一种变电站内避雷器均压环静电电压估算方法技术

本发明专利技术涉及一种变电站内避雷器均压环静电电压估算方法，基于母线不同位置，先计算避雷器均压环对地等效电容，以及分别对各相母线的等效电容；再通过等效电容电路计算各相耦合电压，接着叠加得到避雷器均压环总耦合电压；由此建立耦合电压与母线位置的关系模型，即目标变电站所对应的拟合模型，则在应用中，即可根据目标变电站中实际母线相间距离、中相母线距避雷器均压环顶部距离，应用目标变电站所对应的拟合模型，获得目标变电站内避雷器均压环总耦合电压，有效提高了目标变电站内避雷器均压环总耦合电压的获得效率与准确率，对检修人员的工作安全风险实现了评估，提高人员感应电认识水平，还可为下一步接地等防护工作提供依据，具有重要意义。

An estimation method of static voltage of grading ring of arrester in Substation

【技术实现步骤摘要】
一种变电站内避雷器均压环静电电压估算方法
本专利技术涉及一种变电站内避雷器均压环静电电压估算方法，属于变电站检测

技术介绍
随着我国电力建设的迅速发展，超高压输电等级的应用越来越广泛，超高压变电站作为枢纽发挥着不可替代的重要作用。在对变电站设备进行检修作业时，一般只对设备所属间隔的线路进行停电处理，而汇流母线依然正常运行，其电场的作用会使检修设备顶部产生静电耦合电压，当耦合电压较大时会对检修人员的安全构成威胁，因此在实际检修工作前，如果先对设备耦合电压进行估算，再进行接地等安全防护工作，会降低检修人员的触电风险，具有重要的意义。现有电场分析方法，可以针对仅有母线和大地存在的静电系统，计算其空间中任意位置的电位，但当场点处由空气变成导体时，此方法误差较大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种变电站内避雷器均压环静电电压估算方法，采用设计方法，构建电压与母线位置的关系模型，能够提高目标变电站内避雷器均压环总耦合电压的获得效率与准确率。本专利技术为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术设计了一种变电站内避雷器均压环静电电压估算方法，用于获得目标变电站内避雷器均压环总耦合电压，包括如下步骤：步骤A.构建目标变电站三相母线和避雷器所对应的有限元模型，然后进入步骤B；步骤B.按预设第一距离步长，获得预设母线相间距离范围内的各级母线相间距离x；同时按预设第二距离步长，获得预设中相母线距避雷器均压环顶部距离范围内的、各级中相母线距避雷器均压环顶部距离y；然后获得各x分别与各y之间的两两组合，构成各个距离组合，并进入步骤C；步骤C.分别针对各个距离组合：根据距离组合，应用有限元模型进行仿真，计算三相母线与避雷器均压环的互电容矩阵，获得该距离组合所对应的避雷器均压环对地等效电容C0，以及分别对a、b、c各相母线的等效电容Ca、Cb、Cc；完成针对各距离组合的上述操作后，进入步骤D；步骤D.分别针对各个距离组合：根据距离组合下，避雷器均压环对地等效电容C0、以及分别对a、b、c各相母线的等效电容Ca、Cb、Cc，结合a、b、c各相母线的电压，获得a、b、c各相母线对均压环的耦合电压，并将各相母线对均压环的耦合电压进行相加，获得该距离组合所对应的避雷器均压环总耦合电压Un；其中，1≤n≤N，N表示距离组合的数目，Un表示第n个距离组合所对应的避雷器均压环总耦合电压；完成针对各距离组合的上述操作后，进入步骤E；步骤E.在预设初等函数集合中，选择一个预设初等函数，作为基础函数，并进入步骤F；步骤F.根据各个距离组合、以及距离组合所对应的避雷器均压环总耦合电压Un，针对基础函数进行拟合，获得Un随各个距离组合而变化的拟合模型，即目标变电站所对应的拟合模型，然后进入步骤G；步骤G.根据目标变电站中实际母线相间距离、中相母线距避雷器均压环顶部距离，应用目标变电站所对应的拟合模型，获得目标变电站内避雷器均压环总耦合电压。作为本专利技术的一种优选技术方案：还包括步骤FGI如下，其中执行完步骤F之后，进入步骤FGI；步骤FGI.分别针对各个距离组合，执行如下步骤FGI-1至步骤FGI-2，获得各个相对误差en，并判断其中是否存在位于预设相对误差范围外的相对误差，是则在预设初等函数集合中，选择一个未被选择过的预设初等函数，作为基础函数，并返回步骤F；否则判定目标变电站所对应拟合模型满足相对误差要求，并进入步骤G；步骤FGI-1.应用目标变电站所对应的拟合模型，获得距离组合所对应的避雷器均压环预测总耦合电压然后进入步骤FGI-2；表示第n个距离组合所对应的避雷器均压环预测总耦合电压；步骤FGI-2.根据该距离组合所对应的避雷器均压环总耦合电压Un，应用如下公式：获得目标变电站所对应拟合模型在该距离组合下、所对应的相对误差en；en表示目标变电站所对应拟合模型在第n个距离组合下、所对应的相对误差。作为本专利技术的一种优选技术方案：还包括步骤FGII如下，其中所述步骤FGI中判断，若判定目标变电站所对应拟合模型满足相对误差要求，并进入步骤FGII；FGII.获得各距离组合所对应避雷器均压环总耦合电压Un的平均值并结合各距离组合分别所对应的避雷器均压环预测总耦合电压以及各距离组合分别所对应的避雷器均压环总耦合电压Un，应用如下公式：获得目标变电站所对应拟合模型的拟合系数R-square，并判断拟合系数R-square与1的差值是否在预设系数差值范围内，是则判定目标变电站所对应拟合模型满足相对误差要求，并进入步骤G；否则在预设初等函数集合中，选择一个未被选择过的预设初等函数，作为基础函数，并返回步骤F。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述步骤D中，分别针对各个距离组合：根据距离组合下，避雷器均压环对地等效电容C0、以及分别对a、b、c各相母线的等效电容Ca、Cb、Cc，结合a、b、c各相母线的电压Ua、Ub、Uc，按如下公式：获得a、b、c各相母线的耦合电压Ua0、Ub0、Uc0。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述步骤D中，分别针对各个距离组合：针对各相母线的耦合电压的相加值进行取模，获得距离组合所对应的避雷器均压环总耦合电压Un。本专利技术所述一种变电站内避雷器均压环静电电压估算方法，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术所设计变电站内避雷器均压环静电电压估算方法，基于母线不同位置，先计算避雷器均压环对地等效电容，以及分别对各相母线的等效电容；再通过等效电容电路计算各相耦合电压，接着叠加得到避雷器均压环总耦合电压；由此建立耦合电压与母线位置的关系模型，即目标变电站所对应的拟合模型，则在应用中，即可根据目标变电站中实际母线相间距离、中相母线距避雷器均压环顶部距离，应用目标变电站所对应的拟合模型，获得目标变电站内避雷器均压环总耦合电压，有效提高了目标变电站内避雷器均压环总耦合电压的获得效率与准确率，对检修人员的工作安全风险实现了评估，提高人员感应电认识水平，还可为下一步接地等防护工作提供依据，具有重要意义。附图说明图1是本专利技术设计变电站内避雷器均压环静电电压估算方法的流程图；图2是单节避雷器截面图；图3是避雷器正视图；图4是避雷器俯视图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。本专利技术设计了一种变电站内避雷器均压环静电电压估算方法，用于获得目标变电站内避雷器均压环总耦合电压，实际应用当中，如图1所示，具体包括如下步骤。步骤A.结合空气域和大地，构建目标变电站三相母线和避雷器所对应的有限元模型，然后进入步骤B。有限元法通过把电场中的泊松方程或拉普拉斯方程转化为相应的变分问题，再将求解区域进行剖分和插值，最后把变分问题离散化为一组多元的代数方程组。步骤B.按预设第一距离步长，获得预设母线相间距离范围内的各级母线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变电站内避雷器均压环静电电压估算方法，用于获得目标变电站内避雷器均压环总耦合电压，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤A.构建目标变电站三相母线和避雷器所对应的有限元模型，然后进入步骤B；/n步骤B.按预设第一距离步长，获得预设母线相间距离范围内的各级母线相间距离x；同时按预设第二距离步长，获得预设中相母线距避雷器均压环顶部距离范围内的、各级中相母线距避雷器均压环顶部距离y；然后获得各x分别与各y之间的两两组合，构成各个距离组合，并进入步骤C；/n步骤C.分别针对各个距离组合：根据距离组合，应用有限元模型进行仿真，计算三相母线与避雷器均压环的互电容矩阵，获得该距离组合所对应的避雷器均压环对地等效电容C

