一种多层土壤复合地网参数获取方法技术

本发明专利技术涉及一种多层土壤复合地网参数获取方法，包括步骤：1)将复合土壤分为若干层，模拟实际土壤情况，获取每层土壤的电阻率；2)根据模拟结果进行计算机求解，获取接地参数；3)根据得到的多层土壤的电阻率结果，结合工程接地网的形状，将工程接地网及其土壤划分为多个单元化的网络模型；4)获取各单元化网络模型的等效电阻，计算各等效电阻的阻值及相邻节点的电导值；5)通过互电导求出各等效电阻所在节点的电位，基于基尔霍夫电流规律获取接地网的接地电阻。与现有技术相比，本发明专利技术具有计算准确、符合实际情况，过程简单、快速、高效等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种多层土壤复合地网参数获取方法
本专利技术涉及电力
，尤其是涉及一种多层土壤复合地网参数获取方法。
技术介绍
随着通用设计、通用造价和通用设备的应用，电力项目评审有了可靠的依据。但对于220kV及以上工程、改扩建工程及特殊工程，对变电站接地网布置、接地网材质选择、接地材料量的估算，仍然十分困难。其中，接地参数取决于接地网埋深处的土壤电阻率。随着电网设施占地面积的逐渐减少，接地要求的逐步提高，单纯的水平接地网难以满足工程的接地参数要求。根据一般工程土壤电阻率报告显示，土壤电阻率在各水平层的电阻率是不同的，通过加装垂直接地极的方式可进一步降低接地网的接地电阻。当设计人员引入垂直接地极来试图降低整个复合接地网的接地电阻时，利用公式获取的接地电阻就会产生很大误差。当垂直接地极长度为20m时，采用公式计算出的接地电阻值差异已接近20％。虽然提出了一种引入修正系数的计算方法，但该方法只适用于均质土壤环境中，无法适用于多层土壤环境。在实际工程中，土壤电阻率会随着土壤地层结构的差异产生变化，引入垂直接地极的复合地网需要考虑多层土壤环境下的接地参数变化影响。然而目前多层土壤中的复合接地网的接地参数却无法实现有效、实时、准确的获取。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多层土壤复合地网参数获取方法，该方法可更加精确计算出多层土壤情况下的复合接地网参数，更加符合复合接地网的实际工程情况，过程简单、快速、高效。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：>一种多层土壤复合地网参数获取方法，具体包括如下步骤：S1：将复合土壤分为若干层，模拟实际土壤情况，获取每层土壤的电阻率。进一步地，采用统计学中组距分组的方式将复合土壤分为若干层。将复合土壤分为若干层后，每层土壤的电阻率取该层所有数值的中值。进一步地，将复合土壤分为四层。作为优选实施方式，将复合土壤分为四层，包括：[0,0.8m]深度层、(0.8m,2.0m]深度层、(2.0m,6.0m]深度层和(6.0m,15.00m]深度层。S2：根据步骤S1的模拟结果进行计算机求解，获取接地参数；进一步地，采用复镜像法求解，获取接地参数。S3：根据步骤S1得到的多层土壤的电阻率结果，结合工程接地网的形状，将工程接地网及其土壤划分为多个单元化的网络模型；S4：获取各单元化网络模型的等效电阻，计算各等效电阻的阻值及相邻节点的电导值；具体地：将接地导体自身电阻忽略不计，每个单元化网络模型的等效电阻包括分别设于x、y、z轴方向的六个单元电阻，各轴上以坐标原点为中心，在相反方向分别设有一个单元电阻。各单元电阻的电阻计算式为：式中：n1、n2分别为单元化网络模型在z轴相反方向的两个节点，电阻分别为节点n1、n2与坐标原点之间的等效单元电阻；n3、n4分别为单元化网络模型在x轴相反方向的两个节点，电阻分别为节点n3、n4与坐标原点之间的等效单元电阻；n5、n6分别为单元化网络模型在y轴相反方向的两个节点，电阻分别为节点n5、n6与左标原点之间的等效单元电阻；Δx为对应电阻所在点与坐标原点之间x轴的距离，Δy为对应电阻所在点与坐标原点之间y轴的的距离，Δz为对应电阻所在点与坐标原点之间z轴的距离；ρ为对应的土壤电阻率，该值通过步骤S1中所处土壤层获取。相邻节点的电导值计算式为：式中，GN1、GN2、GN3、GN4、GN5、GN6分别为节点n1、n2、n3、n4、n5、n6的电导，为节点n1与n2之间的等效电阻，通过电阻求和获取；为节点n3与n4之间的等效电阻，通过电阻求和获取；为节点n5与n6之间的等效电阻，通过电阻求和获取。S5：通过互电导求出各等效电阻所在节点的电位，根据电位获取从接地网流出的电流后，通过外加电压、电阻与电流的关系，计算接地网的接地电阻。相较于现有技术，本专利技术提供的多层土壤复合地网参数获取方法至少具有以下有益效果：1)本专利技术考虑了土壤电阻率随土壤地层结构的差异产生变化，通过对工程实际土壤电阻率模拟，将土壤电阻率分为若干层，并将每个单元网格获取等效电阻，节省了实际添加水平接地网和垂直接地网的步骤，避免了误差，可更加精确计算出多层土壤情况下的复合接地网参数，对工程提供了理论指导及设计依据；2)根据多层土壤的电阻率近似结果以及工程接地网的形状，将每个单元网格获取等效电阻，并通过对应的土壤电阻率计算等效电阻、电导，结合外加电压、电阻与电流的关系获取接地网的接地电阻，更加符合复合接地网的实际工程情况，可进一步有效、准确获取接地参数；3)根据多层土壤的电阻率近似结果以及工程接地网的形状，将工程接地网及其土壤划分为一个个单元化的网格模型，通过单元化网格模型可更加直观地展示实际复合土壤情况，提高了工作效率。附图说明图1为实施例中复合土壤水平分层模型图；图2为实施例中接地电阻单元化网格模型图；图3为实施例中单元网格等效电阻图；图4为实施例中多层土壤复合地网参数获取方法的流程示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。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，都应属于本专利技术保护的范围。实施例根据实际的土壤电阻率报告，多层土壤电阻率水平一般会随着土壤深度逐渐变化。为了模拟工程实际情况又不致使过程过于复杂，对多层土壤的电阻率进行近似模拟是有必要的。本专利技术涉及一种多层土壤复合地网参数获取方法，该方法包括如下步骤：步骤一、工程实测的土壤电阻率一般为一组随土壤深度变化的离散数值，利用统计学中组距分组的方式将复合土壤分为若干层，来模拟实际的土壤情况，获取每层土壤的电阻率。某工程某钻孔位实测土壤电阻率数据如表1所示。表1某工程某钻孔位实测土壤电阻率数据根据工程实际情况，接地网采用水平接地网与垂直接地极结合的形式，水平地网埋深0.8m。由土壤电阻率可以获知，电阻率在6m之后变化幅度逐渐变小，考虑到工程实际及计算量，将工程土壤分为4层：0～0.8m层、0.8m(不含)～2.0m层、2.0m(不含)～6.0m层、6.0m(不含)～15.00m层。每层土壤电阻率取其组中值，即23.10，20.15，12.63，5.41。步骤二、经过将工程实际土壤电阻率转换成多层土壤的近似模拟结果，利用复镜像法进行计算机求解，获取接地参数。利用复镜相法计算接地参数时，水平n层土壤如图1所示。恒定电场中的拉普拉斯：▽2φ＝0(1)式中：φ为电位，电场强度E＝-▽φ。在圆柱坐标系下，式(1)变为：解此拉普拉斯方程可以得到第i层的电位函数表达式。若点电流源在第i层土壤中，则该层的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层土壤复合地网参数获取方法，其特征在于，包括下列步骤：/n1)将复合土壤分为若干层，模拟实际土壤情况，获取每层土壤的电阻率；/n2)根据步骤1)的模拟结果进行计算机求解，获取接地参数；/n3)根据步骤1)得到的多层土壤的电阻率结果，结合工程接地网的形状，将工程接地网及其土壤划分为多个单元化的网络模型；/n4)获取各单元化网络模型的等效电阻，计算各等效电阻的阻值及相邻节点的电导值；/n5)通过互电导求出各等效电阻所在节点的电位，基于基尔霍夫电流规律获取接地网的接地电阻。/n

