一种采用型线时高压直流线路下方噪声计算方法及装置与流程

本申请涉及电力领域中可听噪声的获取方法，具体涉及一种采用多分裂型线时高压直流线路下方噪声计算方法，同时涉及一种采用多分裂型线时高压直流线路下方噪声计算装置。

背景技术：

我国发电资源分布与用电负荷发展不平衡，特高压直流输电线路特别适合长距离大功率输电的特点决定了其一定会在我国的能源优化配置中发挥重要作用。我国目前已建成并投入运行了多条±800kv特高压直流输电线路，线路导线通常采用圆绞线(外层铝线为圆形)，为进一步提高输送容量、降低线路损耗，国家电网公司拟在±800kv特高压直流线路建设中采用型线(外层铝线为梯形)。型线与同外径下的圆线相比具有导体截面利用率大、电晕损耗小的优点，具有较好的经济性。

特高压直流输电线路的电磁环境已经成为影响线路建设和运行的重要技术问题，导线起晕场强和表面场强是与该种线路电磁环境水平密切相关的两个重要参数。由于特高压直流输电线路路径长，所经地区气候条件差别较大，国内外学者对直流圆绞线起晕场强的计算方法及其影响因素进行了广泛的研究。当把圆绞线当成光滑圆柱导体时或考虑圆绞线表面花纹时，优化模拟电荷法、镜像法、半解析法、有限元法与镜像法相结合的方法等已被相关文献用来计算其表面电场。但这些研究都是针对圆绞线进行的。

国家电网公司在我国±1100kv特高压直流输电线路设计时，拟采用大截面型线，但对于型线，还未在国内外文献上看到关于其表面电场和起晕场强的相关研究结果的报道，未见到关于其地面合成电场、可听噪声和无线电干扰计算分析的相关研究结果的报道。目前国内外尚没有大截面型线的电磁环境真型试验结果报道，也没有可供利用的电磁环境预测公式。

可听噪声是指导线周围空气电离放电时产生的一种人耳能直接听得见的噪声。这种噪声可能会使得高压线路附近的居民或工作人员感到烦躁和不安，可听噪声与无线电干扰一样，随着导线表面电场强度的增加而增加，但可听噪声比无线电干扰沿线路横向衰减要慢。国外的研究表明，对于750kv及以上线路来说，可听噪声将成为突出的问题。

目前我国预测直流线路可听噪声的公式大多来源于国外研究成果，而针对我国导线的自主试验研究，特别是特高压直流线路的真型试验研究则处于起步阶段。随着我国特高压电网的迅速发展，仅依靠国外的研究成果已不能完全满足需要。目前国家电网公司计划建设的±1100kv特高压直流输电线路将要用到8分裂导线，而已有的美国epri直流线路噪声计算公式只适用于6分裂以下导线，bpa直流线路噪声计算公式也由于试验线段(路)分裂数和样本数较少导致计算结果跳动性过大、应用范围较小。另外，我国气候环境、导线制造技术和工艺与国外也存在差别，国外直流线路噪声计算公式在我国的适应性也需研究。所以，需要获得适合不同导线类型和环境特点的采用型线的高压直流线路下方可听噪声估计方法。

技术实现要素：

本申请提供一种采用多分裂型线时高压直流线路下方噪声计算方法，解决了适合不同导线类型和环境特点的采用型线的高压直流线路下方可听噪声估计方法的需求。

本申请提供一种采用型线时高压直流线路下方噪声计算方法，其特征在于，包括：

获取单分裂型线与圆绞线的表面光滑度系数比值；

计算与型线相同半径和相同分裂数的圆绞线的表面最大电场强度；

通过圆绞线的表面最大电场强度与所述表面光滑度系数比值获取型线表面最大电场强度；

利用圆绞线噪声经验公式，计算得到采用型线时双极直流线路电晕产生的可听噪声。

优选的，所述获取单分裂型线与圆绞线的表面光滑度系数比值，包括：

分别计算单分裂型线与圆绞线在导线半径相等时，导线表面电场强度；

将所述型线的表面电场最大电场强度与圆绞线的表面最大电场强度的比值，定义为型线与圆绞线的表面光滑度系数比值。

优选的，所述表面光滑度系数比值，根据导线表面花纹的不同，范围为0.7～0.95。

优选的，所述型线与圆绞线的表面光滑度系统比值，

与每种子导线型号相对应，与导线分裂数无关；

与表面开关相关的倒角和单丝表面长度有关，对于每种t、s/z等类型型线，若表面形状相关的倒角和单丝长度变化时，需重新算型线与圆绞线的表面光滑度系统比值。

优选的，所述计算与型线相同半径和相同分裂数的圆绞线的表面最大电场强度，包括：

通过公式计算圆绞线的表面最大电场强度，公式为。

其中，gm为圆绞线导线表面最大场强，单元为kv/cm，u为导线电压，单元为kv，n为导线分裂数，r为子导线半径，单元为cm，r为导线分裂半径，单元为cm，h为导线高度，单元为cm，s为导线极间距，单元为cm。

