牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价方法与流程

本发明实施例涉及牵引变电所接地装置设计及安全评价技术领域，更具体地，涉及牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价方法。

背景技术：

目前，铁路沿线的牵引变电所接地装置的接地规模比较小，牵引变电所接地装置单独存在时很难使牵引变电所的接地阻抗达标，因此需要引入综合接地系统，使牵引变电所接地装置与综合接地系统互联。

综合接地系统可以为铁路沿线的设施提供共地端，综合接地系统的接地阻抗可低于1ω。当牵引变电所接地装置与综合接地系统互联后，需要保证牵引变电所的接地阻抗降至1ω以下，并且牵引变电所的接触电压、跨步电压和地电位升在非常大的土壤电阻率范围内满足标准要求。

但现有技术中，在牵引变电所接地装置与综合接地系统互联后，当牵引变电所发生工频短路时缺乏相应的安全性评价方法。因此现急需提供一种牵引变电所互联综合接地系统安全性评价方法及系统，以用于评价牵引变电所接地装置与综合接地系统互联后牵引变电所发生工频短路时的安全性。

技术实现要素：

为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供了一种牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价方法。

第一方面，本发明实施例提供了一种牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价方法，包括：

建立牵引变电所互联综合接地系统后的仿真计算模型；

基于所述仿真计算模型，计算所述牵引变电所发生工频短路前后所述牵引变电所的电压电流参数取值；

基于所述牵引变电所的电压电流参数取值，评价所述牵引变电所互联综合接地系统后发生工频短路时的安全性。

第二方面，本发明实施例提供了一种牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价系统，包括：

模型建立模块，用于建立牵引变电所互联综合接地系统后的仿真计算模型；

电压电流参数取值计算模块，用于基于所述仿真计算模型，计算所述牵引变电所发生工频短路前后所述牵引变电所的电压电流参数取值；

安全性评价模块，用于基于所述牵引变电所的电压电流参数取值，评价所述牵引变电所互联综合接地系统后发生工频短路时的安全性。

第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：

至少一个处理器、至少一个存储器、通信接口和总线；其中，

所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；

所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令，以执行第一方面提供的牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价方法。

第四方面，本发明实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行第一方面提供的牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价方法。

本发明实施例提供的一种牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价方法，所述方法首先建立牵引变电所互联综合接地系统的仿真计算模型，然后根据建立得到的仿真计算模型，计算牵引变电所发生工频短路前后牵引变电所的电压电流参数取值，最后根据牵引变电所的电压电流参数取值，评价牵引变电所互联综合接地系统的安全性。本发明实施例中提供的牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价方法，弥补了现有技术中的技术空白，可以用于评价牵引变电所接地装置与综合接地系统互联后牵引变电所发生工频短路时的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

如图1所示，本发明实施例提供了一种牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价方法，包括：

s1，建立牵引变电所互联综合接地系统后的仿真计算模型；

s2，基于所述仿真计算模型，计算所述牵引变电所发生工频短路前后所述牵引变电所的电压电流参数取值；

s3，基于所述牵引变电所的电压电流参数取值，评价所述牵引变电所互联综合接地系统后发生工频短路时的安全性。

具体地，本发明实施例中牵引变电所是指将发电厂经电力传输线送来的电能变换成适合机车车辆所需的电压，并分送到接触网或接触轨(第三轨)的场所。牵引变电所接地装置是指牵引变电所自带的接地装置，用于实现牵引变电所的工作接地、保护接地以及防雷接地动作。牵引变电所接地装置可以是以水平接地体为主的复合人工接地网，牵引变电所接地装置的垂直接地极主要作用在于散流，对降低接地阻抗的作用较小，一般情况下仅用于接地网的边缘和独立避雷针的接地，且垂直接地极间距需大于其长度的2倍，以减小屏蔽作用。综合接地系统是独立于牵引变电所外的接地系统，与牵引变电所接地装置配合，共同实现牵引变电所的接地效果。

本发明实施例中提供的牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价方法是指，牵引变电所通过牵引变电所接地装置与综合接地系统互联的情况下，评价牵引变电所的安全性。本发明实施例中主要评价的是在上述情况下，牵引变电所发生工频短路时的安全性，也就是牵引变电所互联综合接地系统后发生工频短路时的安全性。

本发明实施例中首先建立牵引变电所互联综合接地系统的仿真计算模型，具体可以确定牵引变电所的相关参数以及综合接地系统的相关参数，然后通过相关参数的设置，将牵引变电所与综合接地系统互联，以建立牵引变电所互联综合接地系统的仿真计算模型。

