CN110361579B - 分层土壤下输电线路两相接地周边环境安全评价系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了分层土壤下输电线路两相接地周边环境安全评价系统及方法，包括电源模块、线路模块、跨步电压测试模块、实验箱和数据分析模块；工频电源通过三相出线与线路模块连接；三相线路通过线路电阻、断线模拟器和负载变压器与三相RLC负载连接；断线模拟器包括电流传感器、高压开关、电流采集装置、开关动作判断装置、中央处理器和无线收发装置，用于模拟输电线路两相断线接地故障；跨步电压测试模块用于分层土壤下的跨步电压测量；数据分析模块负责其余模块的操作与控制，并记录相关参数。本发明能有效模拟考虑水平分层土壤下的输电线路两相断线接地故障，并可有效对跨步电压进行评估，以达到对周边环境安全评价的目的。

Description

分层土壤下输电线路两相接地周边环境安全评价系统及方法
技术领域
本发明属于电力系统接地技术领域，特别是分层土壤下输电线路两相接地周边环境安全评价系统及方法。
背景技术
配电网输电线路的两相短路接地故障对电力系统的危害很大，在发生两相接地故障时，接地点附近将会持续存在高电位和电位梯度，人走近电势区域时会在两脚之间产生电势差造成跨步电压触电事故。跨步电压对人体造成较大的危害，轻则烧伤皮肤、器官等，留下伤痕，情况严重时过大的电流会造成生命危险。由于配网线路长度的大幅增长，配网规模越来越大，穿越高密度人群的问题不可避免，配网断线等极端接地问题会表现的更加频繁。并且，分层土壤对地表电位的影响是显著的，实际中很少有均匀土壤的存在，考虑分层土壤下的跨步电压更贴合实际。所以，及时准确地检测出分层土壤下输电线路两相短路接地故障对周边环境安全隐患是十分必要的。
截至目前，国内外专家和学者针对跨步电压进行了很多研究，围绕的主要是发变电站接地网的跨步电压仿真与接地电阻测试研究，以及配电网系统运行风险评估和网架结构风险评估等，缺乏一种配电网极端接地跨步电压测试和风险评估技术。而在输电线路两相短路直接接地时，产生的工频过电压导致跨步电压测评方法将变得更加复杂，为了准确的对跨步电压进行测评，迫切需要建立一种智能测评平台，并能考虑土壤水平分层并造成线路两相断线直接接地的影响，测评周围土壤区域的跨步电压风险，并对周围环境进行安全风险评估。
发明内容
本发明的目的是提供分层土壤下输电线路两相接地周边环境安全评价系统及方法。
实现本发明目的的技术方案如下：
分层土壤下输电线路两相接地周边环境安全评价系统，包括电源模块(31)、线路模块(32)、跨步电压测试模块(33)、实验箱(22)、数据分析模块(23)；
所述电源模块(31)包括工频电源(1)、整流器(2)、逆变器(3)和变压器(4)；
所述实验箱(22)上端搭载线路模块(32)，下端搭载跨步电压测试模块(33)；
所述线路模块(32)包括A相线路(5)、B相线路(6)、C相线路(7)和三相负载(16)；三相负载(16)为RLC负载；变压器(4)的三相出线分别连接A相线路(5)、B相线路(6)和C相线路(7)的输入端；A相线路(5)包括依次连接的线路电阻一(8)、线路电阻四(12)和负载变压器(15)的A相变压单元，A相变压单元输出端连接到三相负载(16)；B相线路(6)包括线路电阻二(9)、线路电阻五(13)和负载变压器(15)的B相变压单元，线路电阻二(9)的输入端为B相线路(6)的输入端，线路电阻二(9)的输出端连接到断线模拟器B(21)的输入导线(201)，断线模拟器B(21)的输出导线(202)连接到线路电阻五(13)的输入端，线路电阻五(13)的输出端连接到B相变压单元的输入端，B相变压单元的输出端也连接到三相负载(16)；C相线路(7)包括线路电阻三(10)、线路电阻六(14)和负载变压器(15)的C相变压单元，线路电阻三(10)的输入端为C相线路(7)的输入端，线路电阻三(10)的输出端连接到断线模拟器C(11)的输入导线(101)，断线模拟器C(11)的输出导线(102)连接到线路电阻六(14)的输入端，线路电阻六(14)的输出端连接到C相变压单元的输入端，C相变压单元的输出端也连接到三相负载(16)；
