一种高压交流输电线路电晕电能损失预测方法技术

本发明专利技术公开了一种高压交流输电线路电晕电能损失预测方法，包括：获取导线螺旋模拟电荷；利用含空间介质异物辉光判据获取导线起晕电荷；基于获取的导线螺旋模拟电荷与获取的导线起晕电荷，得到发射螺旋模拟电荷；基于得到的发射螺旋模拟电荷，获取发射螺旋电荷迁移复合及运动轨迹；获取空间介质异物荷电迁移过程；获取螺旋电荷迁移复合过程及空间介质异物荷电迁移过程在空间运动消耗能量，即为电晕电能损耗。本发明专利技术能够对高原地区超高压交流输电线路分裂导线在复杂环境下电晕电能损失进行准确预测，为高原地区架空输电线路设经济性评估提供技术支持。估提供技术支持。估提供技术支持。

【技术实现步骤摘要】
一种高压交流输电线路电晕电能损失预测方法


[0001]本专利技术涉及输变电工程
，特别是涉及一种高压交流输电线路电晕电能损失预测方法。

技术介绍

[0002]我国能源与负荷呈逆向分布，需要建设远距离、大容量、高电压的电网，以满足国民经济发展需求。随着电压等级大幅度提高，导体表面及附近空间电场显著增大，导致空气局部放电，引发电晕放电现象。交流电晕放电会产生电晕损失、无线电干扰和可听噪声等不利影响，控制不当会影响人居环境和电网高效经济运行。
[0003]青藏高原地区生态环境脆弱，大规模电网外送通道建设时，电晕效应控制尤其重要。目前，未系统开展过2000m以上交流输电系统电晕效应研究，一般都依赖于经验公式，对于不同海拔的获取往往采用两个海拔地区的单一导线数据进行对比和线性外推，缺乏关键参数。且高海拔地区环境气候复杂，需要考虑低气压、沙尘、降雨等多环境因素影响，电晕损失受放电参数的影响大，多分裂导线电晕电能损失获取和实现线路经济性准确评估困难。电晕损失建模方面，如未考虑弧垂、导线结构等对表面电场均匀性的影响，亦未考虑如雨滴、沙尘颗粒的荷电迁移过程对电晕电能损耗的影响，对于低气压、沙尘、降雨等因素协同影响的数学物理模型尚属空白。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种高压交流输电线路电晕电能损失预测方法，能够对高原地区超高压交流输电线路分裂导线在复杂环境下电晕电能损失进行准确预测，为高原地区架空输电线路设经济性评估提供技术支持。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种高压交流输电线路电晕电能损失预测方法，包括以下步骤：
[0007]S1，获取导线螺旋模拟电荷；
[0008]S2，利用含空间介质异物辉光判据获取导线起晕电荷；
[0009]S3，基于步骤S1中获取的导线螺旋模拟电荷与步骤S2中获取的导线起晕电荷，得到发射螺旋模拟电荷；
[0010]S4，基于步骤S3得到的发射螺旋电荷，获取发射螺旋电荷迁移复合及运动轨迹；
[0011]S5，获取空间介质异物荷电迁移过程；
[0012]S6，获取步骤S4中螺旋电荷迁移复合过程及步骤S5中空间介质异物荷电迁移过程在空间运动消耗能量，即为电晕电能损耗。
[0013]进一步的，所述步骤S1，获取导线螺旋模拟电荷，具体包括：
[0014][0015]其中，
[0016][0017][0018][0019]式中，x、y、z分别为直角坐标系下导线螺旋模拟电荷三个分量数据，L
p
为螺距，θ为旋转角，δ0弧垂点应力，γ为单位长重力截面比，l
h
为档距水平，h为垂直间距，r0为子导线半径；
[0020][0021][0022][0023]E
x
＝E
x1
cosδcosβ+E
y1
sinβ+E
z1
sinδcosβ
ꢀꢀ
(8)
[0024]E
y
＝E
x1
cosδsinβ+E
y1
cosβ+E
z1
sinδsinβ
ꢀꢀ
(9)
[0025]E
z
＝E
x1
sinδ+E
z1
cosδ
ꢀꢀ
(10)
[0026]其中，E
x1
为导线螺旋电荷产生的电场强度，E
y1
为空间螺旋电荷产生的电场强度，E
z1
为镜像螺旋电荷产生的电场强度，B(1)为矩阵[B]的第一行元素，B(2)为矩阵[B]的第二行元素，B(3)为矩阵[B]的第三行元素，U为导线施加电压，E
x
、E
y
、E
z
为考虑坐标变换后实际空间坐标点直角坐标系下三个电场分量值，δ为螺旋电荷与xoy夹角，β为螺旋电荷与xoz夹角，ε0为真空介电常数；
[0027]则导线螺旋模拟电荷数Q
cond，r
为：
[0028][0029]进一步的，所述步骤S2，利用含空间介质异物辉光判据获取导线起晕电荷，具体包括：
[0030][0031]其中，N
eph
为初始电子崩释放的光子在阴极表面激发电子总数，γ
ph
为钢芯铝导线表面光电子发射系数，d为导线至介质颗粒间距，r、ξ为虚拟积分变量，α为碰撞电离系数，η
为电子吸附系数，g为光子几何吸收函数面积因子，μ为光子在空气中的吸收系数；
[0032]当N
eph
≥1时判定含空间介质异物辉光放电自持，此时采用式(13)计算分裂导线起晕场强：
[0033][0034]其中，E
c
为分裂导线起晕场强，m为考虑气象因素的粗糙系数，δ
′