建立上述模型后，基于得到的仿真计算模型，计算牵引变电所发生工频短路前后牵引变电所的电压电流参数取值。其中，电压电流参数是指牵引变电所中与电压电流相关的参数，例如：牵引变电所的接触电压、跨步电压等。牵引变电所的接触电压是指牵引变电所互联的综合接地系统的接地网表面电压，牵引变电所的跨步电压是指牵引变电所互联的综合接地系统的接地网外的地表面的跨步电压。

最后，根据计算得到的牵引变电所的电压电流参数取值，评价牵引变电所互联综合接地系统后发生工频短路时的安全性。即将计算得到的牵引变电所的电压电流参数取值与安全状态下电压电流参数的预设范围进行比较，如果计算得到的牵引变电所的电压电流参数取值处于安全状态下电压电流参数的预设范围内，即说明牵引变电所互联综合接地系统后在牵引变电所发生工频短路时是安全的。其中，预设范围为各个电压电流参数的标准取值范围，可根据需要进行设置，本发明实施例中对此不作具体限定。

本发明实施例中提供的牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价方法，首先建立牵引变电所互联综合接地系统的仿真计算模型，然后根据建立得到的仿真计算模型，计算牵引变电所发生工频短路前后牵引变电所的电压电流参数取值，最后根据牵引变电所的电压电流参数取值，评价牵引变电所互联综合接地系统后发生工频短路时的安全性。本发明实施例中提供的牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价方法，弥补了现有技术中的技术空白，可以用于评价牵引变电所接地装置与综合接地系统互联后牵引变电所发生工频短路时的安全性。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价方法，如果s2计算得到的牵引变电所的电压电流参数取值并不处于安全状态下电压电流参数的标准取值范围内，即说明牵引变电所互联综合接地系统后在牵引变电所发生工频短路时并不安全，需要对综合接地系统的相关参数进行改善，以使牵引变电所互联综合接地系统后在牵引变电所发生工频短路时处于安全状态，即在改善综合接地系统的相关参数后重复执行s1、s2以及s3，使得s3最后的评价结果为安全。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价方法，所述建立牵引变电所互联综合接地系统后的仿真计算模型，具体包括：

获取牵引变电所的牵引变电所接地装置的第一结构参数以及综合接地系统的第二结构参数；

基于第一结构参数和第二结构参数，构建仿真计算模型。

具体地，由于牵引变电所与综合接地系统互联是通过牵引变电所的牵引变电所接地装置与综合接地系统之间的互联实现的，所以本发明实施例中在建立牵引变电所互联综合接地系统后的仿真计算模型时，首先获取牵引变电所的牵引变电所接地装置的第一结构参数以及综合接地系统的第二结构参数，然后根据第一结构参数和第二结构参数，构建牵引变电所互联综合接地系统后的仿真计算模型。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价方法，所述牵引变电所的电压电流参数具体包括：所述牵引变电所的接触电压、跨步电压、地电位升、由所述牵引变电所的牵引变电所接地装置流向所述综合接地系统的电流以及所述综合接地系统中导体的电位升。

具体地，本发明实施例中提供的牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价方法中，牵引变电所的电压电流参数除了牵引变电所的接触电压和跨步电压外，还可以包括牵引变电所的地电位升、由牵引变电所的牵引变电所接地装置流向综合接地系统的电流以及综合接地系统中导体的电位升，其中牵引变电所的地电位升是指因牵引变电所发生工频短路使地表面瞬间产生的电位变化，这种电位变化是由低电位变为高电位。综合接地系统中导体的电位升是指因牵引变电所发生工频短路使综合接地系统中导体产生的电位变化，这种电位变化也是由低电位变为高电位。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价方法，所述基于所述牵引变电所的电压电流参数取值，评价所述牵引变电所互联综合接地系统后发生工频短路的安全性，具体包括：

基于所述牵引变电所的电压电流参数取值，确定所述牵引变电所的接地阻抗、所述接触电压的最大取值、所述跨步电压的最大取值、所述地电位升的最大取值、所述电流的分流系数、所述电位升的最大取值以及所述综合接地系统中所述电位升的影响长度；

分别判断所述牵引变电所的接地阻抗、所述接触电压的最大取值、所述跨步电压的最大取值、所述地电位升的最大取值、所述电流的分流系数、所述电位升的最大取值以及所述综合接地系统中所述电位升的影响长度是否在各自对应的预设范围内；

