一种基于输电线路感应电信号的杆塔运行状态评估方法与流程

本发明涉及高压输电设备实验模拟，具体为一种基于输电线路感应电信号的杆塔运行状态评估方法。

背景技术：

1、输电杆塔作为输电系统的重要设备之一，承载着输电线路的重要职责。其运行状态的良好与否直接关系着输电系统的可靠性和安全性。在高压线输电过程中，若输电线并排走线，可能会导致感应电事故的产生。这是因为当电流通过一条输电线时，会产生磁场，而当临近的另一条输电线处于相对运动状态，磁场变化就会引发感应电，从而造成电压和电流的异常现象。在人工操作方面，若工作人员与输电杆塔接触，由于人体本身具有导电性，也有可能发生感应电的问题。

2、极端恶劣天气条件，如雷雨和大风等，对输电环境的影响是显而易见的。这些恶劣天气可能引发更大的感应电问题，最终导致输变电异常的发生。雷雨天气中，雷电放电引起的电磁辐射与输电线路产生相互作用，从而引发感应电。这种感应电的增大可能导致输电线路上出现异常的电压和电流，进而超过系统的承受能力，导致输电线路发生故障，最终导致输变电站出现异常情况。此外，大风也可能对输电线路造成直接的外部作用力，如剧烈的风压和摆动，导致输电线路承受过大的应力。这些外力可能引起线路杆塔的倾斜、损坏等，进而影响线路的正常运行。这样的异常情况也可能导致感应电的产生，间接地引发输变电异常。

3、为了避免发生灾难性后果，研究不利环境条件对输变电的影响以及故障检测变得至关重要。然而，目前缺乏一个完整的、集成的输电实验模拟平台来模拟感应电对输电线路的影响。因此，通过实验模拟感应电对输电线路的影响，并及时对输变电状态进行运行状态评估变得非常必要。

4、现有技术中如公开号为cn213400183u的实用新型专利公开了一种输电线路模拟实验平台，其中采用风扇模拟了大风天气，但是缺乏对空气质量(如pm2.5等)、湿度等指标的模拟，因此在数据准确性以及应用性上依然无法与实际使用环境所匹配。

5、另外现有技术如公开号为cn107796434a的发明专利公开了一种输电线路舞动在线监测及预警系统，其中利用空间定位技术来实现对输电线路的舞动在线监测，这种技术只能在空间角度对舞动进行监测，无法从感应电角度判断潜在的故障以及危险。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于输电线路感应电信号的杆塔运行状态评估方法，解决了以下技术问题：

3、1、现有技术中的输电线路模拟平台不能模拟空气质量等指标，与实际使用环境差别较大；

4、2、现有技术中对于输电线路的舞动监测不能从感应电角度判断输电线路中潜在的故障以及危险。

5、(二)技术方案

6、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于输电线路感应电信号的杆塔运行状态评估方法，包括如下步骤：

7、s1：控制杆塔实验模拟装置达到不同高压输电模拟环境，所述模拟环境包括湿度环境、含有颗粒的空气环境、风速环境；

8、s2：开展收集输电塔中感应电信号，并做出信号处理和诊断；

9、s3：在当前模拟环境，及杆塔输电线移位情况下，使高压信号模拟电源发出电源信号，经过分压器和高压变压器变压，达到目标电压；

10、s4：将第一输电杆塔a接线柱接入上述高压电压，并使第二输电杆塔a接线柱、第三输电杆塔a接线柱、第四输电杆塔a接线柱与其相互连接，使第一输电杆塔b接线柱悬空，并使第二输电杆塔b接线柱、第三输电杆塔b接线柱、第四输电杆塔b接线柱相互连接，使第一输电杆塔c接线柱接地，并使第二输电杆塔c接线柱，第三输电杆塔c接线柱第四输电杆塔c接线柱与其相互连接；

11、s5：连接第一信号接收器与第一输电杆塔a接线柱第一输电杆塔b接线柱、第一输电杆塔c接线柱，连接第二信号接收器38与第二输电杆塔a接线柱、第二输电杆塔b接线柱、第二输电杆塔c接线柱，连接第三信号接收器与第三输电杆塔a接线柱、第三输电杆塔b接线柱、第三输电杆塔c接线柱，连接第四信号接收器与第四输电杆塔a接线柱、第四输电杆塔b接线柱第四输电杆塔c接线柱；

