CN111651863B - 基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计方法，包括：构建与分裂导线理论模型对应的分裂导线仿真模型；仿真得到不同几何特征参数下仿真分裂导线的等值半径；对仿真获得的几何特征参数与相应的等值半径数据结果进行拟合，得到分裂导线等值半径多项式的公式系数，从而得到分裂导线等值半径的关系式；计算所设计电力架空输电线路相应分裂导线对应等值半径；根据分裂导线等值半径得到所设计电力架空输电线路相应分裂导线对地电容，以进行电力架空输电线路设计。本发明公开的基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计方法，能够提高分裂导线的等值半径的精确性，从而提高电力架空输电线路设计质量。本发明还公开了一种系统和存储介质。

Description

基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计方法、系统及存储介质。
背景技术
在电力系统中，导线是架空输电线路的重要组成部分，其功能在于承载电力电流，从而使得电力能量按照特定方向传输。当输电线路电压等级较高，输送容量较大的情况下，为了降低导线表面电场强度，提高线路载流能力，采用几根子导线等间隔按照一定规律排列构成分裂导线。输电线路分裂导线的等值半径是针对分裂导线计算对地电容的一个中间变量，其作用在于更加方便精确的计算出分裂导线的对地电容，而导线对地电容是电力架空输电线路的一个重要的设计参数。因此，获取精确的等值半径对电力架空输电线路设计质量具有十分重要的作用。
目前，电力行业标准DL/T691-1999《高压架空送电线路无线电干扰计算方法》中给出了多分裂导线等值半径计算公式，通过分裂导线的半径、子导线半径和分裂导线根数计算分裂导线等值半径。本发明人在实施本发明的过程中发现，现有技术中的分裂导线等值半径计算方法的计算结果与实际测量结果相比误差较大。
发明内容
本发明提供一种基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计方法，能够提高分裂导线的等值半径的精确性，从而提高电力架空输电线路设计质量。
本发明实施例提供了一种基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计方法，包括：
构建与分裂导线理论模型对应的分裂导线仿真模型；
对所述分裂导线仿真模型进行仿真计算，得到所述分裂导线仿真模型中不同几何特征参数下仿真分裂导线的等值半径；其中，所述几何特征参数包括分裂间距和子导线截面半径；
对仿真获得的不同分裂间距和不同子导线截面半径与相应的等值半径数据结果以多项式的方式进行拟合，得到分裂导线等值半径多项式的公式系数；
根据所述公式系数得到分裂导线等值半径与导线分裂间距和子导线截面直径的关系式，并根据所述关系式计算所设计电力架空输电线路相应分裂导线对应等值半径；
根据所述分裂导线等值半径得到所设计电力架空输电线路相应分裂导线对地电容，以进行电力架空输电线路设计。
作为上述方案的改进，所述分裂导线理论模型，包括：无限长的圆柱体，以及位于所述圆柱体中的无限长的分裂导线；
其中，所述分裂导线的几何中心线与圆柱体几何中心线重合；所述分裂导线的各子导线均为理想导体，并处于高电位；所述圆柱体内部除分裂导线占据空间外的其余空间为真空状态，所述其余空间的电介质常数与自由空间电介质常数相同；所述圆柱体外侧表面为等电位面并处于零电位。
作为上述方案的改进，对所述分裂导线仿真模型进行仿真计算，得到所述分裂导线仿真模型中不同几何特征参数下仿真分裂导线的等值半径，具体包括：
通过仿真分裂导线表面积聚的电荷量与所述仿真分裂导线到所述仿真圆柱体侧面电位差的比值计算单位长度的电容量；
当所述仿真分裂导线的分裂数为1，即为单根导线的情况下，将所述分裂导线理论模型视为无限长的同轴圆柱形电容器，所述分裂导线理论模型的电容量计算公式如下式(1)所示：
Figure GDA0004035546090000031
式中，C为单根导线与圆柱体侧面构成的无限长同轴圆柱形电容器单位长度的电容量，单位为F/m；ε0为自由空间电介质常数，且ε0＝8.85×10-12F/m；L为所述同轴圆柱形电容器的长度；R1、R2分别为内部、外部圆柱截面半径。