【技术特征摘要】
1.一种多层土壤复合地网参数获取方法，其特征在于，包括下列步骤：
1)将复合土壤分为若干层，模拟实际土壤情况，获取每层土壤的电阻率；
2)根据步骤1)的模拟结果进行计算机求解，获取接地参数；
3)根据步骤1)得到的多层土壤的电阻率结果，结合工程接地网的形状，将工程接地网及其土壤划分为多个单元化的网络模型；
4)获取各单元化网络模型的等效电阻，计算各等效电阻的阻值及相邻节点的电导值；
5)通过互电导求出各等效电阻所在节点的电位，基于基尔霍夫电流规律获取接地网的接地电阻。


2.根据权利要求1所述的多层土壤复合地网参数获取方法，其特征在于，步骤1)中，采用统计学中组距分组的方式将复合土壤分为若干层。


3.根据权利要求1所述的多层土壤复合地网参数获取方法，其特征在于，步骤1)中，将复合土壤分为四层。


4.根据权利要求1所述的多层土壤复合地网参数获取方法，其特征在于，步骤1)中，将复合土壤分为若干层后，每层土壤的电阻率取该层所有数值的中值。


5.根据权利要求1所述的多层土壤复合地网参数获取方法，其特征在于，步骤4)中，将接地导体自身电阻忽略不计，每个单元化网络模型的等效电阻包括分别设于x、y、z轴方向的六个单元电阻，各轴上以坐标原点为中心，在相反方向分别设有一个单元电阻。


6.根据权利要求5所述的多层土壤复合地网参数获取方法，其特征在于，各单元电阻的电阻计算式为：









式中：n1、n2分别为单元化网络模型在z轴相反方向的两个节点，电阻分别为节点n1、n2与坐标原点之间的等效...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鑫，张铭，吴恩琦，李灏恩，吕征宇，王紫雷，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，国网上海电力设计有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31