一种计及弧垂的架空地线静电感应量计算方法、存储介质及电子设备与流程

本发明属于新能源及节能，具体涉及一种计及弧垂的架空地线静电感应量计算方法、存储介质及电子设备。

背景技术：

1、架空输电线路在正常运行时，存在静电感应现象，过高的静电感应电压会危害工作人员的人身安全。目前对于输电线路感应量的研究主要集中在相导线之间，已有学者研究了1000kv交流特高压线路相导线对500kv交流超高压线路相导线的感应量产生机理及计算方法；非全线并行架设的共用走廊高压输电线路间电磁耦合计算分析；同塔双回交流输电线路在一回正常运行，另一回停运检修时，检修线路上感应电压的计算；特高压线路运行，而其下方线路停电检修时，特高压线路下方交跨线路的感应电压和电流的计算方法。针对于架空地线感应量的研究，也主要集中在电磁感应方面，而鲜少有对于架空地线静电感应量计算方法的研究。

2、公开号cn115935648a具体公开一种配电线路混压同杆架设防雷水平仿真计算方法，包括以下步骤：在atp-emtp上建立电磁暂态仿真模型，所述电磁暂态仿真模型包括雷电流模块、线路模块、绝缘子闪络模块和杆塔模块；将所述雷电流模块、所述线路模块、所述绝缘子闪络模块和所述杆塔模块连接；基于二分法，通过matlab编程实现求取线路耐雷水平；进行同杆假设感应电压感应电流仿真分析。本发明加快了运算得出防雷水平的速率，大大提高了效率，且在此基础上可对同杆架设感应电压感应电流仿真分析，进一步对配网防雷计算和防雷措施的选择提供技术支撑。本发明通过仿真模拟分析，对架空配电线路静电感应电压、静电感应电流进行计算分析。

3、目前对于架空地线感应量的研究，多集中于电磁感应方面，对静电感应的研究较少；已有的架空地线感应量的研究多以平行线路为基础，忽略了弧垂带来的影响。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明针对现有技术的不足，提供的一种计及弧垂的架空地线静电感应量计算方法、存储介质及电子设备，发明解决了架空导线因为弧垂的导致静电感应计算准确率偏低的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种计及弧垂的架空地线静电感应量计算方法，其特征在于：包括步骤，s1，通过线路的分布参数模型计算相导线任意位置处的电压和电流；s2，导入导地线空间位置参数求得导地线的悬挂方程；s3，通过导地线方程求得理论线路长度s；s4，导线弧垂的存在使线路长度大于档距，引入长度修正系数kl：

3、

4、式中：s为线路实际长度，m。s5，通过计及弧垂的模型计算出静电感应电压和静电感应电流；s6，通过atp-emtp与python结合对公式的可行性及必要性进行验证。

5、进一步地，所述s1具体包括，对于高压架空线路，近似看作g0≈0，线路的传播常数γ及线路的波阻抗zc分别为：

6、

7、式中：r0为单位长度电阻，ω；l0为单位长度电感，h；g0为单位长度电导，s；c0为单位长度电容，f。已知某一段线路的末端电流和首端电压及线路首端与末端的距离x，可得线路首端电流和末端电压为：

8、

9、进一步地，所述s2具体包括，悬挂导线方程可表示为：

10、

11、式中：l为档距，m；fl为左悬挂点高度，m；fh为右悬挂点高度，m。可根据导地线左右悬挂点、最低点的空间位置以及档距等易知数据求得导地线方程。

12、进一步地，所述s5具体包括，设档距长度l米，将每段档距划分为m小段，每段长度l/m米；根据s1求出每一小段内相导线电压，结合每一小段内的电位系数矩阵，求出每一小段内的等效线电荷密度；求每一小段内的地线静电感应电压；对m段求和再求均值，最后引入修正系数。

13、进一步地，所述s5具体还包括，若输电线的回数为n，每个档距内普通地线与opgw静电感应电压分别为：

14、

15、式中：p1ai(k)、p1bi(k)、p1ci(k)为第k段第i回线路a、b、c相与普通地线间的电位系数；p2ai(k)、p2bi(k)、p2ci(k)为第k段第i回线路a、b、c相与opgw间的电位系数；为第k段第i回线路a、b、c相所带电荷，c。

16、进一步地，所述s5具体还包括，地线一端接地一端不接地时，可在接地端得到静电感应电流。普通地线和opgw的静电感应电压为：

17、

18、式中：为第i回线路a、b、c相第k段电压，v；c1ai(k)、c1bi(k)、c1ci(k)为第i回线路a、b、c相第k段与普通地线第k段间互电容，f；l′(k)为第k段到线路首端的距离，m；c2ai(k)、c2bi(k)、c2ci(k)为第i回线路a、b、c相第k段与opgw第k段间互电容，f。

