专利名称：直流输电线路对地磁场观测干扰水平的确定方法
技术领域：
本发明属于高压输变电工程电磁兼容和地球地磁场监测交叉领域，具体地讲是一种根据直流输电线路不平衡电流的变化，精确求解直流输电线路对地磁场观测干扰水平的确定方法。
背景技术：
我国处于地震活动多发区域，遍布各地的地震地磁监测台承担着预报和监测地震活动的重要任务，通过观察地磁场变化来监视地质活动。正常运行状态下的直流输电线路所产生的直流磁场与地磁场信号不易分辨，但如果改变输送电流，在双极运行和单极运行间切换，或者线路正常运行出现故障，则可能引发沿线近万平方公里内的直流磁场水平的突变。随着国民经济的发展，将建设越来越多的特高压直线线路，电磁干扰影响的范围也将越来越大，对地磁台站的观测也会产生更多的干扰；同时，新建线路的路径选择也将不可避免的受到地磁观测台站防护距离的限制。如何协调两者之间的关系，找出更合适的防护距离和干扰的解决办法，是目前亟待解决的现实问题。目前，国内外对直流线路和地磁之间的关系，研究最多还是在由于地磁改变产生的直流电流对电网的影响方面，而对直流线路干扰地磁台站观测的研究很少。
发明内容
本发明的目的是根据直流输电线路上不平衡电流是影响地磁观测根本原因的观点，建立了考虑大地曲率半径和线路拐角的极导线电流磁场模型，提出了直流线路电流磁场矢量投影到垂直于地面方向(地磁场Z分量方向)的计算方法，从而提出一种直流输电线路对地磁观测干扰水平的确定方法。为了实现上述目的，本发明所采用的方法是一种直流输电线路对地磁观测干扰水平的确定方法，该方法获取直流输电线路各杆塔经纬度和海拔坐标，以杆塔为点，将线路划分为多条线段，建立直流线路空间三维磁场计算模型；根据线路不平衡电流数值，计算对给定经纬度和海拔坐标的地磁观测台站的干扰影响，其具体步骤是第一步骤输入直流输电线路各杆塔的经纬度坐标和海拔，输入地磁观测台的地磁观测仪器的经纬度坐标和海拔；第二步骤将经纬度坐标和海拔通过大地坐标和地心坐标系转化公式，以线路杆塔为节点，以线路档距为线段，考虑大地曲率半径，以经度为X横坐标，纬度为y坐标，海拔为ζ坐标，建立多分裂导线多线段的线路电流磁场空间三维计算模型；第三步骤以地球球心和地磁台站为原点，建立2个直角坐标系，根据方向向量之间的正交关系，求出直流线路磁场矢量在地磁台站处地磁观测方向(如垂直于地面方向， 地磁场Z分量方向)的单位向量；
第四步骤输入某时刻该直流线路不平衡电流值，求得该时刻线路在地磁台站处 的电流磁场矢量，根据第三步骤求出的単位向量，求得线路对该地磁台站地磁观测Z分量 的干扰水平。
图1为本发明直流输电线路单个档距空间磁场计算模型示意图。图2为本发明直流输电线路按档距分段空间磁场计算模型示意图。图3为本发明地磁观测点(地磁台)坐标系与地球地心坐标系示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进ー步详细的说明，但该实施例不应理解为对 本发明的限制。本发明将直流输电线路以杆塔为点，分为多条线段，分別求解每条线段在地磁观 测点处的电流磁场；然后根据磁场矢量叠加原理，得到整条线路在地磁观测点处的电流磁 场，以地磁观测实际值减去电流磁场值，可得到实际的地磁场数值。如图1所示，空间两相邻杆塔的位置分别为A、B，杆塔间线路为载流导线段AB，其 所载电流为I，在三维直角坐标系中端点A、B的坐标为(xa, ya，za)和(xb, yb，zb)，则在空间 任一观察点地磁台站P 0 , I0, Z0)处产生的磁感应强度为
权利要求
1.一种直流输电线路对地球磁场观测干扰水平的确定方法，它包括建立直流输电线路空间三维磁场计算模型和电流磁场按地磁场观测方向的投影计算，其方法是根据直流输电线路各杆塔和各地磁台站的经纬度、海拔坐标，以线路档距为最小计算单元，根据磁场矢量叠加原理，建立电流磁场空间三维计算模型；将计算得到的空间电流磁场矢量按照地磁场观测方向进行投影，最终得到直流线路电流磁场对地磁场观测的附加值，即直流线路对地磁观测的干扰水平，其具体步骤是第一步骤为体现直流输电线路在空间中的实际结构，以线路杆塔为节点，建立多线段的线路电流磁场空间三维计算模型；第二步骤以地球球心和地磁台站为原点，建立2个直角坐标系，根据方向向量之间的正交关系，求出电流磁场矢量在地磁台站处地磁场观测方向的单位向量；第三步骤根据某时刻该直流线路不平衡电流值，求得该时刻线路在地磁台站处的电流磁场矢量，根据第二步骤求出的单位向量，在地磁观测方向进行投影计算，求得线路对地磁观测要素的干扰水平。
2.如权利要求1所述的直流输电线路对地球磁场观测干扰水平的确定方法，其特征在于第一步骤中建立的线路电流磁场空间三维计算模型中，线路以杆塔为节点进行分段，且考虑地磁台站和线路杆塔的海拔。
3.如权利要求1所述的直流输电线路对地球磁场观测干扰水平的确定方法，其特征在于第二步骤中采用方向向量的概念求得线路电流磁场矢量在磁场观测要素方向的投影。
4.如权利要求1所述的直流输电线路对地球磁场观测干扰水平的确定方法，其特征在于第三步骤中地磁观测仪器数值减去相应的电流磁场在该方向上的分量，得到实际的地磁场数值。
全文摘要
本发明涉及一种直流输电线路对地球磁场观测干扰水平的确定方法，它包括建立直流输电线路电流磁场空间三维计算模型及电流磁场矢量投影在地磁观测要素方向的计算方法。其方法是根据直流输电线路各杆塔和各地磁台站的经纬度、海拔坐标，以线路档距为最小计算单元，根据磁场矢量叠加原理，建立电流磁场空间三维计算模型；将计算得到的空间电流磁场矢量按照地磁场观测方向进行投影，最终得到直流线路电流磁场对地磁场观测的附加值，即直流线路对地磁观测的干扰水平。
文档编号G01R31/00GK102435875SQ20111026778
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月9日 优先权日2011年9月9日
发明者刘兴发, 唐波, 干喆渊, 张小武 申请人:国网电力科学研究院