优选的，所述通过圆绞线的表面最大电场强度与所述表面光滑度系数比值获取型线表面最大电场强度，包括：

所述型线表面最大电场强度gmax为圆绞线表面最大电场强度gm与表面光滑度系数比值的乘积，

gmax＝c×gm

其中，gm—圆绞线导线表面最大电场强度，kv/cm，c为型线表面光滑度系数比值，gmax为型线导线表面最大电场强度，单位为kv/cm。

优选的，所述利用圆绞线噪声经验公式，计算得到采用型线时双极直流线路电晕产生的可听噪声，包括：

可以采用如下计算公式，

pdb＝2.2gmax+58.3lg(d)+20.6lg(n)-10lg(rp)-42.3

其中，pdb为在距离线路rp的位置处的可听噪声声压级，单元为db(a)，gmax为型线导线表面最大场强，单位为kv/cm，d为导线直径，单位为cm，n为导线分裂数，rp为正极性导线到计算点之间的距离，单位为m。

优选的，所述利用圆绞线噪声经验公式，计算得到采用型线时双极直流线路电晕产生的可听噪声，包括：

还可以采用epri公式，

其中，pdb为在距离线路rp的位置处的可听噪声声压级，单位为db(a)，g为导线表面起晕电位梯度，单位为kv/cm，d为子导线直径，单位为cm，kn为分裂导线数的函数，n大于3时kn＝0，n为导线分裂数。

优选的，所述的噪声计算方法，适用范围为导体表面场强15<gmax<30kv/cm，子导体直径3<d<5cm和导线分裂数4≤n≤8。

优选的，所述的噪声计算方法，计算得到的是夏季晴天可听噪声的50％值，雨天可听噪声的50％值在此基础上减去5—6db。

本申请同时提供一种采用型线时高压直流线路下方噪声计算装置，其特征在于，包括：

比值获取单元，获取单分裂型线与圆绞线的表面光滑度系数比值；

电场强度计算单元，计算与型线相同半径和相同分裂数的圆绞线的表面最大电场强度；

型线电场强度获取单元，通过圆绞线的表面最大电场强度与所述表面光滑度系数比值获取型线表面最大电场强度；

可听噪声计算单元，利用圆绞线噪声经验公式，计算得到采用型线时双极直流线路电晕产生的可听噪声。

本申请提供一种采用多分裂型线时高压直流线路下方噪声计算方法，通过对比圆线和型线的表面场强，利用圆线的可听噪声预测公式来对型线的噪声进行估算，解决了适合不同导线类型和环境特点的采用型线的高压直流线路下方可听噪声估计方法的需求。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种采用多分裂型线时高压直流线路下方噪声计算方法的流程示意图；

图2是本申请实施例涉及的典型的型线结构示意图；

图3是本申请实施例涉及的春季8×1250mm2导线在±1100kv时的线下可听噪声测量结果、美国epri预测公式计算得出的可听噪声曲线与本发明推荐的计算方法的对比结果；

图4是本申请实施例涉及的夏季8×1250mm2导线在±1100kv时的线下可听噪声测量结果、美国epri预测公式计算得出的可听噪声曲线与本发明推荐的计算方法的对比结果；

图5是本申请实施例涉及的秋季8×1250mm2导线在±1100kv时的线下可听噪声测量结果、美国epri预测公式计算得出的可听噪声曲线与本发明推荐的计算方法的对比结果；

图6是本申请实施例涉及的冬季8×1250mm2导线在±1100kv时的线下可听噪声测量结果、美国epri预测公式计算得出的可听噪声曲线与本发明推荐的计算方法的对比结果；

图7是本申请实施例提供的一种采用多分裂型线时高压直流线路下方噪声计算装置示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

图1是本申请实施例提供的一种采用多分裂型线时高压直流线路下方噪声计算方法的流程示意图，下面结合图1对本申请实施例提供的方法进行详细说明。

步骤s101，获取单分裂型线与圆绞线的表面光滑度系数比值。

图2为典型的型线结构示意图，分别计算单分裂型线与圆绞线在导线半径相等时，导线表面电场强度；

将所述型线的表面电场最大电场强度与圆绞线的表面最大电场强度的比值，定义为型线与圆绞线的表面光滑度系数比值c。

所述型线与圆绞线的表面光滑度系统比值，与每种子导线型号相对应，与导线分裂数无关；与表面开关相关的倒角和单丝表面长度有关，对于每种t、s/z等类型型线，若表面形状相关的倒角和单丝长度变化时，需重新算型线与圆绞线的表面光滑度系统比值。