基于判断结果，评价所述牵引变电所互联综合接地系统后发生工频短路的安全性。

具体地，本发明实施例中提供的牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价方法，根据牵引变电所的接触电压utouch、跨步电压ustep、牵引变电所的地电位升u1、由牵引变电所的牵引变电所接地装置流向综合接地系统的电流i以及综合接地系统中导体的电位升u2，确定牵引变电所的接地阻抗z、接触电压的最大取值utouch-max、跨步电压的最大取值ustep-max、牵引变电所的地电位升u1的最大取值u1max、电流的分流系数α、综合接地系统中导体的电位升u2的最大取值u2max以及综合接地系统中电位升的影响长度l。其中，电流的分流系数α是指：正常情况下由牵引变电所接地装置流向综合接地系统的电流i2除以牵引变电所发生工频短路故障时由牵引变电所接地装置流向综合接地系统的电流i1，即α＝i2/i1。影响长度l是指：综合接地系统中导体的电位升的最大取值u2max与设定的综合接地系统中导体的电位升的最小取值u2min之间的综合地线长度。

然后分别判断牵引变电所的接地阻抗z、接触电压的最大取值utouch-max、跨步电压的最大取值ustep-max、牵引变电所的地电位升u1的的最大取值u1max、电流的分流系数α、综合接地系统中导体的电位升u2的最大取值u2max以及综合接地系统中电位升的影响长度l是否在各自对应的预设范围内，根据判断结果，评价牵引变电所互联综合接地系统后发生工频短路时的安全性。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价方法，所述基于判断结果，评价所述牵引变电所互联综合接地系统后发生工频短路时的安全性，具体包括：

若所述判断结果为所述牵引变电所的接地阻抗、所述接触电压的最大取值、所述跨步电压的最大取值、所述地电位升的最大取值、所述电流的分流系数、所述电位升的最大取值以及所述综合接地系统中所述电位升的影响长度均在各自对应的预设范围内，则确定所述牵引变电所互联综合接地系统后发生工频短路时安全。

具体地，本发明实施例中判断牵引变电所互联综合接地系统后发生工频短路时是否安全的方法具体是：如果判断结果是发生工频短路时牵引变电所的接地阻抗z、接触电压的最大取值utouch-max、跨步电压的最大取值ustep-max、牵引变电所的地电位升u1的最大取值u1max、电流的分流系数α、综合接地系统中导体的电位升u2的最大取值u2max以及综合接地系统中电位升的影响长度l均在各自对应的预设范围内，则确定牵引变电所互联综合接地系统后安全。其中，各自对应的预设范围可以根据需要和要求进行设置。例如，牵引变电所的接地阻抗z对应的预设范围可以为：小于1ω，地电位升的最大取值u1max对应的预设范围可以为：小于2000v，综合接地系统中导体的电位升u2的最大取值u2max对应的预设范围可以为：小于2000v。接触电压的最大取值utouch-max对应的预设范围可以为：小于ut，跨步电压的最大取值ustep-max对应的预设范围可以为：小于us，电流的分流系数α对应的预设范围可以为：小于αmax，综合接地系统中电位升的影响长度l对应的预设范围可以为：小于lmax。其中，ut为接触电压的最大取值utouch-max的安全上限值，utouch-max超过该值则有危险；us为跨步电压的最大取值ustep-max的安全上限值，ustep-max超过该值则有危险；αmax为电流的分流系数α的安全上限值，α超过该值则有危险；lmax为综合接地系统中电位升的影响长度l的安全上限值，l超过该值则有危险。

