接地电阻的仿真建模方法技术

本发明专利技术公开了一种接地电阻的仿真建模方法，选取G0为雷击点所在杆塔的接地电阻，以G0为起点从左至右的杆塔的接地电阻依次为GR1、GR2、GR3、GR4、GR5、GR6、GR7，以G0为起点从右至左的杆塔的接地电阻依次为GL1、GL2、GL3、GL4、GL5、GL6、GL7；然后进行接地电阻的仿真和建模，通过接地电阻的变化对入地电荷量所产生的影响，以便及时发现接地电阻异常。

【技术实现步骤摘要】
接地电阻的仿真建模方法
本专利技术涉及建模方法，尤其涉及接地电阻的仿真建模方法。
技术介绍
雷击故障是输电线路发生最频繁的故障，是否能够有效地减少雷击故障，很大程度上取决于杆塔的接地情况。雷电击中杆塔时如果存在接地异常，会导致导线和地线之间的压差过大，从而发生反击跳闸故障。提前发现线路杆塔接地电阻的异常，能够帮助电力工作人员做好雷害防范工作，因此目前亟需研究能实现接地电阻在线监测、并且直接反映冲击接地电阻的方法。该方法将自然落雷作为信号源，由于雷电本身为冲击信号，此时所研究接地电阻呈现冲击接地电阻特性。本文以电荷大小作为基本监测量，通过仿真确定接地电阻在异常情况入地电荷量的增减情况，从而可利用本方法对接地电阻的异常情况进行后续的监测，提高监测效率。
技术实现思路
鉴以此，本专利技术要解决的问题在于提供一种利用落雷电流作为测量接地电阻的变化对入地电荷影响，以便及时发现接地电阻异常的一种接地电阻的仿真建模方法。一种接地电阻的仿真建模方法，包括以下步骤：S1：当雷电击中避雷线后，雷电流从雷击点向两侧传播，故选取G0为雷击点所在杆塔的接地电阻，以G0为起点从左至右的杆塔的接地电阻为GR1、GR2……GRn(n为大于0的自然数)，以G0为起点从右至左的杆塔的接地电阻为GL1、GL2……GLn(n为大于0的自然数)；S2：选取雷电流为双指数负雷电波；S3：取电荷量为q，避雷线上的电流为I，时间为t，则雷电电荷一部分通过接地电阻流入大地中，另一部分则留在输电线中，将流入大地电荷量与总体电荷量的比值记作分流系数k，将输电线看作无限长的情况下，各个杆塔附近的等效电路相同，k可看作固定值，Ig是当前杆塔的分流，而当前杆塔的接地电阻是G1，后续各杆塔的接地电阻并联共同组成G2，分流系数由G1、G2以及线路和杆塔的等效阻抗决定，将通过当前杆塔的接地电阻Gn上的电流看作Ign、则Ign＝kI(1-k)^n，n为大于0的自然数，通过上述系数之间的关系即可算出流入每根杆塔的电流；S4：利用LCC模块对避雷线进行仿真，利用波阻抗元件模拟入地雷电波在杆塔上的波过程，提取仿真过程中的离散电流数据，并用数值积分算法(1)计算雷电电荷量；S5：选取G0杆塔为雷电所击中的杆塔，分析雷电流与G0杆塔两侧对称的GRn与GLn杆塔电流之和(包括G0)的关系，通过仿真软件绘画出雷电流、GR(n-1)或GL(n-1)(且两者均包括G0杆塔)、G0杆塔两侧对称的GRn与GLn杆塔电流之和(包括G0杆塔)的波形图，从而确定GR(n-1)或GL(n-1)(且两者均包括G0杆塔)的入地电流和与入射雷电流波形的重合度和G0杆塔两侧对称的GRn与GLn杆塔电流之和(包括G0)入地电流和与入射雷电流波形的重合度，并比较波形图中两者的重合度之间的大小，从而确定计算流入大地的电荷所需的杆塔数量；S6：拟合入地电荷量的方程式为y＝0.2489·0.8765x-0.05971(2)，从而确定入地电荷量的指数拟合曲线，式中x是杆塔基数，G0对于x应为0，GR1对于x应为1、GR2对于x应为2，依次类推，因此可根据方程式得知入地电荷量随着杆塔基数的增加呈指数衰减，即电流每经过一基杆塔都按照固定比例衰减，衰减大小与分流系数k有关；S7：将本模型中的任意一个接地电阻阻值改变，并绘制任意一个接地电阻阻值改变后所得到的入地电荷量曲线，当任意一个杆塔上的接地电阻改变时，则该杆塔上的入地电荷与该杆塔接地电阻阻值未改变时的入地电荷相对比会发生变化，而其余杆塔电荷传播规律不变，仍呈指数衰减规律。优选地，所述双指数负雷电波幅值为20KA。本专利技术的有益效果在于：本专利技术所提供的一种接地电阻的仿真建模方法，利用落雷电流测量接地电阻的变化对入地电荷影响，以便及时发现接地电阻异常，从而根据本方法发展相应的系统以便监测接地电阻的异常情况。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一种接地电阻的仿真建模方法的接地电阻计算模型；图2是本专利技术一种接地电阻的仿真建模方法的仿真中输入的雷电波波形；图3是本专利技术一种接地电阻的仿真建模方法的电流分流示意图；图4是本专利技术一种接地电阻的仿真建模方法的仿真模型；图5是本专利技术一种接地电阻的仿真建模方法的杆塔入地电流之和与雷电流对比；图6是本专利技术一种接地电阻的仿真建模方法的经过杆塔接地电阻的入地电荷量；图7是本专利技术一种接地电阻的仿真建模方法的存在异常接地电阻时杆塔接地电阻的入地电荷量。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所列举实施例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。一种接地电阻的仿真建模方法，包括以下步骤：参见图1，当雷电击中避雷线后，雷电流从雷击点向两侧传播，故选取G0为雷击点所在杆塔的接地电阻，以G0为起点从左至右的杆塔的接地电阻依次为GR1、GR2、GR3、GR4、GR5、GR6、GR7，以G0为起点从右至左的杆塔的接地电阻依次为GL1、GL2、GL3、GL4、GL5、GL6、GL7；参见图2，选取雷电流为双指数负雷电波且幅值为20KA；参见图3，取电荷量为q，避雷线上的电流为I，时间为t，则雷电电荷一部分通过接地电阻流入大地中，另一部分则留在输电线中，将流入大地电荷量与总体电荷量的比值记作分流系数k，将输电线看作无限长的情况下，各个杆塔附近的等效电路相同，k可看作固定值，Ig是当前杆塔的分流，而当前杆塔的接地电阻是G1，后续各杆塔的接地电阻并联共同组成G2，分流系数由G1、G2以及线路和杆塔的等效阻抗决定，在本实施例中，k＝0.83，通过上述系数之间的关系即可算出流入每根杆塔的电流，例如将GR1上的电流看作Ig1、GR2上的电流看作Ig2、GR3上的电流看作Ig3，则Ig1＝kI、Ig2＝k(1-k)I、Ig2＝k(1-k)(1-k)I，根据上述规律可依次类推，因此可算出每根杆塔的分电流；参见图4，在ATP-EMTP中按照图1的示意构建模型，利用LCC模块对避雷线进行仿真，利用波阻抗元件模拟入地雷电波在杆塔上的波过程，提取仿真过程中的离散电流数据，并用数值积分算法(1)计算雷电电荷量；选取G0杆塔为雷电所击中的杆塔，分析雷电流与GL7-GR7十五基杆塔电流之和的关系，通过MATLAB绘画出雷电流、七基杆塔内的入地电流之和与十五基杆塔内的入地电流之和的波形图，从而确定七基杆塔的入地电流和与入射雷电流波形的重合度和十五基杆塔入地电流和与入射雷电流波形的重合度，并比较波形图中两者的重合度之间的大小，从而确定计算流入大地的电荷所需的杆塔数量；在本图5中，将波形分成三个区间，分别为0-60us区间、60us-150us区间以及150us以上区间，在60us-150us区间，十五基杆塔入地电流和与入射雷电流波形基本重合。在0-60us、150us以上区间不完全重合，在0-60us存在高频振荡部分，150us以上区间存在低频部分，这些不重合部分是由雷电流在线路上的折反射引起的。这两部分电流会在线路上传至更远的距离，通过上述图5的仿真结果可知，一部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接地电阻的仿真建模方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：当雷电击中避雷线后，雷电流从雷击点向两侧传播，故选取G0为雷击点所在杆塔的接地电阻，以G0为起点从左至右的杆塔的接地电阻为GR1、GR2……GRn(n为大于0的自然数)，以G0为起点从右至左的杆塔的接地电阻为GL1、GL2……GLn(n为大于0的自然数)；S2：选取雷电流为双指数负雷电波；S3：取电荷量为q，避雷线上的电流为I，时间为t，则

