CN111505449B - 一种用于对分裂导线的直流起晕场强进行判定的方法及系统 - Google Patents

一种用于对分裂导线的直流起晕场强进行判定的方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111505449B
CN111505449B CN202010211707.2A CN202010211707A CN111505449B CN 111505449 B CN111505449 B CN 111505449B CN 202010211707 A CN202010211707 A CN 202010211707A CN 111505449 B CN111505449 B CN 111505449B
Authority
CN
China
Prior art keywords
point
envelope area
field intensity
spectrum envelope
frequency spectrum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010211707.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111505449A (zh
Inventor
刘元庆
王圣洁
张景晨
史丽鹏
姜脉哲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN202010211707.2A priority Critical patent/CN111505449B/zh
Publication of CN111505449A publication Critical patent/CN111505449A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111505449B publication Critical patent/CN111505449B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1209—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing using acoustic measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
    • G01R31/1263—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation
    • G01R31/1272—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation of cable, line or wire insulation, e.g. using partial discharge measurements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Testing Relating To Insulation (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于对分裂导线的直流起晕场强进行判定的方法及系统，方法包括：获取不同电压等级下的分裂导线可听噪声频域测试结果；去除测试结果中的异常数据；对去除异常数据的不同电压等级下可听噪声频域测试结果进行统计，获取可听噪声频域测试统计结果；根据不同电压等级下可听噪声频域测试统计结果，计算不同电压等级下的可听噪声高频谱包络面积和分裂导线的表面场强；根据不同电压等级下导线可听噪声高频谱包络面积与表面场强的关系，对分裂导线的起晕场强进行判定。本发明提出了基于可听噪声高频段谱包络面积、最大梯度倒推法的起晕场强判定方法，判定结果不易受环境噪声的影响，为导线的电晕控制提供技术支撑。

Description

一种用于对分裂导线的直流起晕场强进行判定的方法及系统
技术领域
本发明涉及起晕场强判定技术领域，更具体地，涉及一种用于对分裂导线的直流起晕场强进行判定的方法及系统。
背景技术
由高压直流输电线路电晕放电引起的电磁环境问题是建设超/特高压直流输电线路时必须考虑的重要问题。而高压直流分裂导线的起晕场强作为电晕效应的一个非常基础的参数，却从没有系统地研究过，后续超/特高压直流输电线路的电磁环境优化及精细控制需要针对起晕场强问题进行深入研究。
现有技术采用特高压输电，而特高压输电线路的电磁环境问题是特高压交直流输电线路设计、建设和运行中必须考虑的重大技术问题，它与输电线路的电晕特性直接相关。
考虑到经济性，输电线路通常设计成在正常运行电压下允许有一定程度的电晕放电。电晕放电将产生可听噪声、无线电干扰和电晕损耗等，对环境和运行会造成一定的影响。从建设和运行成本以及环境保护等多方面考虑，合理设计导线，适度控制电晕效应，对发展特高压输电非常重要。
电晕引起的这些问题是输电工程设计、建设和运行中必需考虑的重大技术问题。此外，随着经济的不断发展和民众环境意识的增强，其环境影响问题越来越受到人们的关注，受到环保的严格制约，成为决定输电线路结构，影响建设费用等的重要因素。因此，要加强特高压输电技术的研究，减小和避免电晕的发生以及电晕效应，必须分析导线的电晕特性及其带来的一系列问题。其中，直流线路电晕起始电压和电晕起始场强的准确判断是开展导线起晕电压系统研究之前需要首先解决的一个重要问题。特别是现有技术要发展的±800kV、±1100kV特高压直流输电，电晕起始电压和电晕起始场强在国内外还没有系统的研究成果。因此，需要结合现有技术的实际情况，获得±800kV特高压直流输电线路的电晕起始电压和电晕起始场强的研究结果。