如图2所示，本发明实施例中提供的牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价方法，首先建立牵引变电所互联综合接地系统后的仿真计算模型；其次，计算牵引变电所发生工频短路前后所述牵引变电所的电压电流参数取值；然后，根据计算得到的电压电流参数取值，确定牵引变电所的接地阻抗z、接触电压的最大取值utouch-max、跨步电压的最大取值ustep-max、牵引变电所的地电位升u1的最大取值u1max、电流的分流系数α、综合接地系统中导体的电位升u2的最大取值u2max以及综合接地系统中电位升的影响长度l。最后，进行安全评价，即首先判断牵引变电所的接地阻抗z是否小于1ω，若z小于1ω则进一步判断接触电压的最大取值utouch-max是否小于ut，否则评价结果为不安全，需采取相关措施并重新建立牵引变电所互联综合接地系统后的仿真计算模型。若接触电压的最大取值utouch-max小于ut，则进一步判断跨步电压的最大取值ustep-max是否小于us，否则评价结果为不安全，需采取相关措施并重新建立牵引变电所互联综合接地系统后的仿真计算模型。若ustep-max小于us则进一步电流的分流系数α是否小于αmax，否则评价结果为不安全，需采取相关措施并重新建立牵引变电所互联综合接地系统后的仿真计算模型。若电流的分流系数α小于αmax，则进一步判断地电位升u1的最大取值u1max是否小于2000v，否则评价结果为不安全，需采取相关措施并重新建立牵引变电所互联综合接地系统后的仿真计算模型。若地电位升u1的最大取值u1max小于2000v，则进一步判断电位升u2的最大取值u2max是否小于2000v，否则评价结果为不安全，需采取相关措施并重新建立牵引变电所互联综合接地系统后的仿真计算模型。若电位升u2的最大取值u2max小于2000v，则进一步判断影响长度l是否小于lmax，否则评价结果为不安全，需采取相关措施并重新建立牵引变电所互联综合接地系统后的仿真计算模型。若影响长度l小于lmax，则最终评价结果为安全，否则评价结果为不安全，需采取相关措施并重新建立牵引变电所互联综合接地系统后的仿真计算模型。

如图3所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价系统，包括：模型建立模块31、电压电流参数取值计算模块32和安全性评价模块33。其中，

模型建立模块31用于建立牵引变电所互联综合接地系统的仿真计算模型；

电压电流参数取值计算模块32用于基于所述仿真计算模型，计算所述牵引变电所发生工频短路时所述牵引变电所的电压电流参数取值；

安全性评价模块33用于基于所述牵引变电所的电压电流参数取值，评价所述牵引变电所互联综合接地系统后发生工频短路时的安全性。

具体地，本发明实施例中提供的一种牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价系统中各模块的作用与上述方法类实施例中各流程的处理方法是一一对应的，实现的技术效果也是一致的，本发明实施例中对此不再赘述。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价系统，所述牵引变电所的电压电流参数具体包括：所述牵引变电所的接触电压、跨步电压、地电位升、由所述牵引变电所的牵引变电所接地装置流向所述综合接地系统的电流以及所述综合接地系统中导体的电位升；

相应地，所述安全性评价模块33具体用于：

基于所述牵引变电所的电压电流参数取值，确定所述牵引变电所的接地阻抗、所述接触电压的最大取值、所述跨步电压的最大取值、所述地电位升的最大取值、所述电流的分流系数、所述电位升的最大取值以及所述综合接地系统中所述电位升的影响长度；

分别判断所述牵引变电所的接地阻抗、所述接触电压的最大取值、所述跨步电压的最大取值、所述地电位升的最大取值、所述电流的分流系数、所述电位升的最大取值以及所述综合接地系统中所述电位升的影响长度是否在各自对应的预设范围内；

基于判断结果，评价所述牵引变电所互联综合接地系统发生工频短路时的安全性。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的牵引变电所互联综合接地系统后工频短路安全性评价系统，模型建立模块31具体用于：

获取所述牵引变电所的牵引变电所接地装置的第一结构参数以及所述综合接地系统的第二结构参数；

基于所述第一结构参数和所述第二结构参数，构建所述仿真计算模型。

如图4所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种电子设备，包括：处理器(processor)401、存储器(memory)402、通信接口(communicationsinterface)403和总线404；其中，

所述处理器401、存储器402、通信接口403通过总线404完成相互间的通信。所述存储器402存储有可被所述处理器401执行的程序指令，处理器401用于调用存储器402中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：s1，建立牵引变电所互联综合接地系统后的仿真计算模型；s2，基于所述仿真计算模型，计算所述牵引变电所发生工频短路前后所述牵引变电所的电压电流参数取值；s3，基于所述牵引变电所的电压电流参数取值，评价所述牵引变电所互联综合接地系统后发生工频短路时的安全性。

存储器402中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：s1，建立牵引变电所互联综合接地系统后的仿真计算模型；s2，基于所述仿真计算模型，计算所述牵引变电所发生工频短路前后所述牵引变电所的电压电流参数取值；s3，基于所述牵引变电所的电压电流参数取值，评价所述牵引变电所互联综合接地系统后发生工频短路时的安全性。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。