所述断线模拟器C(11)包括电流传感器一(104)、电流传感器二(105)、电流传感器三(106)、高压开关一(107)、高压开关二(108)、高压开关三(109)、电流采集装置(113)、开关动作判断装置(114)、中央处理器(115)和无线收发装置(116)；断线模拟器C(11)的输入导线(101)、输出导线(102)和接地导线(103)分别连接到高压开关一(107)、高压开关二(108)和高压开关三(109)的输入端，高压开关一(107)、高压开关二(108)和高压开关三(109)的输出端相互连接；电流传感器一(104)、电流传感器二(105)和电流传感器三(106)分别套装在断线模拟器C(11)的输入导线(101)、输出导线(102)和接地导线(103)上，其输出端均连接到电流采集装置(113)；高压开关一(107)、高压开关二(108)和高压开关三(109)还分别装有控制其开关闭合或断开的继电器一(110)、继电器二(111)和继电器三(112)，继电器一(110)、继电器二(111)和继电器三(112)均连接到开关动作判断装置(114)；电流采集装置(113)和开关动作判断装置(114)连接到中央处理器(115)，中央处理器(115)通过无线收发装置(116)连接到数据分析模块(23)；
所述断线模拟器B(21)包括电流传感器四(204)、电流传感器五(205)、电流传感器六(206)、高压开关四(207)、高压开关五(208)、高压开关六(209)、电流采集装置B(213)、开关动作判断装置B(214)、中央处理器B(215)和无线收发装置B(216)；断线模拟器B(21)的输入导线B(201)、输出导线B(202)和接地导线B(203)分别连接到高压开关四(207)、高压开关五(208)和高压开关六(209)的输入端，高压开关四(207)、高压开关五(208)和高压开关六(209)的输出端相互连接；电流传感器四(204)、电流传感器五(205)和电流传感器六(206)分别套装在断线模拟器B(21)的输入导线B(201)、输出导线B(202)和接地导线B(203)，其输出端均连接到电流采集装置B(213)；高压开关四(207)、高压开关五(208)和高压开关六(209)还分别装有控制其开关闭合或断开的继电器四(210)、继电器五(211)和继电器六(212)，继电器四(210)、继电器五(211)和继电器六(212)均连接到开关动作判断装置B(214)；电流采集装置B(213)和开关动作判断装置B(214)连接到中央处理器B(215)，中央处理器B(215)通过无线收发装置B(216)连接到数据分析模块(23)；
所述跨步电压测试模块(33)包括第一层土壤(17)、第二层土壤(18)、第三层土壤(19)、第四层土壤(20)和电压测量机器人(58)；第一层土壤(17)、第二层土壤(18)、第三层土壤(19)和第四层土壤(20)分别由不同电阻率的土壤均匀填充，第四层土壤(20)为试验场地所在大地；第一层土壤(17)与断线模拟器C(11)的接地导线(103)、断线模拟器B(21)的接地导线B(203)紧密接触；电压测量机器人(58)位于第一层土壤(17)上，并无线连接到数据分析模块(23)。
上述评价系统的评价方法，包括以下步骤：
第一步、模拟输电线路两相断线接地故障：
设定故障电流持续时间ts；电流传感器三(106)、电流传感器六(206)分别采集接地导线C(103)、接地导线B(203)的入地电流，并分别通过无线收发装置C(116)、无线收发装置B(216)无线传输到数据分析模块(23)；通过数据分析模块(23)控制电压测量机器人(58)测量不同电压测试点的跨步电压以及电压测试点分别到接地导线C(203)、接地导线B(103)的距离；
第二步、由下式计算每个测试点跨步电压理论值Uti：
Figure BDA0002154949920000041
其中：i＝1,2,3,...,n
Figure BDA0002154949920000042
Figure BDA0002154949920000043