【技术特征摘要】
1.一种变电站内避雷器均压环静电电压估算方法，用于获得目标变电站内避雷器均压环总耦合电压，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A.构建目标变电站三相母线和避雷器所对应的有限元模型，然后进入步骤B；
步骤B.按预设第一距离步长，获得预设母线相间距离范围内的各级母线相间距离x；同时按预设第二距离步长，获得预设中相母线距避雷器均压环顶部距离范围内的、各级中相母线距避雷器均压环顶部距离y；然后获得各x分别与各y之间的两两组合，构成各个距离组合，并进入步骤C；
步骤C.分别针对各个距离组合：根据距离组合，应用有限元模型进行仿真，计算三相母线与避雷器均压环的互电容矩阵，获得该距离组合所对应的避雷器均压环对地等效电容C0，以及分别对a、b、c各相母线的等效电容Ca、Cb、Cc；
完成针对各距离组合的上述操作后，进入步骤D；
步骤D.分别针对各个距离组合：根据距离组合下，避雷器均压环对地等效电容C0、以及分别对a、b、c各相母线的等效电容Ca、Cb、Cc，结合a、b、c各相母线的电压，获得a、b、c各相母线对均压环的耦合电压，并将各相母线对均压环的耦合电压进行相加，获得该距离组合所对应的避雷器均压环总耦合电压Un；其中，1≤n≤N，N表示距离组合的数目，Un表示第n个距离组合所对应的避雷器均压环总耦合电压；
完成针对各距离组合的上述操作后，进入步骤E；
步骤E.在预设初等函数集合中，选择一个预设初等函数，作为基础函数，并进入步骤F；步骤F.根据各个距离组合、以及距离组合所对应的避雷器均压环总耦合电压Un，针对基础函数进行拟合，获得Un随各个距离组合而变化的拟合模型，即目标变电站所对应的拟合模型，然后进入步骤G；
步骤G.根据目标变电站中实际母线相间距离、中相母线距避雷器均压环顶部距离，应用目标变电站所对应的拟合模型，获得目标变电站内避雷器均压环总耦合电压。


2.根据权利要求1所述一种变电站内避雷器均压环静电电压估算方法，其特征在于：还包括步骤FGI如下，其中执行完步骤F之后，进入步骤FGI；
步骤FGI.分别针对各个距离组合，执行如下步骤FGI-1至步骤FGI-2，获得各个相对误差en，并判断其中是否存在位于预设相对误差范围外的相对误...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁伟，高思恬，周志成，朱孟周，周琦，潘文霞，李昕芮，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32