为空气相对密度值，n为分裂数；
[0035]基于分裂导线起晕场强，计算导线起晕电荷：
[0036]Q
c，r
＝ε0E
c
ꢀꢀ
(14)
[0037]其中，ε0为真空介电常数，Q
c，r
为导线起晕电荷。
[0038]进一步的，所述步骤S3中，基于步骤S1中获取的导线螺旋模拟电荷与步骤S2中获取的导线起晕电荷，得到发射螺旋模拟电荷Q
s，r
，具体包括：
[0039]Q
s，r
＝Q
cond，r
‑
Q
c，r
ꢀꢀ
(15)
[0040]进一步的，所述步骤S4，基于步骤S3得到的发射螺旋电荷，获取发射螺旋电荷迁移复合及运动轨迹，具体包括：
[0041]Δd
i
＝μE
i
Δt
ꢀꢀ
(16)
[0042][0043][0044]其中，Δd
i
为第i个螺旋电荷在Δt时间内在空间中移动距离，μ为离子迁移率，E
i
为第i个螺旋电荷在空间中的电场强度，n
i0
为空间电荷密度，q
i0
空间电荷量，e为电子电量，Δv
i
为电荷的控制体积，γ为复合系数，q
i
为Δt时间后第i个螺旋电荷量；
[0045]正离子平均迁移率μ
+
：μ
+
＝1.74
·
e
0.07
·
RH
+46.17
·
e
‑
0.01
·
P
+1.38
‑
4.306
·
10
‑5·
RH
·
P；
[0046]负离子平均迁移率μ
‑
：μ
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压交流输电线路电晕电能损失预测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，获取导线螺旋模拟电荷；S2，利用含空间介质异物辉光判据获取导线起晕电荷；S3，基于步骤S1中获取的导线螺旋模拟电荷与步骤S2中获取的导线起晕电荷，得到发射螺旋模拟电荷；S4，基于步骤S3得到的发射螺旋电荷，获取发射螺旋电荷迁移复合及运动轨迹；S5，获取空间介质异物荷电迁移过程；S6，获取步骤S4中螺旋电荷迁移复合过程及步骤S5中空间介质异物荷电迁移过程在空间运动消耗能量，即为电晕电能损耗。2.根据权利要求1所述的高压交流输电线路电晕电能损失预测方法，其特征在于，所述步骤S1，获取导线螺旋模拟电荷，具体包括：其中，其中，其中，式中，x、y、z分别为直角坐标系下导线螺旋模拟电荷三个分量数据，L
p
为螺距，θ为旋转角，δ0弧垂点应力，γ为单位长重力截面比，l
h
为档距水平，h为垂直间距，r0为子导线半径；为子导线半径；为子导线半径；E
x
＝E
x1
cosδcosβ+E
y1
sinβ+E
z1
sinδcosβ
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)E
y
＝E
x1
cosδsinβ+E
y1
cosβ+E
z1
sinδsinβ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)E
z
＝E
x1
sinδ+E
z1
cosδ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
其中，E
x1
为导线螺旋电荷产生的电场强度，E
y1
为空间螺旋电荷产生的电场强度，E
z1
为镜像螺旋电荷产生的电场强度，B(1)为矩阵[B]的第一行元素，B(2)为矩阵[B]的第二行元素，B(3)为矩阵[B]的第三行元素，U为导线施加电压，E
x
、E
y
、E
z
为考虑坐标变换后实际空间坐标点直角坐标系下三个电场分量值，δ为螺旋电荷与xoy夹角，β为螺旋电荷与xoz夹角，ε0为真空介电常数；则导线螺旋模拟电荷数Q
cond，r
为：3.根据权利要求2所述的高压交流输电线路电晕电能损失预测方法，其特征在于，所述步骤S2，利用含空间介质异物辉光判据获取导线起晕电荷，具体包括：其中，N
eph
为初始电子崩释放的光子在阴极表面激发电子总数，γ
ph
为钢芯铝导线表面光电子发射系数，d为导线至介质颗粒间距，r、ξ为虚拟积分变量，α为碰撞电离系数，η为电子吸附系数，g为光子几何吸收函数面积因子，μ为光子在空气中的吸收系数；当N
eph
≥1时判定含空间介质异物辉光放电自持，此时采用式(13)计算分裂导线起晕场强：其中，E
c
为分裂导线起晕场强，m为考虑气象因素的粗糙系数，δ
′
为空气相对密度值，n为分裂数；基于分裂导线起晕场强，计算导线起晕电荷：Q
c,r
＝ε0E
c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(14)其中，ε0为真空介电常数，Q
c,r
为导线起晕电荷。4.根据权利要求3所述的高压交流输电线路电晕电能损失预测方法，其特征在于，所述步骤S3中，基于步骤S1中获取的导线...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄世龙，刘云鹏，薛炜晔，茆杰，哈林，闫晓亮，宋晨铭，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：