一种等效电路和人与车辆接触时稳态电流计算方法技术

本发明专利技术公开了一种等效电路和人与车辆接触时稳态电流计算方法，属于高压输电线路技术领域，包括客车的对地电容C

【技术实现步骤摘要】
一种等效电路和人与车辆接触时稳态电流计算方法


[0001]本专利技术属于高压输电线路
，具体涉及一种等效电路和人与车辆接触时稳态电流计算方法。

技术介绍

[0002]近年来，对于交流高压输电线路下汽车接触电流的计算，越来越受到人们的重视。传统的研究方法是采用模拟电荷法与表面电荷法相结合计算汽车表面的开路电压与对地电容，再构造人体触摸汽车时的等效电路，从而求解基础电流。但由于输电线路与汽车表面电荷产生的电场之间存在耦合，加上场景尺寸庞大，导致直接求解计算量非常大。并且一次长时间的数值计算只能得到汽车与输电线一种相对位置情况下汽车的接触电流，当汽车移动位置时，需要重复进行繁冗的数值计算。

技术实现思路

[0003]本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种等效电路和人与车辆接触时稳态电流计算方法，基于互易定理求出客车的开路电压，使得输电线路电场的计算不受客车停车位置的影响，同时大大减少了计算量。
[0004]本专利技术的第一目的是提供一种等效电路，包括：
[0005]客车的对地电容C
C
、客车的开路电压U
oc
、轮胎对地电容C
t
、轮胎的电阻R
t
、接触电阻R
g
、人体等效电容C
b
和人体等效电阻R
b
；其中：
[0006]所述轮胎对地电容C
t
和轮胎的电阻R
t
组成第一并联电路；
[0007]所述人体等效电容C
b
和人体等效电阻R
b
组成第二并联电路；
[0008]所述客车的开路电压U
oc
的负极端接地，客车的开路电压U
oc
的正极端依次通过客车的对地电容C
C
、第一并联电路后接地；
[0009]所述客车的开路电压U
oc
的正极端依次通过客车的对地电容C
C
、开关S、接触电阻 R
g
与第二并联电路的一端连接，所述第二并联电路的另一端接地。
[0010]优选地，R
t
>>1/ωC
t
，所述接触电阻R
g
一侧的戴维南等效电压U
Thevinin
为：
[0011][0012]所述接触电阻R
g
一侧的等效阻抗Z
eq
为：
[0013][0014]根据欧姆定律，流过开关S的稳态接触电流I
g
的表达式为：
[0015][0016]本专利技术的第二目的是提供一种基于上述等效电路的人与车辆接触时稳态电流计算方法，包括：
[0017]S1、计算悬浮导体对地电压；具体为：
[0018]交流高压输电线路下悬浮导体对地电压的表达式如下：
[0019][0020]将悬浮导体表面剖分为有限单元，在单元内选择某些积分点，求出被积函数在这些积分点上的数值，然后乘以权因子，再求综合，得到积分值；
[0021]S2、构建等效电路；
[0022]S3、通过欧姆定理计算人与客车稳态接触电流I
g
的大小。
[0023]优选地，在S1中，所述有限单位为三角形；此时，二维高斯积分的公式为：
[0024][0025]优选地，采用积分点数为1的三角形单元二维高斯积分方法，式(4)的连续积分化为式(6)的数值积分：
[0026][0027]其中，S
i
为三角形单元i的面积，V
i
表示单元i上的积分点处的电压，表示积分点处的电荷密度。
[0028]本专利技术具有的优点和积极效果是：
[0029]本专利技术通过将交流高压输电线路电场的计算，与客车表面电荷密度的计算解耦合，使交流高压输电线路的电场计算不受客车停车位置的影响，降低了求解的复杂度，提高了输电线路下方的人体接触客车稳态电流的计算效率。
附图说明
[0030]图1为本专利技术优选实施例中人触摸客车时的等效电路图；
[0031]图2为本专利技术优选实施例中客车表面网格剖分图；
具体实施方式
[0032]为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
[0033]本专利技术的技术方案为：
[0034]请参阅图1，一种等效电路，包括：
[0035]客车的对地电容C
C
、客车的开路电压U
oc
、轮胎对地电容C
t
、轮胎的电阻R
t
、接触电阻R
g
、人体等效电容C
b
和人体等效电阻R
b
；其中：
[0036]所述轮胎对地电容C
t
和轮胎的电阻R
t
组成第一并联电路；
[0037]所述人体等效电容C
b
和人体等效电阻R
b
组成第二并联电路；
[0038]所述客车的开路电压U
oc
的负极端接地，客车的开路电压U
oc
的正极端依次通过客车的对地电容C
C
、第一并联电路后接地；
[0039]所述客车的开路电压U
oc
的正极端依次通过客车的对地电容C
C
、开关S、接触电阻 R
g
与第二并联电路的一端连接，所述第二并联电路的另一端接地。
[0040]一种基于上述等效电路的人与车辆接触时稳态电流计算方法，包括：
[0041]S1、计算悬浮导体对地电压；具体为：
[0042]根据现有的经验公式，交流高压输电线路下悬浮导体对地电压的表达式如下：
[0043][0044]对式(4)中的积分，采用高斯积分法。即将悬浮导体表面剖分为若干单元，在单元内选择某些积分点，求出被积函数在这些积分点上的数值，然后乘以权因子，再求综合，便可得到积分值。以有限元单元为三角形为例，二维高斯积分的一般公式为：
[0045][0046]本文采用积分点数为1的三角形单元二维高斯积分方法，式(4)的连续积分可化为式(6) 的数值积分：
[0047][0048]其中，S
i
为三角形单元i的面积，表示单元i上的积分点处的电压，表示积分点处的电荷密度。
[0049]S2、构建等效电路；当人触摸输电线路下的客车时，考虑汽车的对地电容、轮胎对地电容、人的对地电容和电阻，不考虑人与汽车之间的耦合关系以及人的开路电压，可构成如图1所示的等效电路，开关S闭合后，电路达到稳态时，流过S的电流Ig即为人与客车的稳态接触电流。
[0050]其中，C
C
为客车的对地电容，U
oc
为客车的开路电压，C
t
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种等效电路，其特征在于，至少包括：客车的对地电容C
C
、客车的开路电压U
oc
、轮胎对地电容C
t
、轮胎的电阻R
t
、接触电阻R
g
、人体等效电容C
b
和人体等效电阻R
b
；其中：所述轮胎对地电容C
t
和轮胎的电阻R
t
组成第一并联电路；所述人体等效电容C
b
和人体等效电阻R
b
组成第二并联电路；所述客车的开路电压U
oc
的负极端接地，客车的开路电压U
oc
的正极端依次通过客车的对地电容C
C
、第一并联电路后接地；所述客车的开路电压U
oc
的正极端依次通过客车的对地电容C
C
、开关S、接触电阻R
g
与第二并联电路的一端连接，所述第二并联电路的另一端接地。2.根据权利要求1所述的等效电路，其特征在于，R
t
>>1/ωC
t
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑中原，姜玲，张佳成，于金山，于奔，赵鹏，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：