一种架空地线取能系统的多参数协同优化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种架空地线取能系统的多参数协同优化方法，首先根据架空输电线路地线的接线方式列举出所有的取能方案，建立各取能方案的功率分析模型，分析取电地线长度、杆塔接地电阻、负载阻抗等关键参数对地线取电取能系统取能功率的影响，绘制影响规律曲线，最后根据各个参数的曲线，综合协调确定取能系统的各个关键参数。该发明专利技术所提方法基于图形分析，直观明了，简单实用，可为地线取能系统的设计提供理论分析方法，实现取能系统多参数的协同优化，对提高取能系统的取能功率，满足负载供电要求具有重要作用。

A multi parameter collaborative optimization method for the energy collection system of overhead ground wire

【技术实现步骤摘要】
一种架空地线取能系统的多参数协同优化方法
本专利技术涉及电气工程领域，尤其涉及一种架空地线取能系统的多参数协同优化方法。
技术介绍
随着社会对电能的依赖越来越重，电网的安全稳定运行可靠性要求越来越高，大量的在线监测装置在输电线路上投运。由于缺乏持续稳定的低压电源，输电线路在线监测装置一般采用太阳能电池、小型风力发电机等方式供电，供电稳定性受天气影响大，且输出功率小、装置体积大、经济性差。功率充足且持续稳定的电源成为限制输电线路在线监测装置发展的瓶颈。由电磁感应原理可知，架空地线上存在感应电压，两条地线之间及地线与大地之间可构成电流回路，架空地线取能技术可提供持续、稳定的电能，是解决输电线路在线监测装置供电问题最具潜力的手段。然而，目前地线取能只能取到很小的功率，如何从地线中获取到足够的功率，满足在线监测装置的功率需求是地线取能技术还未解决的关键问题。
技术实现思路
为解决上述难题，本专利技术提出的一种架空地线取能系统的多参数协同优化方法，可达到取能功率最大的目的。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为：一种架空地线取能系统的多参数协同优化方法，其包括以下步骤：步骤一：收集待安装地线取能装置的输电线路的基本参数，包括输电电压等级、导线型号及尺寸、地线型号及尺寸、地线接线方式、输电电流、杆塔接地电阻等参数；步骤二：根据地线接线方式，列举所有可能的地线取能方案；并根据步骤一的参数，计算不同取能方案的取能功率；步骤三：以取电地线长度为变量，计算取电地线长度对取电功率的影响；进一步的，绘制所有取电方案下，取电功率随取电地线长度的变化曲线，标记曲线交点。步骤四：以接地电阻为变量，计算杆塔接地电阻对取电功率的影响；进一步的，绘制所有取电方案下，取电功率随杆塔接地电阻的变化曲线，标记曲线交点。步骤五：以负载阻抗为变量，计算取电装置负载阻抗对取电功率的影响；进一步的，绘制所有取电方案下，取电功率随负载阻抗的变化曲线，标记曲线交点。步骤六：综合考虑取电装置负载阻抗、取电地线长度、杆塔接地电阻，确定地线取能系统的相关参数及取能方案。首先，根据步骤三绘制的取电功率随取电地线长度的变化曲线，确定取电地线长度范围及最优的取电方案；其次，根据步骤四绘制的取电功率随杆塔接地电阻的变化曲线及各个杆塔的接地电阻，确定具体的取电地线长度及杆塔位；最后，根据步骤五绘制的取电功率随负载阻抗的变化曲线，确定地线取电系统所带负载阻抗值。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的架空地线取能系统的多参数协同优化方法，首先根据架空输电线路地线的接线方式列举出所有的取能方案，建立各取能方案的功率分析模型，分析取电地线长度、杆塔接地电阻、负载阻抗等关键参数对地线取电取能系统取能功率的影响规律，最后根据各个参数的曲线，综合协调确定取能系统的各个关键参数。本专利技术所提方法是基于图形分析，能直观明了地为地线取能系统的设计提供理论分析方法，简单实用，可实现取能系统多参数的协同优化，对提高取能系统的取能功率，满足负载供电要求具有重要作用。附图说明图1是取电功率随取电地线长度的变化曲线。图2是取电功率随杆塔接地电阻的变化曲线。图3是取电功率随负载阻抗的变化曲线。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例1本专利技术的一种架空地线取能系统的多参数协同优化方法实施例，包括以下步骤；步骤一：收集待安装地线取能装置的输电线路的基本参数，包括输电电压等级、导线型号及尺寸、地线型号及尺寸、地线接线方式、输电电流、杆塔接地电阻等参数。本实施例中收集到的参数如下：输电线路电压等级为110kV，两根地线均为分段绝缘单点接地，且参数相同。