目前，现有技术的特高压直流线路电磁环境预测还在延用当初4分裂小截面导线的起晕场强，直接应用于超/特高压多分裂、大截面导线设计时会有较大的误差。鉴于起晕场强在高压直流输电线路电磁环境控制中的重要作用，急需在电晕笼内开展高压直流线路的起晕场强判定方法和试验研究，以及超/特高压直流线路全系列导线的起晕场强预测公式研究，为工程上真型导线的电晕控制提供技术支撑。
发明内容
本发明技术方案提供一种用于对分裂导线的直流起晕场强进行判定的方法及系统，以解决如何对分裂导线的直流起晕场强进行判定的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种用于对分裂导线的直流起晕场强进行判定的方法，所述方法包括：
获取不同电压等级下的分裂导线的可听噪声频域测试结果；
去除不同电压等级下的所述可听噪声频域测试结果中的异常数据；
对去除异常数据的不同电压等级下的所述可听噪声频域测试结果进行统计，获取可听噪声频域测试统计结果；
根据不同电压等级下的所述可听噪声频域测试统计结果，计算不同电压等级下的高频谱包络面积；
计算不同电压等级下的分裂导线的表面场强；
根据不同电压等级下的高频谱包络面积与表面场强的关系，对所述分裂导线的起晕场强进行判定。
优选地，所述高频谱包络面积的计算方法为：
根据不同电压等级下的高频谱包络面积与表面场强的关系，对所述分裂导线的起晕场强进行判定
Figure BDA0002423043200000031
其中Pn为第n个频率点的声压，fn为第n个频率点的频率，fn+1为第n+1个频率点的频率，fn1至fn2为应至少包含5000至15000Hz部分频段的频段范围。
优选地，所述计算不同电压等级下的表面场强，包括：
所述表面场强的计算方法包括：有限元法、模拟电荷法与公式法。
优选地，所述可听噪声频域测试统计结果为对去除异常数据的不同电压等级下的所述可听噪声频域测试结果的平均数或中间数。
优选地，所述根据不同电压等级下的分裂导线可听噪声高频谱包络面积与表面场强的关系，对所述分裂导线的起晕场强进行判定，包括：
绘制分裂导线可听噪声高频谱包络面积随表面场强变化的曲线；
计算每个测量点处的高频谱包络面积梯度，确认高频谱包络面积梯度最大的测量点；
由高频谱包络面积梯度最大的测量点向前倒推，直至高频谱包络面积梯度达到最小梯度阈值时停止倒推，将停止倒推时的测量点设置为临近起晕点附近测量点；
其中，高频谱包络面积级梯度计算方式为：
Figure BDA0002423043200000032
SEAi+1为第i+1个点的高频谱包络面积；SEAi-1为第i-1个点的高频谱包络面积；Ei+1为第i+1个点的表面场强；Ei-1为第i-1个点的表面场强；
其中第1个点的梯度计算公式为：
Figure BDA0002423043200000033
SEA2为第2个点的高频谱包络面积；SEA1为第1个点的高频谱包络面积；E2为第2个点的表面场强；E1为第1个点的表面场强；
最后1点的梯度计算公式为：
Figure BDA0002423043200000041
SEAn为第n个点的高频谱包络面积；SEAn-1为第n-1个点的高频谱包络面积；En为第n个点的表面场强；En-1为第n-1个点的表面场强；
对所述曲线上的所述临近起晕点附近的测量点上做切线，所述切线与横轴或环境干扰水平的交点即为起晕场强，所述起晕场强的计算公式为：
Figure BDA0002423043200000042
E0为起晕场强；Ed为起晕点场强；Ed+1为起晕点附近场强；SEAd+1为起晕点附近高频谱包络面积；SEAd为起晕点高频谱包络面积。优选地，所述去除不同电压等级下的所述可听噪声频域测试结果中的异常数据，包括：
通过时域上对A声级的异常判定方法或在频域上对频谱的异常判定方法去除不同电压等级下的所述可听噪声频域测试结果中的异常数据。
优选地，所述最小梯度阈值为最大高频谱包络面积梯度的1/10。
基于本发明的另一方面，本发明提供一种用于对分裂导线的直流起晕场强进行判定的系统，所述系统包括：
获取单元，用于获取不同电压等级下的分裂导线的可听噪声频域测试结果；
优化单元，用于去除不同电压等级下的所述可听噪声频域测试结果中的异常数据；
统计单元，用于对去除异常数据的不同电压等级下的所述可听噪声频域测试结果进行统计，获取可听噪声频域测试统计结果；
计算单元，用于根据不同电压等级下的所述可听噪声频域测试统计结果，计算不同电压等级下的高频谱包络面积；计算不同电压等级下的分裂导线的表面场强；
判断单元，用于根据不同电压等级下的高频谱包络面积与表面场强的关系，对所述分裂导线的起晕场强进行判定。
优选地，所述高频谱包络面积的计算方法为：
根据不同电压等级下的高频谱包络面积与表面场强的关系，对所述分裂导线的起晕场强进行判定
Figure BDA0002423043200000051
其中Pn为第n个频率点的声压，fn为第n个频率点的频率，fn+1为第n+1个频率点的频率，fn1至fn2为应至少包含5000至15000Hz部分频段的频段范围。
优选地，所述计算不同电压等级下的表面场强，包括：
所述表面场强的计算方法包括：有限元法、模拟电荷法与公式法。
优选地，所述可听噪声频域测试统计结果为对去除异常数据的不同电压等级下的所述可听噪声频域测试结果的平均数或中间数。
优选地，所述根据不同电压等级下的分裂导线可听噪声高频谱包络面积与表面场强的关系，对所述分裂导线的起晕场强进行判定，包括：
