CN109031062B - 杆塔间隙操作冲击电压下50%放电电压计算方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算方法，适用于特高压直流输电系统，包括：获取所述特高压直流输电系统中导线和杆塔之间的第一间隙路径上的若干个第一数据点，获取每一所述第一数据点的电位；获取杆塔间隙放电模型中模拟导线到竖直棒之间的第二间隙路径上的若干个第二数据点，获取在竖直棒不同高度下每一第二数据点的电位；根据第一数据点的电位和第二数据点的电位，计算导线‑杆塔的电位分布与模拟导线‑竖直棒的电位分布之间的判定系数；计算杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压。本发明还公开了一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算系统。能有效模拟导线‑杆塔间隙放电电压的过程，节省时间和降低成本。

Description

杆塔间隙操作冲击电压下50%放电电压计算方法和系统

技术领域

本发明涉及特高压直流输电系统领域，尤其涉及一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算方法和系统。

背景技术

为了确保输电线路在长期工作电压及偶然的操作冲击电压和雷电冲击电压下安全运行，输电线路导线-杆塔间隙需要保证具有足够的绝缘强度。

导线-杆塔间隙绝缘强度主要通过50％放电电压进行表征。在所述特高压直流输电系统中，所述杆塔和所述导线之间有空气间隙，所述空气间隙是以空气作为绝缘介质的。空气放电的特点之一是击穿电压具有一定的分散性，在一定程度上具有一定的概率分布特征，需要从统计的观点进行考察。所述50％放电电压就是以统计的观点表达某一空气间隙耐受操作冲击电压的性能，通过选定某一固定幅值的操作冲击电压，多次施加到一个空气间隙上，当该间隙被击穿的概率为50％时(即有50％的次数间隙被击穿)，则所选定的电压即为该间隙的50％放电电压。 50％放电电压与空气间隙距离长度具有较强的对应关系，是间隙放电特性的重要表征参量。

不同类型电压下导线-杆塔间隙的50％放电电压具有不同的特征。根据目前研究结果，对于特高压直流输电线路来说，对导线-杆塔间隙起决定性的电压类型是操作冲击电压。因此，获得特高压直流输电线路导线-杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压具有十分重要的意义。

目前，获得特高压直流输电线路导线-杆塔间隙50％放电电压的方法主要是通过模拟试验。即在试验室对输电线路杆塔、导线进行1：1模拟。对导线施加不同幅度的操作冲击电压，记录间隙的闪络情况。但是由于特高压输电线路杆塔高、塔头尺寸大、导线分裂数多、绝缘子串长度长、片数多、吨位大等原因，导致在试验室进行模拟需要耗费大量的人力、物力以及时间。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算方法和系统，能有效模拟导线-杆塔间隙放电电压的过程，节省时间和降低成本。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算方法，包括：

获取所述特高压直流输电系统中导线和杆塔之间的第一间隙路径上的若干个第一数据点，获取每一所述第一数据点的电位；

获取杆塔间隙放电模型，所述杆塔间隙放电模型包括模拟导线、竖直棒和平面导体，所述模拟导线到所述竖直棒之间的第二间隙路径与所述第一间隙路径相等；

获取所述第二间隙路径上的若干个第二数据点，获取在所述竖直棒不同高度下每一所述第二数据点的电位；其中，所述第一数据点的个数与所述第二数据点的个数相等；

根据所述第一数据点的电位和所述第二数据点的电位，计算导线-杆塔的电位分布与在所述竖直棒不同高度下模拟导线-竖直棒的电位分布之间的判定系数，根据所述判定系数确定所述竖直棒的最佳高度；

根据所述竖直棒的最佳高度计算所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下 50％放电电压，所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压即为所述特高压直流输电系统的操作冲击电压下50％放电电压。

与现有技术相比，本发明公开的杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算方法，首先获取所述特高压直流输电系统中导线和杆塔之间的第一间隙路径上的若干个第一数据点，获取每一所述第一数据点的电位，再获取杆塔间隙放电模型中模拟导线到竖直棒之间的第二间隙路径上的若干个第二数据点，并获取在竖直棒不同高度下每一第二数据点的电位；然后根据第一数据点的电位和第二数据点的电位，计算导线-杆塔的电位分布与模拟导线-竖直棒的电位分布之间的判定系数，并根据所述判定系数确定所述竖直棒的最佳高度；最后根据所述竖直棒的最佳高度计算杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压。解决了现有技术由于特高压输电线路杆塔高、塔头尺寸大、导线分裂数多、绝缘子串长度长、片数多、吨位大等原因，导致在试验室进行模拟需要耗费大量的人力、物力以及时间的问题。能有效模拟导线-杆塔间隙放电电压的过程，节省时间和降低成本。

