个固定值，即图4中的l。l可以通过式(1)计算得到。

式(1)中，l1和l2分别表示地线最外层绞线和预绞丝绞合方向相同和相反时对应的相邻存在接触点的预绞丝段径向截面间的轴向距离；s1和s2分别表示地线最外层绞线和预绞丝的捻距。

为进一步说明地线与预绞丝间接触点在空间上的分布规律，引入变量θ表示同一股地线最外层绞线上相邻两个接触点对应转过的角度，如图4所示。θ可以通过式(2)计算得到。

式(2)中，θ1和θ2分别对应于地线最外层绞线和预绞丝绞合方向相同和相反时同一股地线最外层绞线上相邻两个接触点对应转过的角度，smin表示s1和s2中的最小值，即：

smin＝min(s1,s2)(3)

上述分析可知，预绞丝与地线最外层的接触为一系列有规律的接触点，并且每一个接触形式均为圆柱侧面之间相切的点接触。

电流在接触端面及其附近发生扩散现象，如图5所示。可以看出，在第一排接触点的位置(电流流经途径)，电流密度最大，电磁损耗功率将最大，发热瓶颈点也将出现在此处。考虑到发热瓶颈点出现地线与预绞丝接触端面处(即第一排接触点所在的截面)，只需要改善地线和预绞丝在接触端面的接触情况即可有效降低端面附近的接触电阻。

本发明实施例提供的改进措施是针对接触端面而言，取接触端面(第一排接触点所在径向截面)的径向结构，传统缠绕方式预绞丝如图6所示。通过改变接触端面预绞丝内侧(即与地线外层的接触侧)的接触形式，即将其圆柱体侧面形态改为凹弧面，使之点接触形式改成面接触形式，如图7所示。从而增加接触面积，达到减小接触电阻的目的。其中，凹弧面的轴向长度以不超过相邻两排接触点的轴向距离l为准。

进一步的，为了准确性，方法还包括：

获取调整后的地线与预绞丝接触端口的温度信息；

具体地，如图8所示，通过室内交流电源、调压器、升流器和补偿电容箱等器件配合，对悬垂线夹和调整后的地线与预绞丝接触端口加载约为1000－2000a的暂态电流，加载时间为约1－5s，得到温度信息，温度信息包括暂态温升数据、温度峰值和温度平均值中的一种或多种；

这里，通过对传统未进行改进的地线与预绞丝接触端口加载的暂态大电流，进行大电流温升实验，得到预设温度信息，将温度信息与预设温度信息作差，得到比较值，对上述温度信息和比较值进行记录和分析，验证改进后预绞丝的有效性；

作为一种可选的实施例，将比较值与预设温度值进行校验，在比较值低于预设温度值的情况下，对调整参数进行配置修改，保证当前改进端面的温度信息比传统未改进预设温度值降低了预设范围，此时效果达到最优，处于优选的应用情况，若不满足上述情况，对调整参数进行配置修改，重新改进地线与预绞丝的接触面形态，以满足通过准确调整，使此时接触面积、接触电阻最适合当前应用场景，这里的预设范围根据不同的应用场景进行适时调整；

本发明根据架空地线与预绞丝接触端面及其附近的发热机理，通过改进预绞丝和地线的接触端口结构，增加其接触面积，从而有效减小其中的接触电阻。在暂态大电流(工频短路电流或者雷电流)流进地线悬垂串时，降低了温升过高甚至导致地线熔断的风险。改进措施简单，工程实用性强。

进一步的，本发明实施例还提供一种减小地线与预绞丝接触端口接触电阻装置，包括：

获取单元，获取地线与预绞丝接触端口的接触信息；

分析单元，对接触信息进行几何分析，得到接触端面参数；

判断单元，根据接触端面参数判断地线与预绞丝接触端口的接触形式；

调整单元，在地线与预绞丝接触端口的接触形式为点接触的情况下，通过调整参数将与地线的相接触的预绞丝接触端口端面由圆弧面形态改为凹弧面形态。

本发明实施例提供的减小地线与预绞丝接触端口接触电阻的装置，与上述实施例提供的减小地线与预绞丝接触端口接触电阻的方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本发明实施例所提供的减小地线与预绞丝接触端口接触电阻的方法和装置的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例提供的减小地线与预绞丝接触端口接触电阻的方法的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述实施例的减小地线与预绞丝接触端口接触电阻的方法的步骤。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。