一种高压电缆护层保护器的配置优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高压电缆护层保护器的配置优化方法，所述方法包括：获取护层保护器的实时感应电压；根据获取到的实时感应电压的幅值，判断护层保护器是否开始动作；响应于护层保护器开始动作，计算护层保护器动作时吸收的能量并判断累积的能量是否超过阈值；响应于累积的能量超过阈值，根据护层保护器动作时吸收的能量，计算护层保护器影响因素的适配曲线；根据计算得到的适配曲线，对护层保护器的参数配置进行优化。本发明专利技术能够对高压电缆线路护层保护器进行优化。护层保护器进行优化。护层保护器进行优化。

A configuration optimization method and system of high voltage cable sheath protector

【技术实现步骤摘要】
一种高压电缆护层保护器的配置优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种高压电缆护层保护器的配置优化方法及系统，属于架空输电线路地线绝缘监测


技术介绍

[0002]在感应过电压下，电缆护层保护器损坏的几个原因：(1)高压电缆线路金属护层过电压水平认识不足；(2)护层保护器配置不合理。电缆护层保护器参数的选择需要考虑过电压的影响因素并结合电缆外护层的绝缘要求，目前在电网中护层保护器的配置不合理时有发生。(3)护层保护器在多次冲击下的状态变化。当发生雷电过电压和操作过电压时，从输电线路传导过来的过电压在金属护层上产生感应过电压，从而导致护层保护器的状态发生变化。针对以上原因，需开展多次连续的冲击电流试验，评估护层保护器的冲击电流耐受能力；研究多次过电压作用下护层保护器残压、泄漏电流、功率损耗等性能参数随过电压冲击次数的变化规律等。
[0003]依据GB50217《电力工程电缆设计规范》、DL/T401《高压电缆选用导则》和DL/T5221《城市电力电缆线路设计技术规定》标准，目前对护层保护器参数选取的一般规定为：(1)保护器通过最大冲击电流时的残压乘以1.4后，应低于电缆护层绝缘的冲击耐压值；(2)保护器在最大工频电压作用下能承受5s而不损坏；(3)保护器应能通过最大冲击电流累计20次而不损坏。
[0004]目前缺乏一种优化设计电力电缆护层保护器技术参数的技术，无法为电力电缆线路设计提供选取护层保护器的理论依据。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种高压电缆护层保护器的配置优化方法，能够对高压电缆线路护层保护器进行优化。为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种方法，其特征在于，包括：
[0007]获取护层保护器的实时感应电压；
[0008]根据获取到的实时感应电压的幅值，判断护层保护器是否开始动作；
[0009]响应于护层保护器开始动作，计算护层保护器动作时吸收的能量并判断累积的能量是否超过阈值；
[0010]响应于累积的能量超过阈值，根据护层保护器动作时吸收的能量，计算护层保护器影响因素的适配曲线；
[0011]根据计算得到的适配曲线，对护层保护器的参数配置进行优化。
[0012]结合第一方面，进一步地，所述判断护层保护器是否开始动作，包括：
[0013]计算护层保护器的实际额定电压，通过下式计算：
[0014]U
r
＝U
P
/k(1)
[0015]式(1)中，U
r
为护层保护器的实际额定电压，U
p
为获取到的实时感应电压的最大值，k为保护器工频电压配合系数，k的取值范围为1.1～1.3，根据电缆护套绝缘耐受能力和护层保护器动作情况进行取值；
[0016]计算护层保护器的起始动作电压，通过下式计算：
[0017][0018]式(2)中，U
1mA
为起始动作电压；
[0019]若获取到的实时感应电压的幅值超过护层保护器的起始动作电压，则护层保护器开始动作；若获取到的实时感应电压的幅值不超过护层保护器的起始动作电压，则护层保护器不动作，继续获取护层保护器的实时感应电压。
[0020]结合第一方面，进一步地，所述计算护层保护器动作时吸收的能量，通过下式计算：
[0021][0022]式(3)中，在发生单相短路情况下，工频短路电流从t1‑
t2的持续时间为高压断路器动作反应时间；在雷电流直击线路情况下，工频短路电流从t1‑
t2的持续时间为单次雷击电流的持续时间；u(t)为护层暂态过电压，i(t)为护层环流。
[0023]结合第一方面，进一步地，所述阈值为护层保护器阈值，若计算得到的护层保护器动作时吸收的能量超过护层保护器阈值，护层保护器的运行会发生隐患，需要对护层保护器的参数配置进行优化；若计算得到的护层保护器动作时吸收的能量未超过护层保护器阈值，护层保护器的正常运行，继续获取护层保护器的实时感应电压。
[0024]结合第一方面，进一步地，所述计算护层保护器影响因素的适配曲线，包括：
[0025]初始化单芯电缆的敷设方式为“品”字型，包括A单芯、B单芯和C单芯，任意两根单芯电缆之间的距离相等，每根单芯外设有护层O；
[0026]计算任一根单芯的护层上的感应电压，通过下式计算：
[0027][0028]式(4)中，U
O
为护层上的感应电压，f为护层保护器线路布置方式，I
A
、I
B
、I
C