作为上述方案的改进，所述根据所述第一数据点的电位和所述第二数据点的电位，计算导线-杆塔的电位分布与在所述竖直棒不同高度下模拟导线-竖直棒的电位分布之间的判定系数，包括：

计算所述第一数据点的电位的平均值VCT_AVG：

其中，i＝1,2,…,n；n为所述第一数据点的个数；VCT_i为第i个所述第一数据点的电位；

计算所述第一数据点的电位的总平方和SS_tot：

计算所述第一数据点的电位和所述第二数据点的电位的残差平方和SS_res：

其中，i＝1,2,…,n；VCT_i为第i个所述第二数据点的电位；

计算所述判定系数R²:

作为上述方案的改进，所述根据所述判定系数确定所述竖直棒的最佳高度，包括：

取所述判定系数为最大值时对应的所述竖直棒的高度为最佳高度。

作为上述方案的改进，所述根据所述竖直棒的最佳高度计算所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压，包括：

U＝K_CR*500*d^0.6 公式(5)；

其中，U为所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压；K_CR为所述模拟导线与所述竖直棒的间隙系数；K_CP所述模拟导线与所述平面导体的间隙系数，一般取1.15；H_R为所述竖直棒的高度；H_CR为所述导线与所述平面导体之间的距离；N为导线分裂子导线数目，一般为6；d为所述第二间隙路径。

为实现上述目的，本发明实施例还提供了一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算系统，适用于特高压直流输电系统，包括：

第一数据点电位获取单元，用于获取所述特高压直流输电系统中导线和杆塔之间的第一间隙路径上的若干个第一数据点，获取每一所述第一数据点的电位；

杆塔间隙放电模型获取单元，用于获取杆塔间隙放电模型，所述杆塔间隙放电模型包括模拟导线、竖直棒和平面导体，所述模拟导线到所述竖直棒之间的第二间隙路径与所述第一间隙路径相等；

第二数据点电位获取单元，用于获取所述第二间隙路径上的若干个第二数据点，获取在所述竖直棒不同高度下每一所述第二数据点的电位；其中，所述第一数据点的个数与所述第二数据点的个数相等；

判定系数获取单元，用于根据所述第一数据点的电位和所述第二数据点的电位，计算导线-杆塔的电位分布与在所述竖直棒不同高度下模拟导线-竖直棒的电位分布之间的判定系数；

竖直棒最佳高度确定单元，用于根据所述判定系数确定所述竖直棒的最佳高度；

放电电压计算单元，用于根据所述竖直棒的最佳高度计算所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压，所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下 50％放电电压即为所述特高压直流输电系统的操作冲击电压下50％放电电压。

与现有技术相比，本发明公开的杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算系统，首先获取所述特高压直流输电系统中导线和杆塔之间的第一间隙路径上的若干个第一数据点，通过第一数据点电位获取单元获取每一所述第一数据点的电位，再获取杆塔间隙放电模型中模拟导线到竖直棒之间的第二间隙路径上的若干个第二数据点，第二数据点电位获取单元获取在竖直棒不同高度下每一第二数据点的电位；然后判定系数获取单元根据第一数据点的电位和第二数据点的电位，计算导线-杆塔的电位分布与模拟导线-竖直棒的电位分布之间的判定系数，竖直棒最佳高度确定单元根据所述判定系数确定所述竖直棒的最佳高度；最后放电电压计算单元根据所述竖直棒的最佳高度计算杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压。解决了现有技术由于特高压输电线路杆塔高、塔头尺寸大、导线分裂数多、绝缘子串长度长、片数多、吨位大等原因，导致在试验室进行模拟需要耗费大量的人力、物力以及时间的问题。能有效模拟导线-杆塔间隙放电电压的过程，节省时间和降低成本。