地线的电阻R1为1.16(Ω/km)；电流的频率为50(Hz)；大地电阻率ρ为300(Ω·m)；地线的有效半径r1为0.0065(m)；取电导线长度l为2(km)；杆塔接地电阻R为10Ω；输电导线电流Ia为80A；取电装置负载电阻为10Ω；A相导线到地线1的距离da1＝9m，B相导线到地线1的距离db1＝19m，C相导线到地线1的距离dc1＝11m。步骤二：根据地线接线方式，列举所有可能的地线取能方案；并根据步骤一中的参数，计算不同取能方案的取能功率。本实施例中，针对双绝缘地线，地线取电装置存在三种安装方案：方案一：取电装置高电位端安装在绝缘地线上，低电位端安装在铁塔上，同时，将另一根地线与铁塔的放电间隙短接。此方案中，电流回路由两端铁塔及两根地线构成；其取能功率P为：uoc为等效电路的电源电压，Zeq＝Req+jXeq，Zeq为等效电路的内阻抗。当取电装置负载阻抗ZL与等效电路内阻阻抗Zeq共轭时，取电装置可获得最大取电功率，可获得的最大有功功率为：方案二：取电装置两端分别安装在地线1和铁塔上，地线2与铁塔的间隙不短接。此种安装方式下，地线2未接入电流回路，电流回路由地线1与大地组成；其最大取电功率为：方案三：取电装置两端分别安装在地线1和地线2上，地线与铁塔的间隙不短接。此种情况下，电流回路由两根地线构成；其最大取电功率为：步骤三：以取电地线长度为变量，计算取电地线长度对取电功率的影响；当取电地线长度l在0-10km之间变化，其他参数均取步骤一中的参数时，三种取能方案的最大取能功率随取电地线长度的变化曲线如图1所示。由图1可知，取电功率随着取电地线长度的增加而增加。步骤四：以接地电阻为变量，计算杆塔接地电阻对取电功率的影响；当杆塔接地电阻R在0-50Ω之间变化，其他参数均取步骤一中的参数时，三种取能方案的最大取能功率随杆塔接地电阻的变化曲线如图2所示。步骤五：以负载阻抗为变量，计算取电装置负载阻抗对取电功率的影响；当负载阻抗在0-50Ω之间变化，其他参数均取步骤一中的参数时，三种取能方案的取能功率随负载阻抗的变化曲线如图3所示。步骤六：综合考虑取电装置负载阻抗、取电地线长度、杆塔接地电阻，确定地线取能系统的相关参数及取能方案；根据取电功率随取电地线长度的变化曲线，首先确定取电地线长度范围，由图1可知，取电功率随着取电地线长度的增加而增加，根据负载所需的功率大小，确定取电地线长度。假设负载要求取电系统的最大功率不低于2W，则取电地线长度不低于4km，则取能方案选取方案二；其次，根据取电功率随杆塔接地电阻的变化曲线及各个杆塔的接地电阻，确定具体的取电地线长度及杆塔位。由图2可知，在取电地线长度不低于4km的范围内，选取杆塔接地电阻低于10Ω的杆塔作为地线短接塔；最后，根据取电功率随负载阻抗的变化曲线，确定开展地线取电系统所带负载阻抗。由图3可知，取电系统的负载阻抗值需接近20Ω。以上仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种架空地线取能系统的多参数协同优化方法，其特征在于，包括以下步骤；/n步骤一：收集待安装地线取能装置的输电线路的基本参数，包括输电电压等级、导线型号及尺寸、地线型号及尺寸、地线接线方式、输电电流以及杆塔接地电阻；/n步骤二：根据地线接线方式，列举所有可能的地线取能方案；并根据步骤一的参数，计算不同取能方案的取能功率；/n步骤三：以取电地线长度为变量，计算取电地线长度对取电功率的影响；/n步骤四：以杆塔接地电阻为变量，计算杆塔接地电阻对取电功率的影响；/n步骤五：以取电装置负载阻抗为变量，计算取电装置负载阻抗对取电功率的影响；/n步骤六：综合考虑取电装置负载阻抗、取电地线长度、杆塔接地电阻，确定地线取能系统的相关参数及取能方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种架空地线取能系统的多参数协同优化方法，其特征在于，包括以下步骤；
步骤一：收集待安装地线取能装置的输电线路的基本参数，包括输电电压等级、导线型号及尺寸、地线型号及尺寸、地线接线方式、输电电流以及杆塔接地电阻；
步骤二：根据地线接线方式，列举所有可能的地线取能方案；并根据步骤一的参数，计算不同取能方案的取能功率；
步骤三：以取电地线长度为变量，计算取电地线长度对取电功率的影响；
步骤四：以杆塔接地电阻为变量，计算杆塔接地电阻对取电功率的影响；
步骤五：以取电装置负载阻抗为变量，计算取电装置负载阻抗对取电功率的影响；
步骤六：综合考虑取电装置负载阻抗、取电地线长度、杆塔接地电阻，确定地线取能系统的相关参数及取能方案。


2.根据权利要求1所述的架空地线取能系统的多参数协同优化...

【专利技术属性】
技术研发人员：何立夫，李波，章国勇，方针，周秀冬，罗晶，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，国网湖南省电力有限公司防灾减灾中心，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43