绘制分裂导线可听噪声高频谱包络面积随表面场强变化的曲线；
由高频谱包络面积梯度最大的测量点向前倒推，直至高频谱包络面积梯度达到最小梯度阈值时停止倒推，将停止倒推时的测量点设置为临近起晕点附近测量点；
其中，高频谱包络面积级梯度计算方式为：
Figure BDA0002423043200000052
SEAi+1为第i+1个点的高频谱包络面积；SEAi-1为第i-1个点的高频谱包络面积；Ei+1为第i+1个点的表面场强；Ei-1为第i-1个点的表面场强；
其中第1个点的梯度计算公式为：
Figure BDA0002423043200000061
SEA2为第2个点的高频谱包络面积；SEA1为第1个点的高频谱包络面积；E2为第2个点的表面场强；E1为第1个点的表面场强；
最后1点的梯度计算公式为：
Figure BDA0002423043200000062
SEAn为第n个点的高频谱包络面积；SEAn-1为第n-1个点的高频谱包络面积；En为第n个点的表面场强；En-1为第n-1个点的表面场强；
对所述曲线上的所述临近起晕点附近的测量点上做切线，所述切线与横轴或环境干扰水平的交点即为起晕场强，所述起晕场强的计算公式为：
Figure BDA0002423043200000063
E0为起晕场强；Ed为起晕点场强；Ed+1为起晕点附近场强；SEAd+1为起晕点附近高频谱包络面积；SEAd为起晕点高频谱包络面积。优选地，所述优化单元用于去除不同电压等级下的所述可听噪声频域测试结果中的异常数据，包括：
通过时域上对A声级的异常判定方法或在频域上对频谱的异常判定方法去除不同电压等级下的所述可听噪声频域测试结果中的异常数据。
优选地，所述最小梯度阈值为最大高频谱包络面积梯度的1/10。
本发明技术方案提供一种用于对分裂导线的直流起晕场强进行判定的方法及系统，其中方法包括：获取不同电压等级下的分裂导线的噪声大于阈值的可听噪声频域测试结果；去除不同电压等级下的所述可听噪声频域测试结果中的异常数据；对去除异常数据的不同电压等级下的所述可听噪声频域测试结果进行统计，获取可听噪声频域测试统计结果；根据不同电压等级下的所述可听噪声频域测试统计结果，计算不同电压等级下的高频谱包络面积；计算不同电压等级下的表面场强；根据不同电压等级下的高频谱包络面积与表面场强的关系，对所述分裂导线的起晕场强进行判定。本发明技术方案提出了基于可听噪声高频段谱包络面积、最大梯度倒推法的起晕场强判定方法，判定结果不易受环境噪声的影响，在基于电晕噪声的起晕长判定方法中，可以采用该方法，为导线的电晕控制提供技术支撑。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明优选实施方式的一种用于对分裂导线的直流起晕场强进行判定的方法流程图；
图2为根据本发明优选实施方式的电晕笼内4×300mm2导线的可听噪声A声级测量结果；
图3为根据本发明优选实施方式的可听噪声A声级上使用最大梯度倒推法的判定结果；
图4为根据本发明优选实施方式的电晕笼内4×300mm2导线的可听噪声8kHz分量声压级测量结果；
图5为根据本发明优选实施方式的电晕笼内4×300mm2导线的可听噪声高频段谱包络面积级计算结果；以及
图6为根据本发明优选实施方式的一种用于对分裂导线的直流起晕场强进行判定的系统结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明优选实施方式的一种用于对分裂导线的直流起晕场强进行判定的方法流程图。为了对超/特高压直流输电线路的电磁环境优化及精细控制，需要针对起晕场强问题进行深入研究。本发明提供了一种用于对分裂导线的直流起晕场强进行判定的方法，方法包括：
优选地，在步骤101：获取不同电压等级下的分裂导线的可听噪声频域测试结果。本发明获得环境噪声、起晕前后一系列电压等级下的分裂导线可听噪声频域测试结果，如图2所示。本发明起晕可采用现场人耳倾听辨识的方法，即人耳可辨识的最低电晕声时可大概判定为起晕在此导线电压附近，试验的最低电压应比此电压低。当起晕很难判定时，可直接将最低试验场强定为10kV/cm。
优选地，在步骤102：去除不同电压等级下的可听噪声频域测试结果中的异常数据。优选地，去除不同电压等级下的可听噪声频域测试结果中的异常数据，包括：通过时域上对A声级的异常判定方法或在频域上对频谱的异常判定方法去除不同电压等级下的可听噪声频域测试结果中的异常数据。
本发明剔除明显受环境噪声影响到的测量结果。剔除算法既可采用在时域上对A声级的异常判定方法，也可采用在频域上对频谱的异常判定方法。
优选地，在步骤103：对去除异常数据的不同电压等级下的可听噪声频域测试结果进行统计，获取可听噪声频域测试统计结果。优选地，可听噪声频域测试统计结果为对去除异常数据的不同电压等级下的可听噪声频域测试结果的平均数或中间数。本发明对每种工况下每个频点的可听噪声测试结果进行统计分析。本发明的统计分析一直取统计平均数或50％数。
优选地，在步骤104：根据不同电压等级下的可听噪声频域测试统计结果，计算不同电压等级下的高频谱包络面积。
优选地，高频谱包络面积的计算方法为：
根据不同电压等级下的高频谱包络面积与表面场强的关系，对分裂导线的起晕场强进行判定
Figure BDA0002423043200000091
其中Pn为第n个频率点的声压，fn为第n个频率点的频率，fn+1为第n+1个频率点的频率，fn1至fn2为应至少包含5000至15000Hz部分频段的频段范围。
本发明将每种工况下的噪声频谱进行计算得出高频段谱包络面积。其中，高频段谱包络面积的计算方法为