作为上述方案的改进，所述判定系数获取单元用于：

计算所述第一数据点的电位的平均值VCT_AVG：

其中，i＝1,2,…,n；n为所述第一数据点的个数；VCT_i为第i个所述第一数据点的电位；

计算所述第一数据点的电位的总平方和SS_tot：

计算所述第一数据点的电位和所述第二数据点的电位的残差平方和SS_res：

其中，i＝1,2,…,n；VCT_i为第i个所述第二数据点的电位；

计算所述判定系数R²:

作为上述方案的改进，所述竖直棒最佳高度确定单元用于取所述判定系数为最大值时对应的所述竖直棒的高度为最佳高度。

作为上述方案的改进，所述放电电压计算单元包括：

U＝K_CR*500*d^0.6 公式(5)；

其中，U为所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压；K_CR为所述模拟导线与所述竖直棒的间隙系数；K_CP所述模拟导线与所述平面导体的间隙系数，一般取1.15；H_R为所述竖直棒的高度；H_CR为所述导线与所述平面导体之间的距离；N为导线分裂子导线数目，一般为6；d为所述第二间隙路径。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算方法中杆塔和导线的三维示意图；

图3是本发明实施例提供的一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算方法中杆塔和导线的平面示意图；

图4是本发明实施例提供的一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算方法中第一数据点的电位分布示意图；

图5是本发明实施例提供的一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算方法中杆塔间隙放电模型的三维示意图；

图6是本发明实施例提供的一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算方法中杆塔间隙放电模型的平面示意图；

图7是本发明实施例提供的一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算方法中在不同竖直棒的高度下第二数据点的电位分布示意图；

图8是本发明实施例提供的一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算方法中竖直棒的高度与判定系数的关系示意图；

图9是本发明实施例提供的一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算系统的结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

值得说明的是，本发明实施例所述的判定系数R²是基于回归分析基础上的，可用于比较两组数据的相似程度。该值的取值范围为0≦R²≦1，值越接近1，说明两组数据的相似程度越高。通过搭建与所述特高压直流输电系统中所述导线和所述杆塔的空气间隙距离相同的杆塔间隙放电模型，目的在于模拟所述特高压直流输电系统的放电情况。在确定好所述杆塔间隙放电模型中竖直棒的最佳高度时，则此时的所述杆塔间隙放电模型与所述特高压直流输电系统具有相同的放电情况，从而通过计算所述杆塔间隙放电模型中所述竖直棒和所述模拟导线之间的空气间隙的放电情况即可得到所述特高压直流输电系统中所述杆塔与所述导线之间的空气间隙的放电情况。在后续检测所述特高压直流输电系统中所述杆塔与所述导线的空气间隙的放电情况时，均可使用所述杆塔间隙放电模型来检测。从而解决了现有技术由于特高压输电线路杆塔高、塔头尺寸大、导线分裂数多、绝缘子串长度长、片数多、吨位大等原因，导致在试验室进行模拟需要耗费大量的人力、物力以及时间的问题。能有效模拟导线-杆塔间隙放电电压的过程，节省时间和降低成本。

实施例一

参见图1，图1是本发明实施例提供的一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算方法的流程图；

S1、获取所述特高压直流输电系统中导线和杆塔之间的第一间隙路径上的若干个第一数据点，获取每一所述第一数据点的电位；

S2、获取杆塔间隙放电模型，所述杆塔间隙放电模型包括模拟导线、竖直棒和平面导体，所述模拟导线到所述竖直棒之间的第二间隙路径与所述第一间隙路径相等；

S3、获取所述第二间隙路径上的若干个第二数据点，获取在所述竖直棒不同高度下每一所述第二数据点的电位；其中，所述第一数据点的个数与所述第二数据点的个数相等；

S4、根据所述第一数据点的电位和所述第二数据点的电位，获取导线-杆塔的电位分布与在所述竖直棒不同高度下模拟导线-竖直棒的电位分布之间的判定系数，根据所述判定系数确定所述竖直棒的最佳高度；

S5、根据所述竖直棒的最佳高度计算所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压，所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压即为所述特高压直流输电系统的操作冲击电压下50％放电电压。