作为上述方案的改进，还包括：令式(1)中L＝1m，R1取单根导线截面半径 r，R2取所述分裂导线理论模型中圆柱体截面半径R'，并对式(1)进行变换，得到如下式(2)：
Figure GDA0004035546090000032
式中，r为单根导线截面半径，单位为m；R'为所述分裂导线理论模型中圆柱体截面半径，单位为m；e为自然常数；
将式(2)计算出的单根导线半径r作为相应多分裂导线的等值半径，即有下式(3)：
Figure GDA0004035546090000033
式中，req为所述仿真分裂导线等值半径。
作为上述方案的改进，所述对仿真获得的不同分裂间距、不同子导线截面半径与相应的等值半径数据结果以多项式的方式进行拟合，得到分裂导线等值半径多项式的公式系数，具体包括：
通过最小二乘法对仿真获得的不同分裂间距、不同子导线截面半径与相应的等值半径数据结果以多项式的方式进行拟合，得到所述分裂导线等值半径多项式的公式系数；
所述多项式如下式(4)所示：
Figure GDA0004035546090000041
式中，p00，p10，p01，p20，p11，p02，p30，p21，p12，p03，p40，p31，p22，p13， p04，p50，p41，p32，p23，p14，p05为公式系数；D为导线分裂间距，单位为m；d 为子导线截面直径，单位为m；Req(d,D)为分裂导线等值半径，单位为m。
作为上述方案的改进，根据所述公式系数得到分裂导线等值半径与导线分裂间距和子导线截面直径的关系式，并根据所述关系式计算所设计电力架空输电线路相应分裂导线对应等值半径，具体包括：
将公式系数代入式(4)中，得到分裂导线等值半径与导线分裂间距和子导线截面直径的关系式；
通过所述关系式计算所设计电力架空输电线路相应分裂导线的分裂间距和子导线截面直径下的分裂导线等值半径。
本发明实施例二对应提供了一种基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计系统，包括：
模型构建单元，用于构建与分裂导线理论模型对应的分裂导线仿真模型；
仿真计算单元，用于对所述分裂导线仿真模型进行仿真计算，得到所述分裂导线仿真模型中不同几何特征参数下仿真分裂导线的等值半径；其中，所述几何特征参数包括分裂间距和子导线截面半径；
系数拟合单元，用于对仿真获得的不同分裂间距和不同子导线截面半径与相应的等值半径数据结果以多项式的方式进行拟合，得到分裂导线等值半径多项式的公式系数；
半径计算单元，用于根据所述公式系数得到分裂导线等值半径与导线分裂间距和子导线截面直径的关系式，并根据所述关系式计算所设计电力架空输电线路相应分裂导线对应等值半径；
架空输电线路设计单元，用于根据所设计电力架空输电线路相应分裂导线的等值半径得到分裂导线对地电容，以进行电力架空输电线路设计。
本发明实施例三对应提供了一种基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计系统，包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明实施例一所述的一种基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计方法。
本发明实施例四对应提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如本发明实施例一所述的一种基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计方法。
本发明实施例提供的一种基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计方法，具有如下有益效果：
结合输电线路分裂导线的理论模型建立对应的分裂导线仿真模型，能够精确地对输电线路分裂导线进行仿真计算，通过最小二乘法对仿真结果进行拟合，降低计算难度的同时保证了计算的准确性；根据拟合得到的公式系数计算分裂导线等值半径与导线分裂间距和子导线截面直径的关系式，实现了根据试验获得的分裂导线等值半径与几何特性参数的相关数据，通过曲线拟合的方法获得相应的数学计算公式，从而在几何特性确定的情况下更加精确地计算分裂导线等值半径，提高分裂导线的等值半径的精确性；由于分裂导线的等值半径是针对分裂导线计算对地电容的一个中间变量，提高分裂导线的等值半径的精确性能够更加方便、精确地计算出分裂导线的对地电容，提高电力电力架空输电线路设计质量。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计方法的流程示意图。
图2是本发明实施例提供的分裂导线理论模型的示意图；
图3是本发明实施例提供的分裂导线仿真模型的示意图；
图4(a)是一具体实施例中双分裂导线截面形状示意图；
图4(b)是一具体实施例中四分裂导线截面形状示意图；
图4(c)是一具体实施例中六分裂导线截面形状示意图；
图5(a)是一具体实施例中仿真双分裂导线等值半径的数值示意图；
图5(b )是一具体实施例中仿真四分裂导线等值半径的数值示意图；
图5(c)是一具体实施例中仿真六分裂导线等值半径的数值示意图；
图6是本发明实施例二提供的一种基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计系统的结构示意图。
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。
参见图1，是本发明实施例提供的一种基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计方法的流程示意图，包括：
S101、构建与分裂导线理论模型对应的分裂导线仿真模型；
进一步地，分裂导线理论模型，包括：无限长的圆柱体，以及位于圆柱体中的无限长的分裂导线；
其中，分裂导线的几何中心线与圆柱体几何中心线重合；分裂导线的各子导线均为理想导体，并处于高电位；圆柱体内部除分裂导线占据空间外的其余空间为真空状态，其余空间的电介质常数与自由空间电介质常数相同；圆柱体外侧表面为等电位面并处于零电位。
具体地，参见图2，是分裂导线理论模型的示意图。需要说明的是，图2中示意的是无限长的圆柱体，以及位于圆柱体中的无限长的分裂导线的一段。参见图 3，是分裂导线仿真模型的示意图。分裂导线仿真模型是对应分裂导线理论模型截面建立的二维仿真模型。
导线是架空输电线路的重要组成部分。其功能在于承载电力电流，从而使得电力能量按照特定方向传输。
当输电线路电压等级较高，输送容量较大的情况下，为了降低导线表面电场强度，提高线路载流能力，采用几根子导线等间隔按照一定规律排列构成分裂导线。
具体地，参见图4，是一具体实施例中分裂导线截面形状示意图。图4(a)、图4(b)、图4(c)分别为双分裂导线、四分裂导线、六分裂导线截面形状示意图，其中D为分裂间距。双分裂导线，包含两根子导线；四分裂导线，包含四根子导线，四根子导线等间隔分布，子导线截面圆心位于正方形四个顶点；六分裂导线，包含六根子导线，六根子导线等间隔分布，子导线截面圆心位于正六边形六个顶点。
具体地，分裂导线仿真模型中分裂导线截面几何中心与外部圆形截面圆心重合。仿真分裂导线截面采用等电位理想导体面，其分裂间距为D，子导线截面直径为d，电位为U。外部圆形半径为R'，且设置圆周上的电位处处为0。圆周内部区域除了分裂导线所占面积外，其余面积设置为电介质，其电介质常数取自由空间电介质常数。分裂导线仿真模型主要参数设置如下表1所示。按照静电场问题类型对仿真模型进行计算求解，获取分裂导线单位长度电荷量Q，单位为C。
表1
Figure GDA0004035546090000081
S102、对分裂导线仿真模型进行仿真计算，得到分裂导线仿真模型中不同几何特征参数下仿真分裂导线的等值半径；其中，几何特征参数包括分裂间距和子导线截面半径；
进一步地，对分裂导线仿真模型进行仿真计算，得到分裂导线仿真模型中不同几何特征参数下仿真分裂导线的等值半径，具体包括：
通过仿真分裂导线表面积聚的电荷量与仿真分裂导线到仿真圆柱体侧面电位差的比值计算单位长度的电容量；
当仿真分裂导线的分裂数为1，即为单根导线的情况下，分裂导线理论模型可视为无限长的同轴圆柱形电容器，因此，此时将分裂导线理论模型视为无限长的同轴圆柱形电容器，分裂导线理论模型电容量计算公式如下式(1)所示：
Figure GDA0004035546090000091
式中，C为单根导线与圆柱体侧面构成的无限长同轴圆柱形电容器单位长度的电容量，单位为F/m；ε0为自由空间电介质常数，且ε0＝8.85×10-12F/m；L为同轴圆柱形电容器的长度；R1、R2分别为内部、外部圆柱截面半径。
具体地，由于仿真分裂导线与仿真圆柱体侧面存在电位差，单位长度分裂导线表面集聚电荷量为Q的正电荷，同时等量的负电荷集聚在圆柱体侧面，从而分裂导线与圆柱体侧面构成电容，其单位长度的电容量C为分裂导线表面积聚的电荷量与分裂导线与圆柱体侧面电位差的比值，即C＝Q/U。
进一步地，令式(1)中L＝1m，R1取单根导线截面半径r，R2取分裂导线理论模型中圆柱体截面半径R'，并对式(1)进行变换，得到如下式(2)：
Figure GDA0004035546090000092
式中，r为单根导线截面半径，单位为m；R'为分裂导线理论模型中圆柱体截面半径，单位为m；e为自然常数；
根据上述公式，可以根据无限长同轴圆柱形电容器单位长度的电容量C、圆柱体截面半径R'反推计算出单根导线的截面半径。
由于多分裂导线的电容相关计算可以看做是具有相应等值半径的单根导线的情况。因此，对于模型中为多分裂导线的情况，有：
将式(2)计算出的单根导线半径r作为相应多分裂导线的等值半径，即有下式(3)：
Figure GDA0004035546090000093
式中，req为仿真分裂导线等值半径。
优选地，采用ANSYS电磁场数值计算软件建立模型并进行计算。
S103、对仿真获得的不同分裂间距和不同子导线截面半径与相应的等值半径数据结果以多项式的方式进行拟合，得到分裂导线等值半径多项式的公式系数；
具体地，参见图5，是一具体实施例中仿真分裂导线等值半径的数值示意图。图5(a)、图5(b)、图5(c)分别为双分裂导线、四分裂导线、六分裂导线仿真获得的不同分裂间距和不同子导线截面半径与相应的等值半径数据结果，图中所示的仿真分裂导线等值半径对应的分裂间距在0.2m～0.6m，子导线截面直径在 0.005m～0.04m范围。
进一步地，对仿真获得的不同分裂间距、不同子导线截面半径与相应的等值半径数据结果以多项式的方式进行拟合，得到分裂导线等值半径多项式的公式系数，具体包括：
选取下述多项式作为拟合函数。
Figure GDA0004035546090000101
式中，p00，p10，p01，p20，p11，p02，p30，p21，p12，p03，p40，p31，p22，p13， p04，p50，p41，p32，p23，p14，p05为公式系数；D为导线分裂间距，单位为m；d 为子导线截面直径，单位为m；Req(d,D)为分裂导线等值半径，单位为m。
通过最小二乘法对仿真获得的不同分裂间距、不同子导线截面半径与相应的等值半径数据结果以上述多项式作为拟合函数进行拟合，得到相应公式系数。
参见下表2，是一具体实施例中分裂导线等值半径多项式的公式系数的取值表。表2中的数值分别由具体实施例中的仿真分裂导线等值半径值拟合得到。
表2
Figure GDA0004035546090000102
Figure GDA0004035546090000111
S104、根据公式系数得到分裂导线等值半径与导线分裂间距和子导线截面直径的关系式，并根据关系式计算所设计电力架空输电线路相应分裂导线对应等值半径；
具体地，在得知所设计架空输电线路对应导线分裂间距D和子导线截面直径d 后，就能够根据式(4)计算得到精确的所设计架空输电线路对应分裂导线等值半径Req(d,D)。
在一具体的实施方式中，若所设计架空输电线路采用四分裂导线，导线分裂间距D＝0.33m，子导线截面直径d＝0.02m，根据式(4)，计算得到该四分裂导线等值半径为Req＝0.163m。
S105、根据分裂导线等值半径得到所设计电力架空输电线路相应分裂导线对地电容，以进行电力架空输电线路设计。
具体地，等值半径是针对分裂导线计算对地电容的一个中间变量，其作用在于更加方便精确的计算出分裂导线的对地电容，而导线对地电容是输电线路的一个重要的设计参数。该参数对电力架空输电线路设计质量具有十分重要的作用。本发明实施例通过更精确的导线对地电容，提高了电力架空输电线路设计质量。
本发明实施例提供的一种基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计方法，具有如下有益效果：
结合输电线路分裂导线的理论模型建立对应的分裂导线仿真模型，能够精确地对输电线路分裂导线进行仿真计算，通过最小二乘法对仿真结果进行拟合，降低计算难度的同时保证了计算的准确性；根据拟合得到的公式系数计算分裂导线等值半径与导线分裂间距和子导线截面直径的关系式，实现了根据试验获得的分裂导线等值半径与几何特性参数的相关数据，通过曲线拟合的方法获得相应的数学计算公式，从而在几何特性确定的情况下更加精确地计算分裂导线等值半径，提高分裂导线的等值半径的精确性；由于分裂导线的等值半径是针对分裂导线计算对地电容的一个中间变量，提高分裂导线的等值半径的精确性能够更加方便、精确地计算出分裂导线的对地电容，提高电力架空输电线路设计质量。
参见图6，是本发明实施例二提供的一种基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计系统的结构示意图，包括：
模型构建单元201，用于构建与分裂导线理论模型对应的分裂导线仿真模型；
仿真计算单元202，用于对分裂导线仿真模型进行仿真计算，得到分裂导线仿真模型中不同几何特征参数下仿真分裂导线的等值半径；其中，几何特征参数包括分裂间距和子导线截面半径；
系数拟合单元203，用于对仿真获得的不同分裂间距和不同子导线截面半径与相应的等值半径数据结果以多项式的方式进行拟合，得到分裂导线等值半径多项式的公式系数；
半径计算单元204，用于根据公式系数得到分裂导线等值半径与导线分裂间距和子导线截面直径的关系式，通过关系式计算所设计电力架空输电线路相应分裂导线等值半径；
架空输电线路设计单元205，用于根据分裂导线等值半径得到所设计电力架空输电线路相应分裂导线对地电容，以进行电力架空输电线路设计。
进一步地，分裂导线理论模型，包括：无限长的圆柱体，以及位于圆柱体中的无限长的分裂导线；
其中，分裂导线的几何中心线与圆柱体几何中心线重合；分裂导线的各子导线均为理想导体，并处于高电位；圆柱体内部除分裂导线占据空间外的其余空间为真空状态，其余空间的电介质常数与自由空间电介质常数相同；圆柱体外侧表面为等电位面并处于零电位。
进一步地，对分裂导线仿真模型进行仿真计算，得到分裂导线仿真模型中不同几何特征参数下仿真分裂导线的等值半径，具体包括：
通过仿真分裂导线表面积聚的电荷量与仿真分裂导线到仿真圆柱体侧面电位差的比值计算单位长度的电容量；
当仿真分裂导线的分裂数为1，即为单根导线的情况下，将分裂导线理论模型视为无限长的同轴圆柱形电容器，分裂导线理论模型电容量计算公式如下式 (1)所示：
Figure GDA0004035546090000141
式中，C为单根导线与圆柱体侧面构成的无限长同轴圆柱形电容器单位长度的电容量，单位为F/m；ε0为自由空间电介质常数，且ε0＝8.85×10-12F/m；L为同轴圆柱形电容器的长度；R1、R2分别为内部、外部圆柱截面半径。
进一步地，还包括：
令式(1)中L＝1m，R1取单根导线截面半径r，R2取分裂导线理论模型中圆柱体截面半径R'，并对式(1)进行变换，得到如下式(2)：
Figure GDA0004035546090000143
式中，r为单根导线截面半径，单位为m；R'为分裂导线理论模型中圆柱体截面半径，单位为m；e为自然常数；
将式(2)计算出的单根导线半径r作为相应多分裂导线的等值半径，即有下式(3)：
Figure GDA0004035546090000142
式中，req为仿真分裂导线等值半径。
进一步地，对仿真获得的不同分裂间距、不同子导线截面半径与相应的等值半径数据结果以多项式的方式进行拟合，得到分裂导线等值半径多项式的公式系数，具体包括：
通过最小二乘法对仿真获得的不同分裂间距、不同子导线截面半径与相应的等值半径数据结果以多项式的方式进行拟合，得到分裂导线等值半径多项式的公式系数；
多项式如下式(4)所示：
Figure GDA0004035546090000151
式中，p00，p10，p01，p20，p11，p02，p30，p21，p12，p03，p40，p31，p22，p13， p04，p50，p41，p32，p23，p14，p05为公式系数；D为导线分裂间距，单位为m；d 为子导线截面直径，单位为m；Req(d,D)为分裂导线等值半径，单位为m。
进一步地，根据公式系数得到分裂导线等值半径与导线分裂间距和子导线截面直径的关系式，并根据关系式计算所设计电力架空输电线路相应分裂导线对应等值半径，具体包括：
将公式系数代入式(4)中，得到分裂导线等值半径与导线分裂间距和子导线截面直径的关系式；
通过关系式计算所设计电力架空输电线路相应分裂导线的分裂间距和子导线截面直径下的分裂导线等值半径。
本发明实施例三对应提供了一种基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计系统，包括处理器、存储器以及存储在存储器中且被配置为由处理器执行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如本发明实施例一的基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计方法。基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计系统可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器。
本发明实施例四对应提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在计算机程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行如本发明实施例一所述的基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计方法。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计系统的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital, SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计系统集成的模块/单元如果以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，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或系统、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
需说明的是，以上所描述的系统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。另外，本发明提供的系统实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
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 (7)

1.一种基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计方法，其特征在于，包括：
构建与分裂导线理论模型对应的分裂导线仿真模型；
对所述分裂导线仿真模型进行仿真计算，得到不同几何特征参数下所述分裂导线的等值半径；其中，所述几何特征参数包括分裂间距和子导线截面半径；
对仿真获得的不同分裂间距和不同子导线截面半径与相应的等值半径数据结果以多项式的方式进行拟合，得到分裂导线等值半径多项式的公式系数，具体包括：
通过最小二乘法对仿真获得的不同分裂间距、不同子导线截面半径与相应的等值半径数据结果以多项式的方式进行拟合，得到所述分裂导线等值半径多项式的公式系数；
所述多项式如下式(4)所示：
Figure FDA0004035546080000011
式中，p00，p10，p01，p20，p11，p02，p30，p21，p12，p03，p40，p31，p22，p13，p04，p50，p41，p32，p23，p14，p05为公式系数；D为导线分裂间距，单位为m；d为子导线截面直径，单位为m；Req(d,D)为分裂导线等值半径，单位为m；
根据所述公式系数得到分裂导线等值半径与导线分裂间距和子导线截面直径的关系式，并根据所述关系式计算所设计电力架空输电线路相应分裂导线对应等值半径，具体包括：
将公式系数代入式(4)中，得到分裂导线等值半径与导线分裂间距和子导线截面直径的关系式；
通过所述关系式计算所设计电力架空输电线路相应分裂导线的分裂间距和子导线截面直径下的分裂导线等值半径；
根据所述分裂导线等值半径得到所设计电力架空输电线路相应分裂导线对地电容，以进行电力架空输电线路设计。
2.如权利要求1所述的一种基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计方法，其特征在于，所述分裂导线理论模型，包括：无限长的圆柱体，以及位于所述圆柱体中的无限长的分裂导线；
其中，所述分裂导线的几何中心线与圆柱体几何中心线重合；所述分裂导线的各子导线均为理想导体，并处于高电位；所述圆柱体内部除分裂导线占据空间外的其余空间为真空状态，所述其余空间的电介质常数与自由空间电介质常数相同；所述圆柱体外侧表面为等电位面并处于零电位。
3.如权利要求2所述的一种基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计方法，其特征在于，对所述分裂导线仿真模型进行仿真计算，得到不同几何特征参数下所述分裂导线的等值半径，具体包括：
通过仿真分裂导线表面积聚的电荷量与所述仿真分裂导线到仿真圆柱体侧面电位差的比值计算单位长度的电容量；
当所述仿真分裂导线的分裂数为1，即为单根导线的情况下，将所述分裂导线理论模型视为无限长的同轴圆柱形电容器，所述分裂导线理论模型的电容量计算公式如下式(1)所示：
Figure FDA0004035546080000021
式中，C为单根导线与圆柱体侧面构成的无限长同轴圆柱形电容器单位长度的电容量，单位为F/m；ε0为自由空间电介质常数，且ε0＝8.85×10-12F/m；L为所述同轴圆柱形电容器的长度；R1、R2分别为内部、外部圆柱截面半径。
4.如权利要求3所述的一种基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计方法，其特征在于，还包括：
令式(1)中L＝1m，R1取单根导线截面半径r，R2取所述分裂导线理论模型中圆柱体截面半径R'，并对式(1)进行变换，得到如下式(2)：
Figure FDA0004035546080000031
式中，r为单根导线截面半径，单位为m；R'为所述分裂导线理论模型中圆柱体截面半径，单位为m；e为自然常数；
将式(2)计算出的单根导线半径r作为相应多分裂导线的等值半径，即有下式(3)：
Figure FDA0004035546080000032
式中，req为所述仿真分裂导线等值半径。
5.一种基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计系统，其特征在于，包括：
模型构建单元，用于构建与分裂导线理论模型对应的分裂导线仿真模型；
仿真计算单元，用于对所述分裂导线仿真模型进行仿真计算，得到所述分裂导线仿真模型中不同几何特征参数下仿真分裂导线的等值半径；其中，所述几何特征参数包括分裂间距和子导线截面半径；
系数拟合单元，用于对仿真获得的不同分裂间距和不同子导线截面半径与相应的等值半径数据结果以多项式的方式进行拟合，得到分裂导线等值半径多项式的公式系数，具体包括：
通过最小二乘法对仿真获得的不同分裂间距、不同子导线截面半径与相应的等值半径数据结果以多项式的方式进行拟合，得到所述分裂导线等值半径多项式的公式系数；
所述多项式如下式(4)所示：
Figure FDA0004035546080000041
式中，p00，p10，p01，p20，p11，p02，p30，p21，p12，p03，p40，p31，p22，p13，p04，p50，p41，p32，p23，p14，p05为公式系数；D为导线分裂间距，单位为m；d为子导线截面直径，单位为m；Req(d,D)为分裂导线等值半径，单位为m；
半径计算单元，用于根据所述公式系数得到分裂导线等值半径与导线分裂间距和子导线截面直径的关系式，并根据所述关系式计算所设计电力架空输电线路相应分裂导线对应等值半径，具体包括：
将公式系数代入式(4)中，得到分裂导线等值半径与导线分裂间距和子导线截面直径的关系式；
通过所述关系式计算所设计电力架空输电线路相应分裂导线的分裂间距和子导线截面直径下的分裂导线等值半径；
架空输电线路设计单元，用于根据所设计电力架空输电线路相应分裂导线的等值半径得到分裂导线对地电容，以进行电力架空输电线路设计。
6.一种基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计系统，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4中任意一项所述的一种基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计方法。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至4中任意一项所述的一种基于分裂导线等值半径的架空输电线路设计方法。
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