一种用于农业打水线路的安全配电方法及配电箱与流程

本发明属于配电箱，具体的说是一种用于农业打水线路的安全配电方法及配电箱。

背景技术：

1、农业打水是农村耕种的重要组成部分之一，能给耕地庄家提供充足的水资源，因此，亟需提高打水的路线安全和配电箱输电安全。

2、输配电线路和配电箱是电网系统的重要组成部分，其承担着电力输送和分配的重要作用，其运行状态直接影响着电力系统的正常和稳定。输配电线路由于其工作环境是长期暴露在空气环境中，并且输配电线路在安装时，针对不同的功能和区域内的安装方式不同，这就造成了输配电线路在日常工作的过程中容易受到外界的干扰，导致其产生故障，直接影响着电网系统的稳定性，因此需要对输配电线路在日常的运行过程中影响其安全运行的因素进行分析，影响因素有：自然气候因素、自身因素和人为因素，因此需要针对性地解决问题，从而提升输配电线路的日常运行的安全性和稳定性。

3、如授权公告号为cn105391068b的中国专利公开了一种基于安全工作区间的中压配电系统线路n-1校验方法，包括：输入中压配电系统结构信息，用于对中压配电系统进行拓扑结构分析，梳理线路之间的联络关系；对中压配电系统进行接线模式分析；读入中压配电系统工作点信息；给出中压配电系统线路安全工作区间的安全边界；计算中压配电系统工作点到线路安全工作区间安全边界的安全距离；判断中压配电系统工作点的运行状态；给出研究区域电网线路n-1校验结果。该发明能够从配电系统网架结构的角度出发，基于馈线互联关系，对已有配电系统工作点进行描述，进而描述中压配电系统线路安全工作区间边界，计算系统工作点到线路安全工作区间边界的安全距离。能够提供更全面的安全信息，更适合在实时调度运行中应用。

4、如授权公开号为cn106597213b的中国专利公开了一种分布式输配电线路检修作业安全保护数字化监测系统，它包括接地线监测装置，用于监测各接地线的接地电阻、接地地理位置以提供接地效果的判断依据，以及接收并执行主站下发的数据和命令；人员监测装置，用于监测检修人员地理位置信息及其检修过程；主站，与该接地线监测装置、线路监测装置、人员监测装置通信连接并对其进行信息采集、信息处理及信息发布；客户端，提供人机交互接口，与主站通信连接。它具有如下优点：防止输配电线路电气误操作，保障人身安全、电网安全，给电力检修、安监、调度等部门对检修现场的安全管控带来极大便利。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提出了一种用于农业打水线路的安全配电方法及配电箱，该系统功能全面，分析影响农业打水路线安全运行的因素，包括：自然气候因素、人为因素和自身因素，设计并制定最优化和最合理的防雷措施，利用馈线段之间的约束条件，在约束条件范围内建立安全域模型，再利用安全域模型计算处于最大供电能力时各馈线段带载量，计算供电能力与负载均衡度之间的关系，并利用排序法找到线路的安全配电的最优供电能力和负载均衡，通过多雷电的防护措施和找到线路的安全配电的最优供电能力和负载均衡，有效的提高了农业打水配电路线的安全性，并能够实时调节各段馈线带载量和供电负荷。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种用于农业打水线路的安全配电方法，包括以下具体步骤：

4、步骤s1：分析影响农业打水路线安全运行的因素，包括：自然气候因素、人为因素和自身因素；

5、步骤s2：设计并制定最优化和最合理的防雷措施；

6、步骤s3：利用馈线段之间的约束条件，在约束条件范围内建立安全域模型，再利用安全域模型计算处于最大供电能力时各馈线段带载量；

7、步骤s4：计算供电能力与负载均衡度之间的关系，并利用排序法找到线路的安全配电的最优供电能力和负载均衡。

8、具体的，所述步骤s2的具体方法包括：

9、步骤s201：雷电放电时，闪电通道电力i(g,t)计算公式为：

10、i(g,t)＝u(t-g/vf)p(g)i(0,t-g/v)，其中，u(t-g/vf)表示阶跃函数，p(g)表示随高度变化的电流衰减系数，g表示高度，vf表示上行波前沿的速度，v表示电流波的传播速度；