具体的，在步骤S1中，参见图2和图3，所述特高压直流输电系统包括所述导线和所述杆塔，所述导线到所述杆塔的水平距离即为所述第一间隙路径。获取所述第一间隙路径上的若干个第一数据点，将所述第一数据点构建成数据组[X1, X2,…,Xn]，每个值表示所述第一间隙路径上某个第一数据点距离杆塔的距离占整个所述第一间隙路径的百分比，比如X1＝1％，X2＝2％，Xn＝100％。获取所述第一数据点的电位，则与数据组[X1,X2,…,Xn]对应的所述第一数据点的电位为 [VCT₁,VCT₂,…,VCT_n]，此时，参见图4，图4是本发明实施例提供的一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算方法中第一数据点的电位分布示意图，VCT_i为第i个所述第一数据点的电位；i＝1,2,…,n；n为所述第一数据点的个数。

具体的，在步骤S2中，参见图5和图6，预先搭建与所述导线和所述杆塔对应的所述杆塔间隙放电模型，其中所述导线与所述模拟导线对应，所述杆塔与所述竖直棒对应，H_R为所述竖直棒的高度；H_CR为所述导线与所述平面导体之间的距离；d为所述第二间隙路径，其中，所述第二间隙路径与所述第一间隙路径相等。

具体的，在步骤S3中，获取所述第二间隙路径上的若干个第二数据点，所述第二数据点的获取个数和位置与所述第一数据点相同，此时所述第二数据点构建成的数据组即为[X1,X2,…,Xn]，此时每个值表示所述第二间隙路径上某个第二数据点距离所述竖直棒的距离占整个所述第二间隙路径的百分比，比如 X1＝1％，X2＝2％，Xn＝100％。获取所述第二数据点的电位，则与数据组[X1,X2,…, Xn]对应的所述第二数据点的电位为[VCR₁,VCR₂,…,VCR_n](因所述竖直棒的高度不确定，此时所述第二数据点的电位与所述第一数据点的电位并不相同)，此时，参见图7，图7是本发明实施例提供的一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算方法中在不同竖直棒的高度下第二数据点的电位分布示意图；VCR_i为第i 个所述第一数据点的电位；i＝1,2,…,n；n为所述第二数据点的个数。

具体的，在步骤S4中，根据所述第一数据点的电位和所述第二数据点的电位，计算导线-杆塔的电位分布与在所述竖直棒不同高度下模拟导线-竖直棒的电位分布之间的判定系数，具体包括：

计算所述第一数据点的电位的平均值VCT_AVG：

其中，i＝1,2,…,n；n为所述第一数据点的个数；VCT_i为第i个所述第一数据点的电位；

计算所述第一数据点的电位的总平方和SS_tot：

计算所述第一数据点的电位和所述第二数据点的电位的残差平方和SS_res：

其中，i＝1,2,…,n；VCT_i为第i个所述第二数据点的电位；

计算所述判定系数R²:

参见图8，图8是本发明实施例提供的一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算方法中竖直棒的高度与判定系数的关系示意图；由公式(1)～(4) 得到所述判定系数R²与所述竖直棒的高度H_R之间的关系。由图8可以看出所述判定系数R²值的最大值最接近1，此时所述判定系数R²对应所述竖直棒的高度H_R为 1.18m，即H_R＝1.18m。

计算操作冲击电压下50％放电电压采用的模拟导线-竖直棒的间隙结构中所述竖直棒的高度H_R＝1.8m；此时测量所述第一间隙路为所述8.3m，则所述第二间隙路径d＝8.3m；所述模拟导线与所述平面导体之间的距离H_CR＝9.48m。

具体的，在步骤S5中，根据所述竖直棒的最佳高度计算所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压，所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压即为所述特高压直流输电系统的操作冲击电压下50％放电电压。包括：

U＝K_CR*500*d^0.6 公式(5)；

其中，U为所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压；K_CR为所述模拟导线与所述竖直棒的间隙系数；K_CP所述模拟导线与所述平面导体的间隙系数，一般取1.15；H_R为所述竖直棒的高度；H_CR为所述导线与所述平面导体之间的距离；N为导线分裂子导线数目，一般为6；d为所述第二间隙路径。

根据公式(6)能够得到所述模拟导线与所述竖直棒的间隙系数K_CR的值。通过公式(5)～(6)即可求出所述杆塔间隙放电模型中所述竖直棒和所述模拟导线之间的空气间隙的操作冲击电压下50％放电电压U，所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压U即为所述特高压直流输电系统中所述杆塔与所述导线之间的空气间隙的操作冲击电压下50％放电电压。