Figure BDA0002423043200000092
其中Pn为第n个频率点的声压，fn为第n个频率点的频率，fn1～fn2为应至少包含5000～15000Hz部分频段的频段范围。
优选地，在步骤105：计算不同电压等级下的表面场强。优选地，计算不同电压等级下的分裂导线的表面场强，包括：表面场强的计算方法包括：有限元法、模拟电荷法与公式法。
本发明计算得出每种工况下导线的表面场强。导线的表面场强与导线分裂数目、子导线直径、子导线间距、电晕笼结构大小有关。表面场强计算方法可采用有限元法，模拟电荷法、公式法等。
优选地，在步骤106：根据不同电压等级下的高频谱包络面积与表面场强的关系，对分裂导线的起晕场强进行判定。
优选地，根据不同电压等级下的高频谱包络面积与表面场强的关系，对分裂导线的起晕场强进行判定，包括：
绘制分裂导线可听噪声高频谱包络面积随表面场强变化的曲线；
计算每个测量点处的高频谱包络面积梯度，确认高频谱包络面积梯度最大的测量点；
由高频谱包络面积梯度最大的测量点向前倒推，直至高频谱包络面积梯度达到最小梯度阈值时停止倒推，将停止倒推时的测量点设置为临近起晕点附近测量点；
其中，高频谱包络面积级梯度计算方式为：
Figure BDA0002423043200000101
SEAi+1为第i+1个点的高频谱包络面积；SEAi-1为第i-1个点的高频谱包络面积；Ei+1为第i+1个点的表面场强；Ei-1为第i-1个点的表面场强；
其中第1个点的梯度计算公式为：
Figure BDA0002423043200000102
SEA2为第2个点的高频谱包络面积；SEA1为第1个点的高频谱包络面积；E2为第2个点的表面场强；E1为第1个点的表面场强；
最后1点的梯度计算公式为：
Figure BDA0002423043200000103
SEAn为第n个点的高频谱包络面积；SEAn-1为第n-1个点的高频谱包络面积；En为第n个点的表面场强；En-1为第n-1个点的表面场强；
对曲线上的临近起晕点附近的测量点上做切线，切线与横轴或环境干扰水平的交点即为起晕场强，起晕场强的计算公式为：
Figure BDA0002423043200000104
E0为起晕场强；Ed为起晕点场强；Ed+1为起晕点附近场强；SEAd+1为起晕点附近高频谱包络面积；SEAd为起晕点高频谱包络面积。优选地，最小梯度阈值为最大高频谱包络面积梯度的1/10。
本发明基于导线的高频段谱包络面积与表面场强的关系，对分裂导线的起晕场强进行判定。
对分裂导线起晕场强进行判定的步骤如下：
计算每个测量点处的高频谱包络面积级梯度，并在所有测量点中找出梯度最大的测量点。
由梯度最大的测量点处往前倒推，直到高频谱包络面积级梯度达到某个足够小的值，此处即达到了起晕点Ed附近。梯度达到足够小的值一般取最大梯度的1/10。
对梯度最大的测量点处做切线，该切线与横轴或环境干扰水平的交点即为起晕场强。
本发明提供的最大梯度倒推法可适用于多个基于电晕效应量的起晕场强判定方法。在使用最大梯度倒推法进行起晕场强判定时，可根据不同的电晕效应量做一些适应性修改，比如在基于电晕电流来判定导线起晕场强时，直接使用最大梯度倒推法得出的起晕场强一般都不理想。通过大量的试验曲线观察，发现起晕后电晕电流随导线表面场的梯度是逐渐增大的规律，由此可在最大梯度倒推法中采用电晕电流的梯度不变或减小的点作为起晕场强附近的测点。
本发明的高频谱包络面积级梯度计算方式为：
Figure BDA0002423043200000111
其中第1个点的梯度计算公式为：
Figure BDA0002423043200000112
最后1点的梯度计算公式为：
Figure BDA0002423043200000121
本发明的起晕场强可表示为：
Figure BDA0002423043200000122
本发明导线起晕电压是研究导线电晕特性的重要参数，对于指导超、特高压输电线路的设计具有重要意义。本发明提出了基于可听噪声高频段谱包络面积、最大梯度倒推法的起晕场强判定方法，判定结果不易受环境噪声的影响，在基于电晕噪声的起晕长判定方法中，可以采用该方法。本发明所提出的方法非常适合于基于实测数据进行起晕的判定，即使实测所带来的个别异常数据也不太影响起晕结果的判定。相比其他方法，本发明可更快速、稳定地找到起晕场强。
本发明供的一种分裂导线的直流起晕场强判定方法，基于导线的高频段谱包络面积与表面场强的关系，对分裂导线的起晕场强进行判定。本发明中分裂导线的直流起晕场强判定方法的实施如图1所示，该方法的步骤包括：
1、获得环境噪声、起晕前后一系列电压等级下的分裂导线可听噪声频域测试结果。
在可听噪声测量中，可以使用丹麦B&K公司生产的2250型手持式分析仪、3560-C噪声测量系统以及爱华电子研究所生产的AWA6270型噪声频谱分析仪，并配有B&K公司生产的标准声源定期对噪声测量仪器进行校验。
起晕可采用现场人耳倾听辨识的方法，即人耳可辨识的最低电晕声时可大概判定为起晕在此导线电压附近，试验的最低电压应比此电压低。当起晕很难判定时，可直接将最低试验场强定为10kV/cm。
剔除明显受环境噪声影响到的测量结果。剔除算法既可采用在时域上对A声级的异常判定方法，也可采用在频域上对频谱的异常判定方法。
对每种工况下每个频点的可听噪声测试结果进行统计分析。本发明的统计分析一直取统计平均值或50％值。
将每种工况下的噪声频谱进行计算得出高频段谱包络面积。高频段谱包络面积的计算方法为：
Figure BDA0002423043200000131
其中Pn为第n个频率点的声压，fn为第n个频率点的频率，fn1～fn2为应至少包含5000～15000Hz部分频段的频段范围。