Figure BDA0002154949920000044
式(1)中，Uti表示第i个电压测试点的跨步电压理论计算值，riq为第i个电压测试点到接地导线的距离，当q＝1时，ri1为第i个电压测试点到接地导线B(203)的距离，当q＝2时，ri2为第i个电压测试点到接地导线C(103)的距离，n为测试点个数，Iq为所测量得到的接地导线入地电流幅值，当q＝1时，I1为所测量得到的接地导线B(203)入地电流幅值，当q＝2时，I2为所测量得到的接地导线C(103)入地电流幅值，M和L均为系数，J0(riq)为第一类零阶贝塞尔函数，Rb为人体电阻，ρ1为实验箱中第一层土壤电阻率，S为跨步距离，R0＝ρ1/(4b)为接触电阻，b为等效接地半径，m为计及接触电阻的高斯误差系数，η、λ为积分变量；式(2)、(3)中，μ1，μ2，μ3为系数，h1，h2，h3分别为第一层土壤(17)，第二层土壤(18)和第三层土壤(19)的深度；式(4)中ρl为第l层土壤的电阻率；
第三步：采用粒子群优化算法对跨步电压公式进行建模，计算出使跨步电压实测值与理论值误差最小的m值，步骤如下：
a)生成具有均匀分布的粒子和速度的初始总体，设置停止条件；
b)按照式(5)优化目标函数：
Figure BDA0002154949920000051
式(5)中，f(m)表示目标函数，Ufi表示第i个电压测试点的跨步电压实际测量值；
c)更新每个粒子的个体历史最优位置与整个群体的最优位置；
d)更新每个粒子的速度和位置；
e)若满足停止条件，则停止搜索，输出搜索结果；否则返回第b)步；
f)根据优化得出最优值m0代入以下公式(6)，为优化后的理论公式：
Figure BDA0002154949920000052
式(6)中，Ut表示优化后跨步电压的理论计算值；rq为电压测试点到接地导线的距离，当q＝1时，r1为电压测试点到接地导线B(203)的距离，当q＝2时，r2为电压测试点到接地导线C(103)的距离；
第四步：计算人体能承受的最大跨步电压限值U，并划分危险等级：
Figure BDA0002154949920000053
式(7)中，ts为故障电流持续时间，数据分析模块(23)依据(7)式计算人体能承受的最大跨步电压限值U，依据规则进行危险等级划分：当Ut<U时，为安全；当Ut≥U时，为危险。
本发明的有益效果在于：
一、能有效模拟输电线路两相断线接地点周围土壤水平分层工况；
二、能模拟输电线路两相断线接地故障，并有效测量工频下水平分层土壤的跨步电压，改善理论计算方法，并对危险等级进行评价；
三、通过上位机完成主要的操作与控制，操作方便，安全可靠，对水平多层土壤的测试具有普适性。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图。
图2是本发明的断线模拟器C的结构示意图。
图3是本发明的断线模拟器B的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步说明。包括以下步骤：
第一步：搭建一种分层土壤下配网两相接地故障跨步电压风险评估实验平台，包括电源模块、线路模块、跨步电压测试模块、实验箱和数据分析模块；
电源模块由工频220V电源、整流器、逆变器和变压器组成；工频220V电源为220V市电，整流器将单相交流电整流为直流电，逆变器将直流电逆变为三相交流电，通过变压器可以改变实验系统所需电压等级；
实验箱上端搭载了线路模块，下端搭载了跨步电压测试模块，实验箱下端面开口，其余面由透明亚克力绝缘板搭建；
变压器通过三相出线与线路模块连接，线路模块由A相线路、B相线路和C相线路组成；三相线路通过第一线路电阻、第二线路电阻、第三线路电阻，第四线路电阻、第五线路电阻、第六线路电阻，断线模拟器C，断线模拟器B，负载变压器与三相负载相连；第一线路电阻和第四线路电阻、第二线路电阻和第五线路电阻以及第三线路电阻和第六线路电阻为模拟断线点两侧导线等效电阻，负载变压器与三相负载相连；三相导线经过负载变压器降压后为三相RLC负载供电；
