CN106338663B - 一种直流输电线路无线电干扰海拔修正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直流输电线路无线电干扰海拔修正方法，包括以下步骤：1)高压直流输电线路导线表面电场强度E；2)根据所述导线表面电场强度计算任意海拔高度h的直流输电线路无线电干扰相对0m海拔的增加量ΔRI；3)以0m海拔直流输电线路0.5MHz无线电干扰值RI0为基准，计算海拔高度h处输电线路0.5MHz无线电干扰RIh。本发明技术方案解决了目前直流无线电干扰海拔修正方法套用交流线路无线电干扰海拔修正结论，无试验依据的弊端。
Description
技术领域：
本发明涉及电力领域中由输电线路电晕引起的无线电干扰预测方法，更具体涉及一种直流输电线路无线电干扰海拔修正方法。
背景技术：
近年来，我国的直流输电技术发展迅速，电压等级已涵盖±400kV、±500kV、±660kV和±800kV，未来还将建设±1100kV直流线路。但由于我国能源中心基本位于西北、西南以及西藏地区，上述地区海拔普遍较高。海拔增加，空气密度更为稀薄，电子自由行程增加，导线表面电晕放电更容易发生，导线由线路电晕引起的无线电干扰明显增加。由于高海拔与低海拔地区执行同样的环境保护标准，因此在高海拔地区建设直流线路，必须采取相应措施以保证无线电干扰满足环保限值要求，这就要求要对高海拔地区直流输电线路无线电干扰水平有一个较为准确的预测。高海拔直流输电线路无线电干扰预控技术将是直流输电技术发展中需要解决的关键问题。
在评价直流输电线路的无线电干扰时，关注的是0.5MHz频率的干扰水平。关于直流线路无线电干扰海拔修正方法，一般都是在零海拔无线电干扰值的基础上加上一个海拔增加量，其中零海拔的无线电干扰值可通过计算或试验得出，但无线电干扰的海拔增加如何确定，目前尚无国家标准和行业标准出台。在工程领域，一般沿用交流输电线路的结论来预测高海拔地区直流线路无线电干扰，即美国EPRI(电力科学研究院)提出的“海拔每增加300m，无线电干扰增加1分贝”的结论。但由于直流线路和交流线路的电晕特性存在较大区别，因此，目前国际上推荐的交流输电线路无线电干扰修正方法并不适用于我国的直流输电工程。
为此，国家电网公司立项开展了“±500kV直流输电线路合成电场、无线电干扰和无线电干扰海拔修正试验研究”，通过在海拔50m、1700m、3400m、4300m建设多个直流试验线段，开展不同海拔高度下的直流线路无线电干扰对比试验研究，获得了适合我国地理气候特点的无线电干扰海拔修正方法。
发明内容：
本发明的目的是提供一种直流输电线路无线电干扰海拔修正方法，解决了目前直流无线电干扰海拔修正方法套用交流线路无线电干扰海拔修正结论，无试验依据的弊端。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种直流输电线路无线电干扰海拔修正方法，包括以下步骤：
1)高压直流输电线路导线表面电场强度E；
2)根据所述导线表面电场强度计算任意海拔高度h的直流输电线路无线电干扰相对0m海拔的增加量ΔRI；
3)以0m海拔直流输电线路0.5MHz无线电干扰值RI0为基准，计算海拔高度h处输电线路0.5MHz无线电干扰RIh；
所述步骤2)中的增加量ΔRI通过下式确定：
ΔRI＝kRI/[1+ea(h-b)]
式中，a、b均为常数，kRI为修正系数；
所述修正系数kRI通过下式确定：
kRI＝β3E3+β2E2+β1E+β0
其中，β3、β2、β1和β0均为根据两个海拔不同电压下的无线电干扰试验结果得到的常数。
所述步骤1)中的导线表面电场强度E根据高压直流输电线路导线参数和线路结构参数，应用逐次镜像法或有限元法计算。
所述步骤3)中的无线电干扰RI0通过理论计算或现场测试得到。
所述无线电干扰RIh通过下式确定：
RIh＝RI0+ΔRI。
根据不同的输电线路导线型式，所述常数a和b取值有所不同，对于我国的高压直流输电线路导线型式，a的取值范围为-0.7×10-3～-1.6×10-3，b的取值范围为4500～5500。
和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果
1、本发明技术方案基于0～4300m多个海拔高度下的试验得出，解决了目前直流无线电干扰海拔修正方法套用交流线路修正结论，无试验依据的弊端；
2、本发明技术方案的试验中考虑了不同导线型式和不同导线表面场强，适用范围更广；
3、本发明技术方案可方便准确地计算高海拔高压直流线路的无线电干扰水平；
4、本发明技术方案为我国高海拔直流输电线路设计提供了技术依据,能更好的满足在高海拔地区建设输电线路时的环境保护要求。
附图说明
图1为本发明实施例的系数kRI与导线表面电场强度E的关系曲线示意图；
图2为本发明实施例的在导线表面场强25.4kV/cm时，直流模拟试验线段无线电干扰实测值与本发明推荐的修正方法的结果对比示意图；
图3为本发明实施例的在导线表面场强27.6kV/cm时，直流模拟试验线段无线电干扰实测值与本发明推荐的修正方法的结果对比示意图；
图4为本发明实施例推荐的无线电干扰海拔修正方法与国外推荐方法的结果对比示意图；
图5为本发明技术方案的方法流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。
实施例1：
本例的发明提供一种直流输电线路无线电干扰海拔修正方法，针对高海拔地区高压直流输电线路无线电干扰预测计算问题，可方便准确地计算高海拔高压直流线路的无线电干扰水平。