计算得出每种工况下导线的表面场强。导线的表面场强与导线分裂数目、子导线直径、子导线间距、电晕笼结构大小有关。表面场强计算方法可采用有限元法，模拟电荷法、公式法等。基于导线的高频段谱包络面积与表面场强的关系，对分裂导线的起晕场强进行判定。
对分裂导线起晕场强进行判定的步骤如下：
(6-1)计算每个测量点处的高频谱包络面积级梯度，并在所有测量点中找出梯度最大的测量点。
(6-2)由梯度最大的测量点处往前倒推，直到高频谱包络面积梯度达到某个足够小的值，此处即达到了起晕点Ed附近。
(6-3)在(6-2)中找到的测量点处做切线，该切线与横轴或环境干扰水平的交点即为起晕场强。
6-1所述的高频谱包络面积级梯度计算方式为：
Figure BDA0002423043200000141
其中第1个点的梯度计算公式为：
Figure BDA0002423043200000142
最后1点的梯度计算公式为：
Figure BDA0002423043200000143
本发明的梯度达到足够小的值一般取最大梯度的1/10。
本发明的起晕场强可表示为：
Figure BDA0002423043200000144
在基于可听噪声试验数据的起晕场强判定方法的研究中：
基于可听噪声A声级的起晕场强研究：由图2可以看出，导线为起晕时，由于环境噪声的影响，可听噪声测量结果不为零，较为稳定；导线起晕后，导线可听噪声A声级与导线电压不是线性关系，不能直接使用切线法进行起晕场强的判定。可以使用最大梯度倒推法，使用该方法的起晕场强判定结果为19.55kV/cm,结果如图3所示。
基于可听噪声频谱分量的起晕场强研究：在8kHz分量上使用最大梯度倒推法可判定得出起晕场强为19.22kV/cm，非常接近于人耳在现场的判定值。从图4中可以看出，在起晕场强以下的可听噪声8kHz分量基本都小于等于起晕时的噪声，而从图2中看出，在起晕场强以下的可听噪声A声级反而大于起晕时的噪声，这说明环境噪声可以影响A声级，但很难影响到8kHz分量。
基于可听噪声高频段谱包络面积的起晕场强研究：从图5可以看出高频段谱包络面积级与8kHz分量的变化趋势较为一致。从20kV/cm开始，明显起晕，此时谱包络面积随表面场强的升高呈单调方向增长，此时可认为随着导线电晕程度的升高，导线上的放电点逐渐增加，但放电点间的距离较大，互相不影响，因而增长的趋势较快，可定义为局部起晕；在35kV/cm之后，谱包络面积级随表面场强的升高呈对数增长，此时可认为电压升高，导线上的放电点也在逐渐增加，但放电点间的距离较小，互相影响，因而增长的趋势较慢，可认为达到了全线起晕状态。在基于可听噪声分裂导线的起晕电压判定时，使用最大梯度倒推法确定的起晕场强为19.31kV/cm，非常接近于在现场判定的起晕场强值。
本发明提出了基于可听噪声高频段谱包络面积、最大梯度倒推法的起晕场强判定方法，与基于可听噪声A声级的起晕场强研究和基于可听噪声频谱分量的起晕场强研究方法相比，判定结果不易受环境噪声的影响，在基于电晕噪声的起晕长判定方法中，可以采用该方法。
图6为根据本发明优选实施方式的一种用于对分裂导线的直流起晕场强进行判定的系统结构图。如图6所示，本发明提供一种用于对分裂导线的直流起晕场强进行判定的系统，系统包括：
获取单元601，用于获取不同电压等级下的分裂导线的可听噪声频域测试结果。本发明获得环境噪声、起晕前后一系列电压等级下的分裂导线可听噪声频域测试结果。本发明起晕可采用现场人耳倾听辨识的方法，即人耳可辨识的最低电晕声时可大概判定为起晕在此导线电压附近，试验的最低电压应比此电压低。当起晕很难判定时，可直接将最低试验场强定为10kV/cm。
优化单元602，用于去除不同电压等级下的可听噪声频域测试结果中的异常数据。优选地，优化单元用于去除不同电压等级下多个测量点的可听噪声频域测试结果中的异常数据，包括：
通过时域上对A声级的异常判定方法或在频域上对频谱的异常判定方法去除不同电压等级下的可听噪声频域测试结果中的异常数据。
本发明剔除明显受环境噪声影响到的测量结果。剔除算法既可采用在时域上对A声级的异常判定方法，也可采用在频域上对频谱的异常判定方法。
统计单元603，用于对去除异常数据的不同电压等级下的可听噪声频域测试结果进行统计，获取可听噪声频域测试统计结果。优选地，可听噪声频域测试统计结果为对去除异常数据的不同电压等级下的可听噪声频域测试结果的平均数或中间数。本发明对每种工况下每个频点的可听噪声测试结果进行统计分析。本发明的统计分析一直取统计平均数或50％数。
计算单元604，用于根据不同电压等级下多个测量点的可听噪声频域测试统计结果，计算不同电压等级下的高频谱包络面积；计算不同电压等级下的分裂导线的表面场强。优选地，高频谱包络面积的计算方法为：
根据不同电压等级下的高频谱包络面积与表面场强的关系，对分裂导线的起晕场强进行判定
Figure BDA0002423043200000161
其中Pn为第n个频率点的声压，fn为第n个频率点的频率，fn+1为第n+1个频率点的频率，fn1至fn2为应至少包含5000至15000Hz部分频段的频段范围。优选地，计算不同电压等级下多个测量点的表面场强，包括：表面场强的计算方法包括：有限元法、模拟电荷法与公式法。
本发明将每种工况下的噪声频谱进行计算得出高频段谱包络面积。其中，高频段谱包络面积的计算方法为
Figure BDA0002423043200000171
其中Pn为第n个频率点的声压，fn为第n个频率点的频率，fn1～fn2为应至少包含5000～15000Hz部分频段的频段范围。