断线模拟器B(21)包括电流传感器四(204)、电流传感器五(205)、电流传感器六(206)、高压开关四(207)、高压开关五(208)、高压开关六(209)、电流采集装置B(213)、开关动作判断装置B(214)、中央处理器B(215)和无线收发装置B(216)；断线模拟器B(21)的输入导线B(201)、输出导线B(202)和接地导线B(203)分别连接到高压开关四(207)、高压开关五(208)和高压开关六(209)的输入端，高压开关四(207)、高压开关五(208)和高压开关六(209)的输出端相互连接；电流传感器四(204)、电流传感器五(205)和电流传感器六(206)分别套装在断线模拟器B(21)的输入导线B(201)、输出导线B(202)和接地导线B(203)，其输出端均连接到电流采集装置B(213)；高压开关四(207)、高压开关五(208)和高压开关六(209)还分别装有控制其开关闭合或断开的继电器四(210)、继电器五(211)和继电器六(212)，继电器四(210)、继电器五(211)和继电器六(212)均连接到开关动作判断装置B(214)；电流采集装置B(213)和开关动作判断装置B(214)连接到中央处理器B(215)，中央处理器B(215)通过无线收发装置B(216)连接到数据分析模块(23)；
C相的断线步骤与B相完全一致，在此不在赘述；
所述跨步电压测试模块(33)通过第一接地导线(103)和第二接地导线(203)分别与第一断线模拟器(11)和第二断线模拟器(21)相连，并由第一层土壤(17)、第二层土壤(18)、第三层土壤(19)、第四层土壤(20)和电压测量机器人(18)组成，第一接地导线(103)和第二接地导线(203)均与第一层土壤(17)紧密接触；第一层土壤(17)、第二层土壤(18)和第三层土壤(19)由均匀布置的不同电阻率的土壤填充，第四层土壤(20)为试验场地所在大地，进而模拟土壤水平分层情况；电压测量机器人(18)为远程操控可移动的真实人体比例模型，内部设有等值电阻用于模拟人体电阻和接触电阻，并分别与两脚相连，同时还具备距离传感器，因相关机器人技术已很成熟，更为具体的内部结构不再赘述；电压测量机器人(18)将在在第一层土壤(17)范围内移动，并将测量到的跨步电压和测试点分别与第一接地导线(103)和第二接地导线(203)的距离数据无线传输至数据分析模块(23)。
第二步：利用一种两相线路断线接地情况下考虑土壤分层的安全测评系统，进行周边环境安全评价，包括以下步骤：
1)模拟输电线路两相断线接地故障：
使用数据分析模块将C相连接入线与出线的第一高压开关和第二高压开关导通、连接入线与地的第三高压开关断开，把B相连接入线与出线的第四高压开关和第五高压开关导通、连接入线与地的第六高压开关断开，然后打开电源，通过数据分析模块监测第一电流传感器和第二电流传感器、第四电流传感器和第五电流传感器所测量的电流波形，待判别波形稳定后，使用数据分析模块发出电源侧断线接地信号或负载侧断线接地信号，通过第一无线收发装置、第二无线收发装置将信号分别传输到第一中央处理器、第二中央处理器，第一开关动作控制装置、第二开关动作控制装置分别控制第二继电器、第二继电器动作使得第二高压开关、第五高压开关断开，并控制第三继电器、继电器分别使得第三高压开关、第六高压开关导通；然后通过第三电流传感器、第六电流传感器分别采集断线入地电流，通过数据分析模块控制电压测量机器人测量不同点跨步电压Ufi并记录每个跨步电压测试点分别与第一接地导线、第二接地导线的距离ri。
2)计算每个测试点跨步电压理论值Uti：
Figure BDA0002154949920000081
其中：
Figure BDA0002154949920000082
Figure BDA0002154949920000083
Figure BDA0002154949920000084
式(8)中，Uti表示第i个电压测试点的跨步电压理论计算值，riq为第i个电压测试点到接地导线的距离，当q＝1时，ri1为第i个电压测试点到接地导线B(203)的距离，当q＝2时，ri2为第i个电压测试点到接地导线C(103)的距离，n为测试点个数，Iq为所测量得到的接地导线入地电流幅值，当q＝1时，I1为所测量得到的接地导线B(203)入地电流幅值，当q＝2时，I2为所测量得到的接地导线C(103)入地电流幅值，M和L均为系数，J0(riq)为第一类零阶贝塞尔函数，Rb为人体电阻，ρ1为实验箱中第一层土壤电阻率，S为跨步距离，R0＝ρ1/(4b)为接触电阻，b为等效接地半径，m为计及接触电阻的高斯误差系数，η、λ为积分变量；式(9)、(10)中，μ1，μ2，μ3为系数，h1，h2，h3分别为第一层土壤(17)，第二层土壤(18)和第三层土壤(19)的深度；式(11)中ρl为第l层土壤的电阻率；
3)采用粒子群优化算法对跨步电压公式进行建模，计算出使跨步电压实测值与理论值误差最小的m值，步骤如下：
g)生成具有均匀分布的粒子(X)和速度(V)的初始总体，设置停止条件；
h)按照式(12)计算群体最优位置：
Figure BDA0002154949920000091
式中，f(m)表示目标函数，Ufi表示第i个跨步电压测试点的实测值，Uti(m)表示第i个跨步电压测试点的理论计算值，n为跨步电压测试点个数；
i)更新每个粒子的速度和位置；
j)计算每个粒子位置的目标函数值，同时更新每个粒子的个体历史最优位
置与整个群体的最优位置；
k)若满足停止条件，则停止搜索，输出搜索结果；否则返回第c)步；
l)根据优化得出最优值m0代入以下公式(13)，为优化后的理论公式：
Figure BDA0002154949920000092
式(13)中，Ut为优化后的跨步电压测试点的理论计算公式，r为任一测试点到电流入地点的距离。
4)计算人体能承受的最大跨步电压限值U，并划分危险等级：
Figure BDA0002154949920000093
式(14)中，ts为故障持续时间；
数据分析模块(23)依据(14)式计算人体能承受的最大跨步电压限值U，依据规则进行危险等级划分：当Ut<U时，为安全；当Ut≥U时，为危险。

Claims (1)

1.分层土壤下输电线路两相接地周边环境安全评价系统的测评方法，其特征在于，包括电源模块(31)、线路模块(32)、跨步电压测试模块(33)、实验箱(22)、数据分析模块(23)；
所述电源模块(31)包括工频电源(1)、整流器(2)、逆变器(3)和变压器(4)；
所述实验箱(22)上端搭载线路模块(32)，下端搭载跨步电压测试模块(33)；
所述线路模块(32)包括A相线路(5)、B相线路(6)、C相线路(7)和三相负载(16)；三相负载(16)为RLC负载；变压器(4)的三相出线分别连接A相线路(5)、B相线路(6)和C相线路(7)的输入端；A相线路(5)包括依次连接的线路电阻一(8)、线路电阻四(12)和负载变压器(15)的A相变压单元，A相变压单元输出端连接到三相负载(16)；B相线路(6)包括线路电阻二(9)、线路电阻五(13)和负载变压器(15)的B相变压单元，线路电阻二(9)的输入端为B相线路(6)的输入端，线路电阻二(9)的输出端连接到断线模拟器B(21)的输入导线(201)，断线模拟器B(21)的输出导线(202)连接到线路电阻五(13)的输入端，线路电阻五(13)的输出端连接到B相变压单元的输入端，B相变压单元的输出端也连接到三相负载(16)；C相线路(7)包括线路电阻三(10)、线路电阻六(14)和负载变压器(15)的C相变压单元，线路电阻三(10)的输入端为C相线路(7)的输入端，线路电阻三(10)的输出端连接到断线模拟器C(11)的输入导线(101)，断线模拟器C(11)的输出导线(102)连接到线路电阻六(14)的输入端，线路电阻六(14)的输出端连接到C相变压单元的输入端，C相变压单元的输出端也连接到三相负载(16)；