12、s6：定义第一输电杆塔c接线柱24上的感应电压为uc1、第二输电杆塔c接线柱27上的感应电压为uc2，第三输电塔c接线柱30上的感应电压为uc3，第四输电塔c接线柱33上的感应电压为uc4；按如下公式计算出c接线柱上最大的感应电压；

13、ucmax＝max(uc1,uc2,uc3,uc4)

14、其中，ucmax为四条线路上最大的感应电压；

15、s7：定义实验箱侧面鼓风机最大风速为vmax，实验箱中相对湿度定义为rhav，空气中颗粒物浓度定义为pm2.5和pm10，实验箱内温度为t；

16、s8：将上述环境变量代入时域有限差分公式，计算环境磁通量be；

17、

18、其中，ke为电感耦合系数，d1为干字形铁塔ab之间的距离，d2为干字形铁塔bc之间的距离,μ0为真空磁导率，θ1为ab套管之间高压信号的相位差，θ2为bc套管之间高压信号的相位差；

19、s9：将环境变量带入六边形自感计算公式，计算abc各套管高压线之间的单线电感ls；

20、

21、其中，n为线圈匝数，d为线束平均直径，k为直径误差系数，ρ为高压线填充比；

22、s10：根据大气离子浓度与离子迁移率计算大气电导率λ；

23、

24、其中，λ为大气电导率，e为自然对数，n+为离子浓度，jz为垂直电流密度，pg为地面电势梯度；

25、s11：代入以上参数求解环境总感应电因子y(v)；

26、

27、其中，a为空间磁通量矩阵，b为高压线自感矩阵，v为实验箱有效感应体积；

28、s12：根据耦合系统传输方程，求解感应电诊断因子εe；

29、

30、其中，kab、kbc、kac分别为abc三线之间的电压变比，u0为a线输入电压，uij为各高压线间电压平均值；

31、s13：计算εe数值范围，诊断当前环境下，感应电状态；

32、当1.1≤εe＜1.95，判断该设施工况满足环境要求；

33、当1.95≤εe＜3.65，判断该设施能短时间在该工况下工作；

34、当εe≥3.65，判断该设施无法正常工作。

35、优选的，所述杆塔实验模拟装置包括第一输电杆塔、第二输电杆塔、第三输电杆塔、第四输电杆塔、实验箱绝缘外壳、位于输电塔上的上液压撑杆、位于输电塔上的下液压撑杆、液压撑杆内部的控制电机、位于输电塔上的滑轨、位于滑轨上的移动滚轮、与滑轨连接的移动保持架、控制移动保持架的动力电机、位于实验箱绝缘外壳上方的湿度控制装置、湿度控制器、位于湿度控制装置之间的风尘装置、颗粒控制器、位于实验箱绝缘外壳侧面的鼓风机、位于输电塔上的空气流速传感器、实验箱绝缘外壳侧面开出的风槽、集成控制计算机、电机总控装置、第一输电塔a接线柱、第一输电塔b接线柱、第一输电塔c接线柱、第二输电塔a接线柱、第二输电塔b接线柱、第二输电塔c接线柱、第三输电塔a接线柱、第三输电塔b接线柱、第三输电塔c接线柱、第四输电塔a接线柱、第四输电塔b接线柱、第四输电塔c接线柱、高压信号模拟电源、分压器、高压变压器、第一信号接收器、第二信号接收器、第三信号接收器、第四信号接收器。

36、(三)有益效果

37、本发明提供了一种基于输电线路感应电信号的杆塔运行状态评估方法。具备以下有益效果：

38、(1)、该基于输电线路感应电信号的杆塔运行状态评估方法提供了一种带有颗粒控制器以及湿度控制器的实验平台，能够模拟出与真实使用环境更为接近的环境。

39、(2)、该基于输电线路感应电信号的杆塔运行状态评估方法从感应电角度计算对输电线路在复杂环境下的摆动所产生的感应电，能够有效评估出输电线路上出现异常的电压和电流是否会导致输电线路发生故障。