本发明计算得出每种工况下导线的表面场强。导线的表面场强与导线分裂数目、子导线直径、子导线间距、电晕笼结构大小有关。表面场强计算方法可采用有限元法，模拟电荷法、公式法等。
判断单元605，用于根据不同电压等级下的高频谱包络面积与表面场强的关系，对分裂导线的起晕场强进行判定。
优选地，根据不同电压等级下的高频谱包络面积与表面场强的关系，对分裂导线的起晕场强进行判定，包括：
绘制分裂导线可听噪声高频谱包络面积随表面场强变化的曲线；
由高频谱包络面积梯度最大的测量点向前倒推，直至高频谱包络面积梯度达到最小梯度阈值时停止倒推，将停止倒推时的测量点设置为临近起晕点附近测量点；
其中，高频谱包络面积级梯度计算方式为：
Figure BDA0002423043200000172
SEAi+1为第i+1个点的高频谱包络面积；SEAi-1为第i-1个点的高频谱包络面积；Ei+1为第i+1个点的表面场强；Ei-1为第i-1个点的表面场强；
其中第1个点的梯度计算公式为：
Figure BDA0002423043200000173
SEA2为第2个点的高频谱包络面积；SEA1为第1个点的高频谱包络面积；E2为第2个点的表面场强；E1为第1个点的表面场强；
最后1点的梯度计算公式为：
Figure BDA0002423043200000181
SEAn为第n个点的高频谱包络面积；SEAn-1为第n-1个点的高频谱包络面积；En为第n个点的表面场强；En-1为第n-1个点的表面场强；
对曲线上的所述临近起晕点附近的测量点上做切线，切线与横轴或环境干扰水平的交点即为起晕场强，起晕场强的计算公式为：
Figure BDA0002423043200000182
E0为起晕场强；Ed为起晕点场强；Ed+1为起晕点附近场强；SEAd+1为起晕点附近高频谱包络面积；SEAd为起晕点高频谱包络面积。优选地，最小梯度阈值为最大高频谱包络面积梯度的1/10。
本发明基于导线的高频段谱包络面积与表面场强的关系，对分裂导线的起晕场强进行判定。
对分裂导线起晕场强进行判定的步骤如下：
计算每个测量点处的高频谱包络面积级梯度，并在所有测量点中找出梯度最大的测量点。
由梯度最大的测量点处往前倒推，直到高频谱包络面积级梯度达到某个足够小的值，此处即达到了起晕点Ed附近。梯度达到足够小的值一般取最大梯度的1/10。
对梯度最大的测量点处做切线，该切线与横轴或环境干扰水平的交点即为起晕场强。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个//该[装置、组件等]”都被开放地解释为装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (14)

1.一种用于对分裂导线的直流起晕场强进行判定的方法，所述方法包括：
获取不同电压等级下的分裂导线的可听噪声频域测试结果；
去除不同电压等级下的所述可听噪声频域测试结果中的异常数据；
对去除异常数据的不同电压等级下的所述可听噪声频域测试结果进行统计，获取可听噪声频域测试统计结果；
根据不同电压等级下的所述可听噪声频域测试统计结果，计算不同电压等级下的高频谱包络面积；
计算不同电压等级下的分裂导线的表面场强；
根据不同电压等级下的高频谱包络面积与表面场强的关系，对所述分裂导线的起晕场强进行判定，包括：
绘制分裂导线可听噪声高频谱包络面积随表面场强变化的曲线；
计算每个测量点处的高频谱包络面积梯度，确认高频谱包络面积梯度最大的测量点；
由高频谱包络面积梯度最大的测量点向前倒推，直至高频谱包络面积梯度达到最小梯度阈值时停止倒推，将停止倒推时的测量点设置为临近起晕点附近测量点；
对所述曲线上的所述临近起晕点附近的测量点上做切线，所述切线与横轴或环境干扰水平的交点即为起晕场强。
2.根据权利要求1所述的方法，所述高频谱包络面积的计算方法为：
根据不同电压等级下的高频谱包络面积与表面场强的关系，对所述分裂导线的起晕场强进行判定
Figure FDA0003907186200000011
其中Pn为第n个频率点的声压，fn为第n个频率点的频率，fn+1为第n+1个频率点的频率，fn1至fn2为应至少包含5000至15000Hz部分频段的频段范围。
3.根据权利要求1所述的方法，所述计算不同电压等级下的表面场强，包括：
所述表面场强的计算方法包括：有限元法、模拟电荷法与公式法。
4.根据权利要求1所述的方法，所述可听噪声频域测试统计结果为对去除异常数据的不同电压等级下的所述可听噪声频域测试结果的平均数或中间数。
5.根据权利要求1所述的方法，
其中，高频谱包络面积级梯度计算方式为：
Figure FDA0003907186200000021
SEAi+1为第i+1个点的高频谱包络面积；SEAi-1为第i-1个点的高频谱包络面积；Ei+1为第i+1个点的表面场强；Ei-1为第i-1个点的表面场强；
其中第1个点的梯度计算公式为：
Figure FDA0003907186200000022
SEA2为第2个点的高频谱包络面积；SEA1为第1个点的高频谱包络面积；E2为第2个点的表面场强；E1为第1个点的表面场强；
最后1点的梯度计算公式为：
Figure FDA0003907186200000023
SEAn为第n个点的高频谱包络面积；SEAn-1为第n-1个点的高频谱包络面积；En为第n个点的表面场强；En-1为第n-1个点的表面场强；
所述起晕场强的计算公式为：
Figure FDA0003907186200000031
E0为起晕场强；Ed为起晕点场强；Ed+1为起晕点附近场强；SEAd+1为起晕点附近高频谱包络面积；SEAd为起晕点高频谱包络面积。