19、进一步地，所述s6具体还包括，分别在不同参数下对地线感应量仿真值与计算值对比，同时通过不同档距下考虑弧垂和不考虑弧垂时地线静电感应量对比。

20、本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现任意一项所述的计及弧垂的架空地线静电感应量计算方法。

21、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现任意一项所述的计及弧垂的架空地线静电感应量计算方法。

22、目前对于输电线路感应量的研究主要集中在相导线之间，已有学者研究了1000kv交流特高压线路相导线对500kv交流超高压线路相导线的感应量产生机理及计算方法；非全线并行架设的共用走廊高压输电线路间电磁耦合计算分析；同塔双回交流输电线路在一回正常运行，另一回停运检修时，检修线路上感应电压的计算；特高压线路运行，而其下方线路停电检修时，特高压线路下方交跨线路的感应电压和电流的计算方法。针对于架空地线感应量的研究，也主要集中在电磁感应方面，而鲜少有对于架空地线静电感应量计算方法的研究。现有技术中对于架空地线感应量的研究，多集中于电磁感应方面，对静电感应的研究较少；已有的架空地线感应量的研究多以平行线路为基础，忽略了弧垂带来的影响。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

24、本发明采用分布参数模型得到相导线各处的电压电流；通过导线的空间位置参数计算出导地线悬挂方程；得到线路档距与线路实际长度的修正系数；以线路自电容、互电容计算公式为基础，结合积分思想，提出考虑弧垂的地线静电感应电压、静电感应电流计算公式；通过atp-emtp建模与python编程相结合的方法对公式进行验证，通过验证得出公式的计算精度不低于92.86％；将考虑弧垂和不考虑弧垂时的感应量进行对比，可知忽略弧垂时得到的感应量存在22.22％以上的误差，证明了考虑弧垂的必要性。

25、本发明计算方法考虑了弧垂对架空地线感应量的影响，在很大程度上减小误差；本技术从不同维度进行验证，充分考虑了边界条件的影响。

技术特征：

1.一种计及弧垂的架空地线静电感应量计算方法，其特征在于：包括步骤，

2.根据权利要求1所述的计及弧垂的架空地线静电感应量计算方法，其特征在于：所述s1具体包括，对于高压架空线路，近似看作g0≈0，线路的传播常数γ及线路的波阻抗zc分别为：

3.根据权利要求1所述的计及弧垂的架空地线静电感应量计算方法，其特征在于：所述s2具体包括，悬挂导线方程可表示为：

4.根据权利要求1所述的计及弧垂的架空地线静电感应量计算方法，其特征在于：所述s5具体包括，设档距长度l米，将每段档距划分为m小段，每段长度l/m米；根据s1求出每一小段内相导线电压，结合每一小段内的电位系数矩阵，求出每一小段内的等效线电荷密度；求每一小段内的地线静电感应电压；对m段求和再求均值，最后引入修正系数。

5.根据权利要求1所述的计及弧垂的架空地线静电感应量计算方法，其特征在于：所述s5具体还包括，若输电线的回数为n，每个档距内普通地线与opgw静电感应电压分别为：

6.根据权利要求1所述的计及弧垂的架空地线静电感应量计算方法，其特征在于：所述s5具体还包括，地线一端接地一端不接地时，可在接地端得到静电感应电流。普通地线和opgw的静电感应电压为：

7.根据权利要求1所述的计及弧垂的架空地线静电感应量计算方法，其特征在于：所述s6具体还包括，分别在不同参数下对地线感应量仿真值与计算值对比，同时通过不同档距下考虑弧垂和不考虑弧垂时地线静电感应量对比。

8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任意一项所述的计及弧垂的架空地线静电感应量计算方法。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7中任意一项所述的计及弧垂的架空地线静电感应量计算方法。

技术总结
本发明公开了一种计及弧垂的架空地线静电感应量计算方法、存储介质及电子设备，所述步骤包括步骤，S1，通过线路的分布参数模型计算相导线任意位置处的电压和电流；S2，导入导地线空间位置参数求得导地线的悬挂方程；S3，通过导地线方程求得理论线路长度s；S4，导线弧垂的存在使线路长度大于档距，引入长度修正系数；S5，通过计及弧垂的模型计算出静电感应电压和静电感应电流；S6，通过ATP‑EMTP与python结合对公式的可行性及必要性进行验证。发明解决了架空导线因为弧垂的导致静电感应计算准确率偏低的问题。

技术研发人员：胡鑫,刘宇,席小娟,陈根永,刘湘莅,郭彦勋,郑月松,郭雷,王文辉,路晓军,李勇
受保护的技术使用者：国网河南省电力公司经济技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15