具体实施时，首先获取所述特高压直流输电系统中导线和杆塔之间的第一间隙路径上的若干个第一数据点，计算每一所述第一数据点的电位，再获取杆塔间隙放电模型中模拟导线到竖直棒之间的第二间隙路径上的若干个第二数据点，调节竖直棒的高度，计算在竖直棒不同高度下每一第二数据点的电位；然后根据第一数据点的电位和第二数据点的电位，计算导线-杆塔的电位分布与模拟导线-竖直棒的电位分布之间的判定系数，并根据所述判定系数确定所述竖直棒的最佳高度；最后根据所述竖直棒的最佳高度计算杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压。

与现有技术相比，本发明公开的杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算方法，解决了现有技术由于特高压输电线路杆塔高、塔头尺寸大、导线分裂数多、绝缘子串长度长、片数多、吨位大等原因，导致在试验室进行模拟需要耗费大量的人力、物力以及时间的问题。能有效模拟导线-杆塔间隙放电电压的过程，节省时间和降低成本。

实施例二

参见图9，图9是本发明实施例提供的一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算系统的结构示意图，包括：

第一数据点电位获取单元1，用于获取所述特高压直流输电系统中导线和杆塔之间的第一间隙路径上的若干个第一数据点，获取每一所述第一数据点的电位；

杆塔间隙放电模型获取单元2，用于获取杆塔间隙放电模型，所述杆塔间隙放电模型包括模拟导线、竖直棒和平面导体，所述模拟导线到所述竖直棒之间的第二间隙路径与所述第一间隙路径相等；

第二数据点电位获取单元3，用于获取所述第二间隙路径上的若干个第二数据点，获取在所述竖直棒不同高度下每一所述第二数据点的电位；其中，所述第一数据点的个数与所述第二数据点的个数相等；

判定系数获取单元4，用于根据所述第一数据点的电位和所述第二数据点的电位，计算导线-杆塔的电位分布与在所述竖直棒不同高度下模拟导线-竖直棒的电位分布之间的判定系数；

竖直棒最佳高度确定单元5，用于根据所述判定系数确定所述竖直棒的最佳高度；

放电电压计算单元6，用于根据所述竖直棒的最佳高度计算所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压，所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压即为所述特高压直流输电系统的操作冲击电压下50％放电电压。

具体的，参见图2和图3，所述特高压直流输电系统包括所述导线和所述杆塔，所述导线到所述杆塔的水平距离即为所述第一间隙路径。所述第一数据点电位获取单元1获取所述第一间隙路径上的若干个第一数据点，将所述第一数据点构建成数据组[X1,X2,…,Xn]，每个值表示所述第一间隙路径上某个第一数据点距离杆塔的距离占整个所述第一间隙路径的百分比，比如X1＝1％，X2＝2％， Xn＝100％。所述第一数据点电位获取单元1获取所述第一数据点的电位，则与数据组[X1,X2,…,Xn]对应的所述第一数据点的电位为[VCT₁,VCT₂,…,VCT_n]，此时，参见图4，图4是本发明实施例提供的一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算方法中第一数据点的电位分布示意图，VCT_i为第i个所述第一数据点的电位；i＝1,2,…,n；n为所述第一数据点的个数。

具体的，参见图5和图6，所述杆塔间隙放电模型获取单元2获取预先搭建的与所述导线和所述杆塔对应的所述杆塔间隙放电模型，其中所述导线与所述模拟导线对应，所述杆塔与所述竖直棒对应，H_R为所述竖直棒的高度；H_CR为所述导线与所述平面导体之间的距离；d为所述第二间隙路径，其中，所述第二间隙路径与所述第一间隙路径相等。

具体的，所述第二数据点电位获取单元3获取所述第二间隙路径上的若干个第二数据点，所述第二数据点的获取个数和位置与所述第一数据点相同，此时所述第二数据点构建成的数据组即为[X1,X2,…,Xn]，此时每个值表示所述第二间隙路径上某个第二数据点距离所述竖直棒的距离占整个所述第二间隙路径的百分比，比如X1＝1％，X2＝2％，Xn＝100％。所述第二数据点电位获取单元3获取所述第二数据点的电位，则与数据组[X1,X2,…,Xn]对应的所述第二数据点的电位为[VCR₁,VCR₂,…,VCR_n](因所述竖直棒的高度不确定，此时所述第二数据点的电位与所述第一数据点的电位并不相同)，此时，参见图7，图7是本发明实施例提供的一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算方法中在不同竖直棒的高度下第二数据点的电位分布示意图；VCR_i为第i个所述第一数据点的电位； i＝1,2,…,n；n为所述第二数据点的个数。

具体的，所述判定系数获取单元4根据所述第一数据点的电位和所述第二数据点的电位，计算导线-杆塔的电位分布与在所述竖直棒不同高度下模拟导线-竖直棒的电位分布之间的判定系数，具体包括：

计算所述第一数据点的电位的平均值VCT_AVG：

其中，i＝1,2,…,n；n为所述第一数据点的个数；VCT_i为第i个所述第一数据点的电位；

计算所述第一数据点的电位的总平方和SS_tot：

计算所述第一数据点的电位和所述第二数据点的电位的残差平方和SS_res：

其中，i＝1,2,…,n；VCT_i为第i个所述第二数据点的电位；

计算所述判定系数R²:

参见图8，图8是本发明实施例提供的一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算方法中竖直棒的高度与判定系数的关系示意图；由公式(1)～(4) 得到所述判定系数R²与所述竖直棒的高度H_R之间的关系。由图8可以看出所述判定系数R²值的最大值最接近1，此时所述竖直棒最佳高度确定单元5确定所述判定系数R²对应所述竖直棒的高度H_R为1.18m，即H_R＝1.18m。

计算操作冲击电压下50％放电电压采用的模拟导线-竖直棒的间隙结构中所述竖直棒的高度H_R＝1.8m；此时测量所述第一间隙路为所述8.3m，则所述第二间隙路径d＝8.3m；所述模拟导线与所述平面导体之间的距离H_CR＝9.48m。

具体的，所述放电电压计算单元6根据所述竖直棒的最佳高度计算所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压，所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压即为所述特高压直流输电系统的操作冲击电压下50％放电电压。包括：

U＝K_CR*500*d^0.6 公式(5)；

其中，U为所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压；K_CR为所述模拟导线与所述竖直棒的间隙系数；K_CP所述模拟导线与所述平面导体的间隙系数，一般取1.15；H_R为所述竖直棒的高度；H_CR为所述导线与所述平面导体之间的距离；N为导线分裂子导线数目，一般为6；d为所述第二间隙路径。

根据公式(6)能够得到所述模拟导线与所述竖直棒的间隙系数K_CR的值。通过公式(5)～(6)即可求出所述杆塔间隙放电模型中所述竖直棒和所述模拟导线之间的空气间隙的操作冲击电压下50％放电电压U，所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压U即为所述特高压直流输电系统中所述杆塔与所述导线之间的空气间隙的操作冲击电压下50％放电电压。

具体实施时，首先获取所述特高压直流输电系统中导线和杆塔之间的第一间隙路径上的若干个第一数据点，通过第一数据点电位获取单元1获取每一所述第一数据点的电位，再获取杆塔间隙放电模型中模拟导线到竖直棒之间的第二间隙路径上的若干个第二数据点，第二数据点电位获取单元3获取在竖直棒不同高度下每一第二数据点的电位；然后判定系数获取单元4根据第一数据点的电位和第二数据点的电位，计算导线-杆塔的电位分布与模拟导线-竖直棒的电位分布之间的判定系数，竖直棒最佳高度确定单元5根据所述判定系数确定所述竖直棒的最佳高度；最后放电电压计算单元6根据所述竖直棒的最佳高度计算杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压。

与现有技术相比，本发明公开的杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算系统，解决了现有技术由于特高压输电线路杆塔高、塔头尺寸大、导线分裂数多、绝缘子串长度长、片数多、吨位大等原因，导致在试验室进行模拟需要耗费大量的人力、物力以及时间的问题。能有效模拟导线-杆塔间隙放电电压的过程，节省时间和降低成本。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算方法，其特征在于，适用于特高压直流输电系统，包括：

获取所述特高压直流输电系统中导线和杆塔之间的第一间隙路径上的若干个第一数据点，获取每一所述第一数据点的电位；

获取杆塔间隙放电模型，所述杆塔间隙放电模型包括模拟导线、竖直棒和平面导体，所述模拟导线到所述竖直棒之间的第二间隙路径与所述第一间隙路径相等；

获取所述第二间隙路径上的若干个第二数据点，获取在所述竖直棒不同高度下每一所述第二数据点的电位；其中，所述第一数据点的个数与所述第二数据点的个数相等；

根据所述第一数据点的电位和所述第二数据点的电位，计算导线-杆塔的电位分布与在所述竖直棒不同高度下模拟导线-竖直棒的电位分布之间的判定系数，根据所述判定系数确定所述竖直棒的最佳高度；