6.根据权利要求1所述的方法，所述去除不同电压等级下的所述可听噪声频域测试结果中的异常数据，包括：
通过时域上对A声级的异常判定方法或在频域上对频谱的异常判定方法去除不同电压等级下的所述可听噪声频域测试结果中的异常数据。
7.根据权利要求1所述的方法，所述最小梯度阈值为最大高频谱包络面积梯度的1/10。
8.一种用于对分裂导线的直流起晕场强进行判定的系统，所述系统包括：
获取单元，用于获取不同电压等级下的分裂导线的可听噪声频域测试结果；
优化单元，用于去除不同电压等级下的所述可听噪声频域测试结果中的异常数据；
统计单元，用于对去除异常数据的不同电压等级下的所述可听噪声频域测试结果进行统计，获取可听噪声频域测试统计结果；
计算单元，用于根据不同电压等级下的所述可听噪声频域测试统计结果，计算不同电压等级下的高频谱包络面积；计算不同电压等级下的分裂导线的表面场强；
判断单元，用于根据不同电压等级下的高频谱包络面积与表面场强的关系，对所述分裂导线的起晕场强进行判定，包括：
绘制分裂导线可听噪声高频谱包络面积随表面场强变化的曲线；
计算每个测量点处的高频谱包络面积梯度，确认高频谱包络面积梯度最大的测量点；
由高频谱包络面积梯度最大的测量点向前倒推，直至高频谱包络面积梯度达到最小梯度阈值时停止倒推，将停止倒推时的测量点设置为临近起晕点附近测量点；
对所述曲线上的所述临近起晕点附近的测量点上做切线，所述切线与横轴或环境干扰水平的交点即为起晕场强。
9.根据权利要求8所述的系统，所述高频谱包络面积的计算方法为：
根据不同电压等级下的高频谱包络面积与表面场强的关系，对所述分裂导线的起晕场强进行判定
Figure FDA0003907186200000041
其中Pn为第n个频率点的声压，fn为第n个频率点的频率，fn+1为第n+1个频率点的频率，fn1至fn2为应至少包含5000至15000Hz部分频段的频段范围。
10.根据权利要求8所述的系统，所述计算不同电压等级下的表面场强，包括：
所述表面场强的计算方法包括：有限元法、模拟电荷法与公式法。
11.根据权利要求8所述的系统，所述可听噪声频域测试统计结果为对去除异常数据的不同电压等级下的所述可听噪声频域测试结果的平均数或中间数。
12.根据权利要求8所述的系统，
其中，高频谱包络面积级梯度计算方式为：
Figure FDA0003907186200000042
SEAi+1为第i+1个点的高频谱包络面积；SEAi-1为第i-1个点的高频谱包络面积；Ei+1为第i+1个点的表面场强；Ei-1为第i-1个点的表面场强；
其中第1个点的梯度计算公式为：
Figure FDA0003907186200000051
SEA2为第2个点的高频谱包络面积；SEA1为第1个点的高频谱包络面积；E2为第2个点的表面场强；E1为第1个点的表面场强；
最后1点的梯度计算公式为：
Figure FDA0003907186200000052
SEAn为第n个点的高频谱包络面积；SEAn-1为第n-1个点的高频谱包络面积；En为第n个点的表面场强；En-1为第n-1个点的表面场强；
所述起晕场强的计算公式为：
Figure FDA0003907186200000053
E0为起晕场强；Ed为起晕点场强；Ed+1为起晕点附近场强；SEAd+1为起晕点附近高频谱包络面积；SEAd为起晕点高频谱包络面积。
13.根据权利要求8所述的系统，所述优化单元用于去除不同电压等级下的所述可听噪声频域测试结果中的异常数据，包括：
通过时域上对A声级的异常判定方法或在频域上对频谱的异常判定方法去除不同电压等级下的所述可听噪声频域测试结果中的异常数据。
14.根据权利要求8所述的系统，所述最小梯度阈值为最大高频谱包络面积梯度的1/10。
CN202010211707.2A 2020-03-24 2020-03-24 一种用于对分裂导线的直流起晕场强进行判定的方法及系统 Active CN111505449B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010211707.2A CN111505449B (zh) 2020-03-24 2020-03-24 一种用于对分裂导线的直流起晕场强进行判定的方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010211707.2A CN111505449B (zh) 2020-03-24 2020-03-24 一种用于对分裂导线的直流起晕场强进行判定的方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111505449A CN111505449A (zh) 2020-08-07
CN111505449B true CN111505449B (zh) 2022-12-02

Family

ID=71868978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010211707.2A Active CN111505449B (zh) 2020-03-24 2020-03-24 一种用于对分裂导线的直流起晕场强进行判定的方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111505449B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113325240B (zh) * 2021-04-21 2023-12-01 中国电力科学研究院有限公司 一种获取交叉跨越高压直流导线起晕场强的方法及系统