所述断线模拟器C(11)包括电流传感器一(104)、电流传感器二(105)、电流传感器三(106)、高压开关一(107)、高压开关二(108)、高压开关三(109)、电流采集装置(113)、开关动作判断装置(114)、中央处理器(115)和无线收发装置(116)；断线模拟器C(11)的输入导线(101)、输出导线(102)和接地导线C(103)分别连接到高压开关一(107)、高压开关二(108)和高压开关三(109)的输入端，高压开关一(107)、高压开关二(108)和高压开关三(109)的输出端相互连接；电流传感器一(104)、电流传感器二(105)和电流传感器三(106)分别套装在断线模拟器C(11)的输入导线(101)、输出导线(102)和接地导线C(103)上，其输出端均连接到电流采集装置(113)；高压开关一(107)、高压开关二(108)和高压开关三(109)还分别装有控制其开关闭合或断开的继电器一(110)、继电器二(111)和继电器三(112)，继电器一(110)、继电器二(111)和继电器三(112)均连接到开关动作判断装置(114)；电流采集装置(113)和开关动作判断装置(114)连接到中央处理器(115)，中央处理器(115)通过无线收发装置(116)连接到数据分析模块(23)；
所述断线模拟器B(21)包括电流传感器四(204)、电流传感器五(205)、电流传感器六(206)、高压开关四(207)、高压开关五(208)、高压开关六(209)、电流采集装置B(213)、开关动作判断装置B(214)、中央处理器B(215)和无线收发装置B(216)；断线模拟器B(21)的输入导线B(201)、输出导线B(202)和接地导线B(203)分别连接到高压开关四(207)、高压开关五(208)和高压开关六(209)的输入端，高压开关四(207)、高压开关五(208)和高压开关六(209)的输出端相互连接；电流传感器四(204)、电流传感器五(205)和电流传感器六(206)分别套装在断线模拟器B(21)的输入导线B(201)、输出导线B(202)和接地导线B(203)，其输出端均连接到电流采集装置B(213)；高压开关四(207)、高压开关五(208)和高压开关六(209)还分别装有控制其开关闭合或断开的继电器四(210)、继电器五(211)和继电器六(212)，继电器四(210)、继电器五(211)和继电器六(212)均连接到开关动作判断装置B(214)；电流采集装置B(213)和开关动作判断装置B(214)连接到中央处理器B(215)，中央处理器B(215)通过无线收发装置B(216)连接到数据分析模块(23)；
所述跨步电压测试模块(33)包括第一层土壤(17)、第二层土壤(18)、第三层土壤(19)、第四层土壤(20)和电压测量机器人(58)；电压测量机器人(58)为远程操控可移动的真实人体比例模型，内部设有等值电阻用于模拟人体电阻和接触电阻，并分别与两脚相连，同时还具备距离传感器；第一层土壤(17)、第二层土壤(18)、第三层土壤(19)和第四层土壤(20)分别由不同电阻率的土壤均匀填充，第四层土壤(20)为试验场地所在大地；第一层土壤(17)与断线模拟器C(11)的接地导线C(103)、断线模拟器B(21)的接地导线B(203)紧密接触；电压测量机器人(58)位于第一层土壤(17)上，并无线连接到数据分析模块(23)，将测量到的跨步电压和测试点分别与接地导线C(103)和接地导线B(203)的距离数据无线传输至数据分析模块(23)；
第一步、模拟输电线路两相断线接地故障：
设定故障电流持续时间ts；电流传感器三(106)、电流传感器六(206)分别采集接地导线C(103)、接地导线B(203)的入地电流，并分别通过无线收发装置C(116)、无线收发装置B(216)无线传输到数据分析模块(23)；通过数据分析模块(23)控制电压测量机器人(58)测量不同电压测试点的跨步电压以及电压测试点分别到接地导线B(203)、接地导线C(103)的距离；
第二步、由下式计算每个测试点跨步电压理论值Uti：
Figure FDA0002574544060000031
其中：i＝1,2,3,...,n
Figure FDA0002574544060000032
Figure FDA0002574544060000033
Figure FDA0002574544060000034