【技术特征摘要】
1.一种接地电阻的仿真建模方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：当雷电击中避雷线后，雷电流从雷击点向两侧传播，故选取G0为雷击点所在杆塔的接地电阻，以G0为起点从左至右的杆塔的接地电阻为GR1、GR2……GRn(n为大于0的自然数)，以G0为起点从右至左的杆塔的接地电阻为GL1、GL2……GLn(n为大于0的自然数)；S2：选取雷电流为双指数负雷电波；S3：取电荷量为q，避雷线上的电流为I，时间为t，则雷电电荷一部分通过接地电阻流入大地中，另一部分则留在输电线中，将流入大地电荷量与总体电荷量的比值记作分流系数k，将输电线看作无限长的情况下，各个杆塔附近的等效电路相同，k可看作固定值，Ig是当前杆塔的分流，而当前杆塔的接地电阻是G1，后续各杆塔的接地电阻并联共同组成G2，分流系数由G1、G2以及线路和杆塔的等效阻抗决定，将通过当前杆塔的接地电阻Gn上的电流看作Ign、则Ign＝kI(1-k)^n，n为大于0的自然数，通过上述系数之间的关系即可算出流入每根杆塔的电流；S4：利用LCC模块对避雷线进行仿真，利用波阻抗元件模拟入地雷电波在杆塔上的波过程，提取仿真过程中的离散电流数据，并用数值积分算法(1)计算雷电电荷量；S5：选取G0杆塔为雷电所击中的杆塔，分析雷电流与G0杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海龙，王思捷，
申请(专利权)人：海南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：海南,46