表面光滑度系统比值，根据导线表面花纹的不同，范围为0.7～0.95。

步骤s102，计算与型线相同半径和相同分裂数的圆绞线的表面最大电场强度。

可用优化模拟电荷法、镜像法、半解析法、有限元法与镜像法相结合的方法等计算导线表面电场强度。

通过公式计算圆绞线的表面最大电场强度，公式为。

其中，gm为圆绞线导线表面最大场强，单元为kv/cm，u为导线电压，单元为kv，n为导线分裂数，r为子导线半径，单元为cm，r为导线分裂半径，单元为cm，h为导线高度，单元为cm，s为导线极间距，单元为cm。

步骤s103，通过圆绞线的表面最大电场强度与所述表面光滑度系数比值获取型线表面最大电场强度。

所述型线表面最大电场强度gmax为圆绞线表面最大电场强度gm与表面光滑度系数比值的乘积，

gmax＝c×gm(2)

其中，gm—圆绞线导线表面最大电场强度，kv/cm，gmax为型线导线表面最大电场强度，单位为kv/cm。

步骤s104，利用圆绞线噪声经验公式，计算得到采用型线时双极直流线路电晕产生的可听噪声。

利用圆绞线噪声经验公式，代入型线表面最大电场、型线分裂数和型线子导线直径，计算得到采用型线时双极直流线路电晕产生的可听噪声。

可以采用如下计算公式，

pdb＝2.2gmax+58.3lg(d)+20.6lg(n)-10lg(rp)-42.3(3)

其中，pdb为在距离线路rp的位置处的可听噪声声压级，单元为db(a)，gmax为型线导线表面最大场强，单位为kv/cm，d为导线直径，单位为cm，n为导线分裂数，rp为正极性导线到计算点之间的距离，单位为m。

还可以采用epri公式，

其中，pdb为在距离线路rp的位置处的可听噪声声压级，单位为db(a)，g为导线表面起晕电位梯度，单位为kv/cm，d为子导线直径，单位为cm，kn为分裂导线数的函数，n大于3时kn＝0，n为导线分裂数。

本申请提供的噪声计算方法，适用范围为导体表面场强15<gmax<30kv/cm，子导体直径3<d<5cm和导线分裂数4≤n≤8。

通过本申请提供的噪声计算方法，计算得到的是夏季晴天可听噪声的50％值，雨天可听噪声的50％值在此基础上减去5—6db。

下面以以国家电网公司位于北京昌平的特高压直流试验线段可听噪声测量系统的测量结果为例来说明本发明的效果。

自2017年8月—2018年9月，在试验线段上架设8×1250mm2型线，项目开展了一年的可听噪声试验。试验时导线最小对地高度26m，极间距26m。以这些数据为基础，进行了型线的可听噪声经验公式拟合研究。并结合同期试验线段可听噪声的试验数据，对该预测公式进行了验证。在试验线段上架设8×1250mm2型线，施加±1100kv时的线下可听噪声测量值与美国epri预测公式、本发明推荐的计算方法在一年四季的对比结果如图3～6所示。图中计算值-cepri系指公式(1)，计算值-epri系指公式(4)。由图3～6可以看出，当试验线段表面场强较高时，可听噪声实测结果的衰减趋势与采用拟合公式得到的衰减趋势一致，可听噪声测量结果普遍与计算结果差别较小。本发明提出的型线下可听噪声计算方法与测量值吻合的较好。

与本申请提供的方法相对应的，本申请同时提供一种采用多分裂型线时高压直流线路下方噪声计算装置700，包括：

比值获取单元710，获取单分裂型线与圆绞线的表面光滑度系数比值；

电场强度计算单元720，计算与型线相同半径和相同分裂数的圆绞线的表面最大电场强度；

型线电场强度获取单元730，通过圆绞线的表面最大电场强度与所述表面光滑度系数比值获取型线表面最大电场强度；

可听噪声计算单元740，利用圆绞线噪声经验公式，计算得到采用型线时双极直流线路电晕产生的可听噪声。

所以，本申请提供一种采用多分裂型线时高压直流线路下方噪声计算方法，通过对比圆线和型线的表面场强，利用圆线的可听噪声预测公式来对型线的噪声进行估算，解决了适合不同导线类型和环境特点的采用型线的高压直流线路下方可听噪声估计方法的需求。

上述实施例仅用于说明本发明的计算效果，其中表面光滑度系数比值根据导线表面花纹不同变化，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限值，本发明的范围由所附的权利要求定义。