11、步骤s202：雷电放电产生变化的电磁脉冲，计算任意场点中的电磁场，计算公式为：其中，er(r,z,w)表示理想状态下的高度z出电磁分量的频域形式，hφ(r,0,w)表示理想大地状态下载地面时磁场的φ分量的频域形式，r表示任意场点的径向坐标，φ表示方向角，z表示雷电通道方向的纵向坐标，表示真空介电常数，c表示空气中的传播速度，w表示任意场点的电力，w＝i(g,t)，表示任意场点的介电常数，μ表示雷电传播到任意场点开始到结束的时间；

12、步骤s203：计算被雷击时配电线路的电压，计算公式为：

13、其中，h表示配电线路线圈的直径；

14、步骤s204：在农村打水配电线路上，无遮蔽无，易受到直击雷的影响，采用避雷线加避雷器的组合防护措施，在配电箱上安装避雷器。

15、具体的，所述步骤s3的具体方法为：

16、步骤s301：将各段馈线的负荷作为状态变量，全部负荷状态组成的负荷状态矢量f为：f＝[f1,f2,f3,...,fn,]t，；

17、步骤s302：；设定n为馈线段总数，联络关系矩阵为t，表示馈线段i和j之间的联络关系，供电信息矩阵为g，并且定义馈线段i和j是否属于同一条馈线矩阵为l，l＝t·g，，馈线段i故障后是否由馈线段j所在换流站供电矩阵为h，h＝(t-l)g；

18、步骤s303：设定馈线段m、p、n、和q；并满足lmp＝1和tpn＝1，计算馈线间的约束条件，约束条件表达式为：

19、

20、其中，f表示馈线符合状态矢量，rf表示馈线段容量组成的列向量，rca表示换流站容量组成的列向量，(a1)mp＝lmptpn+lnp，(a2)mp＝gmphpn+gnp，满足约束条件的各馈线负载的运行范围所组成的区域为系统的安全域；

21、步骤s304：计算系统最大符合状态矢量f，计算公式为：f＝max(sc/c)，其中，c为元素1组成的行向量，向量的维数等于馈线段条数n，sc为系统的供电能力。

22、具体的，所述步骤s4的具体方法为：

23、步骤s401：计算各段馈线带载量的方差s2，计算公式为：其中，i表示线路中任意一段馈线，表示各段馈线的负荷的平均值；

24、步骤s402：设定piy为第i段馈线的第y个决策值，对piy进行处理，处理的公式为：

25、

26、其中，qiy表示处理后的piy，y＝1表示供电能力指标，y＝2表示方差指标，，第y个决策指标的信息熵计算公式为：

27、

28、步骤s403：计算第y个决策指标的信息熵的权重，计算公式为：

29、根据权重计算最优解，计算公式为：

30、

31、，根据最优解zyj进行配电箱和线路的规划和运行。

32、一种用于农业打水线路的安全配电的配电箱，包括：

33、避雷器，用于保护配电箱免受雷击时高瞬态过电压危害，并限制续流时间；

34、散热模块，用于对配电箱内部元件进行散热，避免高温烧坏元件；

35、安全配电模块，用于对线路供电和负载能力的最优分配，根据馈线段之间的约束条件，在约束条件范围内建立安全域模型，再利用安全域模型计算处于最大供电能力时各馈线段带载量，再计算供电能力与负载均衡度之间的关系，并利用排序法找到线路的安全配电的最优供电能力和负载均衡；

36、元件，用于维持配电箱正常工作的电器配件；

37、变压器，用于输入电压和输出电压的转换。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

39、1.本发明对现有于农业打水线路的安全配电方法和配电箱进行了架构、运行步骤和流程上的优化改进，系统具备流程简单，投资运行费用低廉，生产工作成本低的优点，在原有配电的基础上提高了安全性和实用性。

40、2.本发明提出一种用于农业打水线路的安全配电方法及配电箱，该系统功能全面，分析影响农业打水路线安全运行的因素，包括：自然气候因素、人为因素和自身因素，设计并制定最优化和最合理的防雷措施，利用馈线段之间的约束条件，在约束条件范围内建立安全域模型，再利用安全域模型计算处于最大供电能力时各馈线段带载量，计算供电能力与负载均衡度之间的关系，并利用排序法找到线路的安全配电的最优供电能力和负载均衡，通过多雷电的防护措施和找到线路的安全配电的最优供电能力和负载均衡，有效的提高了农业打水配电路线的安全性，并能够实时调节各段馈线带载量和供电负荷。