分别为三根单芯电缆中流过的线芯电流，R为护层的平均几何半径，r为单芯电缆线芯导体半径，D为任意两根单芯电缆之间的距离；
[0029]由式(4)护层保护器影响因素包括护层保护器线路布置方式、单芯电缆中流过的线芯电流、护层的平均几何半径、单芯电缆线芯导体半径和任意两根单芯电缆之间的距离，根据式(4)计算得到护层保护器影响因素的适配曲线。
[0030]结合第一方面，优选地，若三根单芯电缆中流过的线芯电流相等，则任一根单芯的护层上的感应电压，通过下式计算：
[0031][0032]式(5)中，U
O
为护层上的感应电压，f为护层保护器线路布置方式，R为护层的平均几何半径，r为单芯电缆线芯导体半径，D为任意两根单芯电缆之间的距离。
[0033]结合第一方面，进一步地，所述对护层保护器的参数配置进行优化，包括：
[0034]根据计算得到的适配曲线，初始化影响护层保护器的参数配置的五个指标，包括电缆长度、接地方式、保护器能量吸收能力、标称放电残压和2ms通流能力；
[0035]采用熵权法计算五个指标对护层保护器参数配置影响程度的权重；
[0036]基于计算得到的权重，采用基于PSO优化的最小二乘支持向量机算法对护层保护器参数配置方案进行优化更新，得到护层保护器的参数配置的最优解。
[0037]结合第一方面，进一步地，所述得到护层保护器的参数配置的最优解，包括：
[0038]初始化基于PSO优化的最小二乘支持向量机算法的参数，包括迭代计数器初始值k＝0、最大迭代次数k
max
和保护器配置优化方案种类的最大值Γ；
[0039]初始化影响护层保护器的参数配置的五个指标的参数ω、c1、c2、r1、r2为[0,1]范围内的随机值，形成初始配置方案；
[0040]初始化初始配置方案的初始速度和初始位置分别为：
[0041][0042]式(6)中，V
r
为初始配置方案的初始速度，v
ω
为参数ω的初始速度，为参数c1的初始速度，为参数c2的初始速度，为参数r1的初始速度，为参数r2的初始速度；U
τ
为初始配置方案的初始位置，u
ω
为参数ω的初始位置，为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压电缆护层保护器的配置优化方法，其特征在于，包括：获取护层保护器的实时感应电压；根据获取到的实时感应电压的幅值，判断护层保护器是否开始动作；响应于护层保护器开始动作，计算护层保护器动作时吸收的能量并判断累积的能量是否超过阈值；响应于累积的能量超过阈值，根据护层保护器动作时吸收的能量，计算护层保护器影响因素的适配曲线；根据计算得到的适配曲线，对护层保护器的参数配置进行优化。2.根据权利要求1所述的高压电缆护层保护器的配置优化方法，其特征在于，所述判断护层保护器是否开始动作，包括：计算护层保护器的实际额定电压，通过下式计算：U
r
＝U
P
/k(1)式(1)中，U
r
为护层保护器的实际额定电压，U
p
为获取到的实时感应电压的最大值，k为保护器工频电压配合系数，k的取值范围为1.1～1.3，根据电缆护套绝缘耐受能力和护层保护器动作情况进行取值；计算护层保护器的起始动作电压，通过下式计算：式(2)中，U
1mA
为起始动作电压；若获取到的实时感应电压的幅值超过护层保护器的起始动作电压，则护层保护器开始动作；若获取到的实时感应电压的幅值不超过护层保护器的起始动作电压，则护层保护器不动作，继续获取护层保护器的实时感应电压。3.根据权利要求1所述的高压电缆护层保护器的配置优化方法，其特征在于，所述计算护层保护器动作时吸收的能量，通过下式计算：式(3)中，在发生单相短路情况下，工频短路电流从t1‑
t2的持续时间为高压断路器动作反应时间；在雷电流直击线路情况下，工频短路电流从t1‑
t2的持续时间为单次雷击电流的持续时间；u(t)为护层暂态过电压，i(t)为护层环流。4.根据权利要求1所述的高压电缆护层保护器的配置优化方法，其特征在于，所述阈值为护层保护器阈值，若计算得到的护层保护器动作时吸收的能量超过护层保护器阈值，护层保护器的运行会发生隐患，需要对护层保护器的参数配置进行优化；若计算得到的护层保护器动作时吸收的能量未超过护层保护器阈值，护层保护器的正常运行，继续获取护层保护器的实时感应电压。5.根据权利要求1所述的高压电缆护层保护器的配置优化方法，其特征在于，所述计算护层保护器影响因素的适配曲线，包括：初始化单芯电缆的敷设方式为“品”字型，包括A单芯、B单芯和C单芯，任意两根单芯电缆之间的距离相等；初始化护层O；计算护层上的感应电压，通过下式计算：
式(4)中，U
O
为金属护层上的感应电压，f为护层保护器线路布置方式，I
A
、I
B
、I
C
分别为三根单芯电缆中流过的线芯电流，R为护层的平均几何半径，r为单芯电缆线芯导体半径，D为任意两根单芯电缆之间的距离；由式(4)护层保护器影响因素包括护层保护器线路布置方式、单芯电缆中流过的线芯电流、护层的平均几何半径、单芯电缆线芯导体半径和任意两根单芯电缆之间的距离，根据式(4)计算得到护层保护器影响因素的适配曲线。6.根据权利要求1所述的高压电缆护层保护器的配置优化方法，其特征在于，所述对护层保护器的参数配置进行优化，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹京荥，陈杰，黄强，杨景刚，孙蓉，谭笑，李鸿泽，李陈莹，柏仓，张伟，邱刚，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：