本发明技术方案的方法具体步骤如图5所示为：
(1)计算输电线路导线表面电场强度
根据高压直流输电线路导线参数和线路结构参数，应用逐次镜像法或有限元法计算导线表面电场强度E。
(2)计算无线电干扰海拔修正量
计算任意海拔高度h(单位为m)的直流输电线路0.5MHz无线电干扰相对0m海拔的增加量ΔRI，ΔRI＝kRI/[1+ea(h-b)]，式中，a、b均为常数。kRI为与导线表面电场强度E有关的变量，kRI＝β3E3+β2E2+β1E+β0，β3、β2、β1、β0均为根据试验结果得到的常数。
β3、β2、β1、β0的获取方法为：对两处不同海拔下的直流线路施加一组电压，在不同的导线表面场强E下，通过0.5MHz无线电干扰测量结果可反推计算得到一组kRI，通过最小二乘拟合，可以得到β3、β2、β1、β0的取值。
(3)计算不同海拔高度直流输电线路无线电干扰水平
以0m海拔直流输电线路0.5MHz无线电干扰计算值或试验值RI0为基准，海拔高度h处输电线路无线电干扰RIh可用下式计算
RIh＝RI0+ΔRI
下面以国家电网公司位于北京和西藏的四处不同海拔直流模拟试验线段的无线电干扰试验结果。
四处直流模拟试验线段分别位于北京昌平区、西藏察隅县、西藏工布江达县和西藏当雄县，海拔高度分别为50m、1700m、3400m和4300m，试验线段均架设相同型式的4×95mm2导线，线路长度均为100m。在试验线段上对双极导线施加直流电压，测量不同海拔试验线段下的无线电干扰，并将测试结果与本发明推荐的方法进行比较。
试验中，试验电压取值分别为±230kV和±250kV，根据线路结构与导线参数，应用逐次镜像法计算得到对电压下的导线表面场强分别25.4kV/cm和27.6kV/cm，根据附图1给出的kRI与导线表面场强的对应关系，可以求得kRI的值分别为33.7和29.4。根据不同的输电线路导线型式，所述常数a的取值范围为-0.7×10-3～-1.6×10-3，所述常数b的取值范围为4500～5500。a、b的取值是通过四处不同海拔高度直流输电线路下测量得到的0.5MHz无线电干扰数据反推得到的，对于不同的导线型式，由于在不同海拔区间的0.5MHz无线电干扰海拔增加量不同，a、b的取值也会发生变化。
对于4×95mm2导线，根据不同海拔试验结果通过反推计算，推荐常数a和b的取值分别为-0.0011和5000，应用该计算公式可以计算得到不同海拔高度下无线电干扰相对零海拔的增加量。根据零海拔的无线电干扰试验结果，在±230kV和±250kV电压下0.5MHz无线电干扰测量统计平均值分别为50.5dB(μV/m)和53.6dB(μV/m))，在该值基础上加上前述无线电干扰海拔增加量，可以得出不同海拔高度下的无线电干扰水平。图2和图3分别给出了施加电压分别为±230kV和±250kV时根据本发明推荐方法计算得到的0.5MHz无线电干扰海拔修正曲线与实测值的对比。
由图中可以看出，采用本发明提出的无线电干扰海拔修正方法，可较为准确的预测在不同海拔下无线电干扰水平，并且能够客观反映直流线路无线电干扰随海拔增加呈现出的非线性增长变化趋势。
图4以±500kV直流线路为例，给出了本发明推荐的无线电干扰海拔修正方法与国外ERPI所推荐方法的对比。可以看出，对于±500kV直流线路，应用本发明提出的直流线路无线电干扰海拔修正公式预测得到的无线电干扰随海拔增加量比按美国EPRI公式预测的小，以海拔0m到4300m为例，按本报告公式预测的无线电干扰增加量为9.8dB(μV/m)，仅为按美国EPRI公式预测值[14.3dB(μV/m)]的68％。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (5)
1.一种直流输电线路无线电干扰海拔修正方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)计算高压直流输电线路导线表面电场强度E；
2)根据所述导线表面电场强度计算任意海拔高度h的直流输电线路无线电干扰相对0m海拔的增加量ΔRI；
3)以0m海拔直流输电线路0.5MHz无线电干扰值RI0为基准，计算海拔高度h处输电线路0.5MHz无线电干扰RIh
所述步骤2)中的增加量ΔRI通过下式确定：
ΔRI＝kRI/[1+ea(h-b)]
式中，a、b均为常数，kRI为修正系数；
所述修正系数kRI通过下式确定：
kRI＝β3E3+β2E2+β1E+β0
其中，β3、β2、β1和β0均为根据两个海拔不同电压下的无线电干扰试验结果得到的常数。
2.如权利要求1所述的一种直流输电线路无线电干扰海拔修正方法，其特征在于：所述步骤1)中的导线表面电场强度E根据高压直流输电线路导线参数和线路结构参数，应用逐次镜像法或有限元法计算。
3.如权利要求1所述的一种直流输电线路无线电干扰海拔修正方法，其特征在于：所述步骤3)中的无线电干扰RI0通过理论计算或现场测试得到。
4.如权利要求3所述的一种直流输电线路无线电干扰海拔修正方法，其特征在于：所述无线电干扰RIh通过下式确定：
RIh＝RI0+ΔRI。
5.如权利要求1所述的一种直流输电线路无线电干扰海拔修正方法，其特征在于：根据不同的输电线路导线型式，所述常数a的取值范围为-0.7×10-3～-1.6×10-3，所述常数b的取值范围为4500～5500。
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