CN113408383B (zh) * 2021-06-08 2022-10-21 三峡大学 基于有界β(g,h)分布和MWKPCA的可听噪声无效数据判定方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103336174A (zh) * 2013-05-29 2013-10-02 国家电网公司 检验特高压直流试验线路电晕电流数据中am信号的方法
CN104977514A (zh) * 2015-07-01 2015-10-14 中国电力科学研究院 一种高压直流线路起晕电压判定方法
CN105158587A (zh) * 2015-09-16 2015-12-16 中国电力科学研究院 直流线路电晕可听噪声测试数据中无效数据的判定方法
CN106225913A (zh) * 2016-07-05 2016-12-14 中国电力科学研究院 一种利用电晕笼实验获得高压直流输电用分裂导线下可听噪声的方法和系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103116056B (zh) * 2012-08-07 2015-05-13 中国电力科学研究院 一种高压直流宽频域电晕电流测量系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103336174A (zh) * 2013-05-29 2013-10-02 国家电网公司 检验特高压直流试验线路电晕电流数据中am信号的方法
CN104977514A (zh) * 2015-07-01 2015-10-14 中国电力科学研究院 一种高压直流线路起晕电压判定方法
CN105158587A (zh) * 2015-09-16 2015-12-16 中国电力科学研究院 直流线路电晕可听噪声测试数据中无效数据的判定方法
CN106225913A (zh) * 2016-07-05 2016-12-14 中国电力科学研究院 一种利用电晕笼实验获得高压直流输电用分裂导线下可听噪声的方法和系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"特高压直流线路可听噪声及电晕放电试验研究";王仕超;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20170215(第2期);第16-31页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111505449A (zh) 2020-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111505449B (zh) 一种用于对分裂导线的直流起晕场强进行判定的方法及系统
AU2010358396B2 (en) Apparatus and method for monitoring an electric power transmission system through partial discharges analysis
CN107102244B (zh) 一种gis特高频局部放电在线监测装置的放电源定位方法
CN111521914B (zh) 一种用于确定高压输电直流线路起晕场强的方法及系统
CN107389478B (zh) 一种基于小波包分析的材料疲劳寿命的预测方法
JP2020201222A (ja) 部分放電監視装置および部分放電監視方法
CN117235557B (zh) 基于大数据分析的电气设备故障快速诊断方法
CN115856456A (zh) 一种电缆电荷测试数据传输方法
CN108416148A (zh) 一种基于多项式混沌展开的高空电磁脉冲场线耦合不确定度获取方法
CN110307898B (zh) 一种采用型线时高压直流线路下方噪声计算方法及装置
CN111505448B (zh) 一种基于无线电干扰测试数据确定起晕场强的方法及系统
CN109655150B (zh) 一种可听噪声的间接检测方法
JP6320596B2 (ja) 放電監視装置及び放電監視方法
KR101358092B1 (ko) 수배전반의 아크 진단을 위한 ｕｖ 검출 방법
CN105372479B (zh) 一种电能质量测量仪器的电压闪变测量方法
CN112945373B (zh) 一种青藏高原地区交流输电线路电晕噪声声功率修正方法
KR101719315B1 (ko) 적응형 교류 아크 결함 검출 방법, 장치 및 패널
CN111505450B (zh) 一种基于紫外光子数对起晕场强进行判定的方法及系统
CN109684308B (zh) 一种基于模式搜索的电磁环境参数一致性清理方法及装置
CN110244144A (zh) 一种避雷器状态监测方法及交流数据采集方法
CN107482609B (zh) 一种用于直流电网中线路运行性能评估的方法及系统
CN106027180B (zh) 基于模拟滤波器组的快速动态宽带频谱检测方法
Nath et al. Total electric field due to an isolated electron avalanche
CN117892067B (zh) 一种低频电流局放监测抗干扰方法、装置、设备及介质
CN213275832U (zh) 一种gis对地电容测量电路、装置及测量仪

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant