基于电晕笼的直流输电线路无线电干扰激发函数测试方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电晕笼的直流输电线路无线电干扰激发函数测试方法，计算电晕笼中导线的单位长电容，以电晕笼中导线与笼壁间距离为衡量距离，确定输电线路导线周围与输电线路之间距离等于该衡量距离的点的位置；基于电磁场数值计算方法，计算各点位置处产生的电压，将这些点的电压取电压平均值；将输电线路导线电压与电压平均值相减，得到在电晕笼中施加在导线与电晕笼之间的等效电压；使用耦合电容器将电晕笼中导线的高频电压耦合到低压端，使用无线电干扰接收机测量耦合电压；利用耦合电压获得输电线路导线的无线电干扰激发函数。本发明专利技术在电晕笼中得到的无线电干扰激发函数可以直接用于实际线路，无需任何修正和折合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及高电压
，尤其设及一种基于电晕笼的直流输电线路无线电干 扰激发函数测试方法。
技术介绍
电晕放电及其引用的电晕损失是输电线路设计、建设和运行时需要考虑的关键问 题之一。电晕损失的根源是导线表面由于电场强度较高而引起的电晕放电，因此，研究电晕 损失需要同时监测导线对地电压和导线电晕放电电流，最直接的方式是在投运的线路上开 展观测研究。由于电晕放电受季节、气候、天气、海拔等因素的影响巨大，因此在线路上开展 研究需要经过多年的统计观测才能获得各种因素对电晕损失的影响规律，且得到的结果仅 适用于被测导线、给定电压;对于其他导线、其他电压下的情况还需要在相应的线路上开展 重复研究，人力、物力、时间等耗费巨大，对于未来将要建设的新线路，由于没有测试对象， 无法开展有效测试。另一种研究电晕损失的手段是在模拟建造的实验线段上开展研究，由 于模拟线段更换导线、改变电压比较容易，因此对于未来将要建设的新线路，可W先在模拟 线段上开展预测研究，研究成本大大降低。但是实验线段的实验也需要经过多年的统计观 测才能获得季节、气候、天气、海拔等各种因素对电晕损失的影响规律，时间等耗费仍然巨 大。与实际线路和实验线段测试相比，电晕笼具有投资小、试验条件可控性强，试验周期短、 无需高电压实验电源等特点，是研究电晕问题的有效工具。 在交流线路无线电干扰的研究中，保持电晕笼中导线表面最大电场强度与输电线 路导线表面最大电场强度相同，则二者的电晕脉冲电流是相同的，因此可W建立无线电干 扰测试的等效关系。但在直流电晕研究中，运种等效关系并不成立，加拿大魅北克水电研究 所(IREQ)研究发现，在保持导线表面最大标称电场强度相同的条件下，电晕笼中导线的无 线电干扰要比输电线路的无线电干扰大8~15地。其他研究机构也得到了类似结论。上世纪 八十年代末，日本的化kio Nakano等提出了一种基于电晕笼的测量直流输电线路无线电干 扰激发函数的方法，他们指出电晕笼中导线与实际线路激发函数相同的等效条件应该是导 线表面最大合成电场强度相同而不是最大标称电场强度相同。但是根据目前被广为接受的 Kaptzov假设，导线起晕之后，导线表面的电场强度将维持在起晕场强不变，因而将最大合 成表面电场强度相同作为等效条件并不是很合适。 可见，建立电晕笼与输电线路的无线电干扰测试等效方法是使用电晕笼来研究无 线电干扰问题的关键，但是目前为止，尚没有有效的直流电晕笼与输电线路的无线电干扰 测试等效方法。
技术实现思路
针对上述问题中存在的不足之处，本专利技术提供一种基于电晕笼的直流输电线路无 线电干扰激发函数测试方法。 为实现上述目的，本专利技术提供一种基于电晕笼的直流输电线路无线电干扰激发函 数测试方法，包括： 步骤一、根据被实验导线参数和布置方式、电晕笼参数计算电晕笼中导线的单位 长电容Cc; 步骤二、W电晕笼中导线与笼壁间距离为衡量距离，确定输电线路导线周围与输 电线路之间距离等于该衡量距离的点的位置； 步骤Ξ、基于电磁场数值计算方法，计算输电线路导线在步骤二中确定的点位置 处产生的电压，将所有点位置的电压取电压平均值； 步骤四、将输电线路导线电压与步骤Ξ中的电压平均值相减，得到在电晕笼中施 加在导线与电晕笼之间的等效电压； 步骤五、将该等效电压施加在导线与电晕笼之间； 步骤六、使用禪合电容器将电晕笼中导线的高频电压禪合到低压端，使用无线电 干扰接收机测量禪合电压化IV; 步骤屯、利用电晕笼中导线的单位长电容Cc、禪合电压化IV获得输电线路导线的无 线电干扰激发函数Γ。。 作为本专利技术的进一步改进，所述单位长电容C。的计算公式为： Cc = ^ie〇/ln(R/r) 式中:R为电晕笼半径，r为导线半径，ε〇为空气介电常数。 作为本专利技术的进一步改进，所述步骤Ξ包括： 电磁场数值计算方法如下： 针对电晕放电空间离子流场的控制方程为： 泊松方程 ^2 巫=-(ρ+-ρ-)/ε〇 (1) 离子流方程 j+ = p+(-k+▽巫+W) (2) j- = p-(-k-V&-W) (3)[002引电流连续性方程 V · j^ = -RpV/e (4) V · j" = RpV/e (5) 其中R为正负离子复合系数，e为电子电量，k为离子迁移率，Φ为标量电势，P为电 荷密度，j为电流密度，W为风速，ε〇为空气介电常数； 针对方程（1)~（5)，基于（1)使用有限元计算空间电场，基于(2)~（5)使用特征线 法计算空间电荷分布;两个计算过程交替进行、互为初始值，直至电场分布收敛到稳定；W 电晕笼实验中所用电晕笼与线路之间的相对位置为依据找出输电线路导线周围相同位置 的各点的电压，并计算所有点位置电压的电压平均值。 作为本专利技术的进一步改进，无线电干扰激发函数Γ。的计算公式为： 式中，Rm为禪合电容器输出端的匹配电阻。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果为： 本专利技术公开的一种，通 过选取输电线路周围距输电线路距离与电晕笼中导线与笼壁间距离相等的点之间的电位 差作为直流电晕笼无线电干扰激发函数测试时施加电压的方法，保证了电晕笼和在输电线 路中导线附近的电场分布相同，从而建立了电晕笼中无线电干扰激发函数和实际输电线路 无线电干扰激发函数的等效方法， 在电晕笼中得到的无线电干扰激发函数可W直接用于实际线路，无需任何修正和 折合； 由于直流电晕笼和导线之间的电压相对于实际线路对地电压小，因此对测试电源 的输出电压能力要求不高； 与直流实验线路和实际线路测试相比，电晕笼测试时间短，能够模拟季节、气候、 天气、海拔等各种因素影响，研究周期大大缩短。【附图说明】 图1为本专利技术一种实施例公开的基于电晕笼的直流输电线路无线电干扰激发函数 测试方法的流程图； 图2a为本专利技术一种实施例公开的缩尺实验系统的布置示意图； 图化为本专利技术一种实施例公开的电晕笼实验电气连接图； 图3为本专利技术一种实施例公开的电晕笼导线和缩尺线路导线无线电干扰激发函数 测量结果。【具体实施方式】 为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例 中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人 员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。 下面结合附图1-3对本专利技术做进一步的详细描述： 本专利技术从电晕电流W及无线电干扰产生的机理出发，分析电晕笼与输电线路等效 的本质。结合直流电晕无线电干扰的特点，提出一种基于电晕笼的直流输电线路无线电干 扰激发函数测试方法，并设计实验进行验证。其基本原理如下： 电晕电流是由导体周围的电荷运动感应产生的，在同轴圆柱电极中，电荷qoW速 度Vqo = dp/化沿径向运动时，在导体上感应产生的电流i为：化） 式中P为电荷相对于导线的位置，r为导线半径，R大地镜像导线距电荷的距离。[004引无线电干扰是电晕电流高频部分产生的效应，因而主要由电子运动决定，实际上 就是电子崩的发展决定，所W寻找电晕笼与输电线路无线电干扰的等效条件，就是要寻找 在何种条件下，导线周围电子的运动相同。无线电干扰激发函数时域的定义式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电晕笼的直流输电线路无线电干扰激发函数测试方法，其特征在于，包括：步骤一、根据被实验导线参数和布置方式、电晕笼参数计算电晕笼中导线的单位长电容Cc；步骤二、以电晕笼中导线与笼壁间距离为衡量距离，确定输电线路导线周围与输电线路之间距离等于该衡量距离的点的位置；步骤三、基于电磁场数值计算方法，计算输电线路导线在步骤二中确定的点位置处产生的电压，将所有点位置的电压取电压平均值；步骤四、将输电线路导线电压与步骤三中的电压平均值相减，得到在电晕笼中施加在导线与电晕笼之间的等效电压；步骤五、将该等效电压施加在导线与电晕笼之间；步骤六、使用耦合电容器将电晕笼中导线的高频电压耦合到低压端，使用无线电干扰接收机测量耦合电压URIV；步骤七、利用电晕笼中导线的单位长电容Cc、耦合电压URIV获得输电线路导线的无线电干扰激发函数Γc。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，王文倬，尹晗，何金良，曾嵘，胡军，余占清，庄池杰，陈水明，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11