式(1)中，Uti表示第i个电压测试点的跨步电压理论计算值，riq为第i个电压测试点到接地导线的距离，当q＝1时，ri1为第i个电压测试点到接地导线B(203)的距离，当q＝2时，ri2为第i个电压测试点到接地导线C(103)的距离，n为测试点个数，Iq为所测量得到的接地导线入地电流幅值，当q＝1时，I1为所测量得到的接地导线B(203)入地电流幅值，当q＝2时，I2为所测量得到的接地导线C(103)入地电流幅值，M和L均为系数，J0(riq)为第一类零阶贝塞尔函数，Rb为人体电阻，ρ1为实验箱中第一层土壤电阻率，S为跨步距离，R0＝ρ1/(4b)为接触电阻，b为等效接地半径，m为计及接触电阻的高斯误差系数，η、λ为积分变量；式(2)、(3)中，μ1，μ2，μ3为系数，h1，h2，h3分别为第一层土壤(17)，第二层土壤(18)和第三层土壤(19)的深度；式(4)中ρl为第l层土壤的电阻率；
第三步：采用粒子群优化算法对跨步电压公式进行建模，计算出使跨步电压实测值与理论值误差最小的m值，步骤如下：
a)生成具有均匀分布的粒子和速度的初始总体，设置停止条件；
b)按照式(5)优化目标函数：
Figure FDA0002574544060000041
式(5)中，f(m)表示目标函数，Ufi表示第i个电压测试点的跨步电压实际测量值；
c)更新每个粒子的个体历史最优位置与整个群体的最优位置；
d)更新每个粒子的速度和位置；
e)若满足停止条件，则停止搜索，输出搜索结果；否则返回第b)步；
f)根据优化得出最优值m0代入以下公式(6)，为优化后的理论公式：
Figure FDA0002574544060000042
式(6)中，Ut表示优化后跨步电压的理论计算值；rq为电压测试点到接地导线的距离，当q＝1时，r1为电压测试点到接地导线B(203)的距离，当q＝2时，r2为电压测试点到接地导线C(103)的距离；
第四步：计算人体能承受的最大跨步电压限值U，并划分危险等级：
Figure FDA0002574544060000043
式(7)中，ts为故障电流持续时间，数据分析模块(23)依据(7)式计算人体能承受的最大跨步电压限值U，依据规则进行危险等级划分：当Ut<U时，为安全；当Ut≥U时，为危险。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112083251B (zh) * 2020-09-18 2021-07-02 西南交通大学 一种计及多样身形的人体内脏电损风险评估方法
CN114184765B (zh) * 2021-11-10 2022-08-26 西南交通大学 一种计及土壤孔隙率的变电站接地网土壤特性评估方法
CN114152727B (zh) * 2021-11-12 2022-08-05 西南交通大学 一种考虑含水率的接地网土壤风险性评估方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103424647A (zh) * 2013-05-28 2013-12-04 上海理工大学 土体在雷电冲击作用下电性响应测定装置
CN106093534A (zh) * 2016-08-08 2016-11-09 三峡大学 一种测试地网跨步电压和接触电压的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103424647A (zh) * 2013-05-28 2013-12-04 上海理工大学 土体在雷电冲击作用下电性响应测定装置
CN106093534A (zh) * 2016-08-08 2016-11-09 三峡大学 一种测试地网跨步电压和接触电压的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
10kV小电阻接地系统单相接地故障时的跨步电压仿真与实验研究;罗隆福等;《电力自动化设备》;20130630;第21－26页 *
基于粒子群优化算法的电压暂降监测点优化配置;周超等;《电工技术学报》;20140430;第181－187页 *
罗隆福等.10kV小电阻接地系统单相接地故障时的跨步电压仿真与实验研究.《电力自动化设备》.2013, *

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