根据所述竖直棒的最佳高度计算所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压，所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压即为所述特高压直流输电系统的操作冲击电压下50％放电电压；

其中，所述根据所述第一数据点的电位和所述第二数据点的电位，计算导线-杆塔的电位分布与在所述竖直棒不同高度下模拟导线-竖直棒的电位分布之间的判定系数，包括：

计算所述第一数据点的电位的平均值VCT_AVG：

其中，i＝1,2,…,n；n为所述第一数据点的个数；VCT_i为第i个所述第一数据点的电位；

计算所述第一数据点的电位的总平方和SS_tot：

计算所述第一数据点的电位和所述第二数据点的电位的残差平方和SS_res：

其中，i＝1,2,…,n；VCT_i为第i个所述第二数据点的电位；

计算所述判定系数R²:

其中，所述根据所述竖直棒的最佳高度计算所述杆塔间隙操作冲击电压下50％放电模型的放电电压，包括：

U＝K_CR*500*d^0.6 公式(5)；

其中，U为所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压；K_CR为所述模拟导线与所述竖直棒的间隙系数；K_CP所述模拟导线与所述平面导体的间隙系数，一般取1.15；H_R为所述竖直棒的高度；H_CR为所述导线与所述平面导体之间的距离；N为导线分裂子导线数目，一般为6；d为所述第二间隙路径。

2.如权利要求1所述的杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算方法，其特征在于，所述根据所述判定系数确定所述竖直棒的最佳高度，包括：

取所述判定系数为最大值时对应的所述竖直棒的高度为最佳高度。

3.一种杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算系统，其特征在于，适用于特高压直流输电系统，包括：

第一数据点电位获取单元，用于获取所述特高压直流输电系统中导线和杆塔之间的第一间隙路径上的若干个第一数据点，获取每一所述第一数据点的电位；

杆塔间隙放电模型获取单元，用于获取杆塔间隙放电模型，所述杆塔间隙放电模型包括模拟导线、竖直棒和平面导体，所述模拟导线到所述竖直棒之间的第二间隙路径与所述第一间隙路径相等；

第二数据点电位获取单元，用于获取所述第二间隙路径上的若干个第二数据点，获取在所述竖直棒不同高度下每一所述第二数据点的电位；其中，所述第一数据点的个数与所述第二数据点的个数相等；

判定系数获取单元，用于根据所述第一数据点的电位和所述第二数据点的电位，计算导线-杆塔的电位分布与在所述竖直棒不同高度下模拟导线-竖直棒的电位分布之间的判定系数；

竖直棒最佳高度确定单元，用于根据所述判定系数确定所述竖直棒的最佳高度；

放电电压计算单元，用于根据所述竖直棒的最佳高度计算所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压，所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压即为所述特高压直流输电系统的操作冲击电压下50％放电电压；

其中，所述判定系数获取单元用于：

计算所述第一数据点的电位的平均值VCT_AVG：

其中，i＝1,2,…,n；n为所述第一数据点的个数；VCT_i为第i个所述第一数据点的电位；

计算所述第一数据点的电位的总平方和SS_tot：

计算所述第一数据点的电位和所述第二数据点的电位的残差平方和SS_res：

其中，i＝1,2,…,n；VCT_i为第i个所述第二数据点的电位；

计算所述判定系数R²:

所述放电电压计算单元包括：

U＝K_CR*500*d^0.6 公式(5)；

其中，U为所述杆塔间隙放电模型的操作冲击电压下50％放电电压；K_CR为所述模拟导线与所述竖直棒的间隙系数；K_CP所述模拟导线与所述平面导体的间隙系数，一般取1.15；H_R为所述竖直棒的高度；H_CR为所述导线与所述平面导体之间的距离；N为导线分裂子导线数目，一般为6；d为所述第二间隙路径。

4.如权利要求3所述的杆塔间隙操作冲击电压下50％放电电压计算系统，其特征在于，所述竖直棒最佳高度确定单元用于取所述判定系数为最大值时对应的所述竖直棒的高度为最佳高度。

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