【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源系统运行安全防护，尤其涉及一种考虑层状地质结构的冲击散流密度测试平台及计算方法。
技术介绍
1、随着我国新能源技术的不断发展，预计到2035年，风、光电装机容量将超过80％，风电成本大约可降至0.2元每度，新能源发展前景广阔。而新能源电力系统会呈现“双高”特性，即高比例可再生能源和高比例电力电子设备，如何保障“双高”特性下的新能源电力系统安全稳定运行，是目前电力工作者们研究的热点问题。
2、电力电子设备与可再生能源的大量接入会给新能源电力系统带来新的稳定性问题，特别是针对风电机组，风资源丰富的点位很少位于均质大地内，地质沉积作用的影响导致分界面两侧的土壤电阻率不同，从而令电流密度矢量和电场强度矢量的方向不一致，所以电流密度在分层土壤中的分布不同于均匀土壤；并且，我国多地为雷电多发地区，虽然在新能源电力系统设计阶段，其接地安全设计满足了接地标准要求，但进入大地中的冲击接地电流会对风电机组内部电子电气系统造成影响，由于缺乏考虑土壤频变特性下的地中冲击散流密度计算方法，不能够对新能源电力系统进行准确的接地进行安全设计，不能保障新能源电力系统内部电子电气系统的安全可靠工作，因此，迫切需要开展对考虑层状地质结构的冲击散流密度计算方法的研究，以便明确冲击电流下土壤参数频变特性与散流密度在地质分界面上的变化规律，为工程应用中最优电气设计方案提供理论参考与模型支撑。
技术实现思路
1、本专利技术主要解决的技术问题是提供一种考虑层状地质结构的冲击散流密度测试平台及计算
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种考虑层状地质结构的冲击散流密度测试平台，包括散流检测设备、散流采集系统、环形人工接地极和冲击发生装置，其特征在于：所述散流检测设备设置在首层地质内，并通过连接线与处于地表的所述散流采集系统连接；
3、所述环形人工接地极设置在接地装置层地质内，并通过连接线与处于地表的所述冲击发生装置连接；
4、所述首层地质和接地装置层地质之间间隔有中间层地质；
5、所述散流检测设备包括散流传感板一、散流传感板二和电阻，所述散流传感板一和散流传感板二相互平行设置在所述首层地质内，散流传感板一通过连接线与电阻的输入端电连接，散流传感板二通过连接线与电阻的输出端和散流采集系统电连接。
6、进一步的，所述散流传感板一和散流传感板二由厚度为0.1cm-1cm的薄导体制成。
7、进一步的，所述连接线为绝缘屏蔽线缆。
8、进一步的，所述首层地质、中间层地质和接地装置层地质的电阻率依次减小，且所述中间层地质为至少一层地质。
9、为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是：提供基于上述所述测试平台的一种考虑层状地质结构的冲击散流密度计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
10、步骤一、搭建考虑层状地质结构的冲击散流密度测试平台；
11、步骤二、获取首层地质的土壤电特性，并根据首层地质的土壤电特性决定电阻的数值大小；
12、步骤三、通过环形人工接地极和冲击发生装置模拟冲击接地电流；
13、步骤四、通过散流检测设备和散流采集系统获取地中电流密度；
14、步骤五、确定中间层地质的层数、冲击电流密度与水平地表面之间存在角度差、散流检测设备的几何中心、环形人工接地极的几何中心，通过不同时刻下的冲击散流密度计算式获得考虑层状地质结构的冲击散流密度。
15、进一步的，所述步骤一中，保证首层地质、中间层地质和接地装置层地质的电阻率依次减小。
16、进一步的，所述步骤五中，
17、考虑层状地质结构的冲击散流密度计算表达式可由下式计算：
18、
19、其中，
20、
21、n表示中间层地质的层数；δn+2(t)表示环形人工接地极在t时刻的冲击电流密度；αn+2表示环形人工接地极在t时刻的冲击电流密度与水平地表面之间存在角度差；k＝0,1,2,…,n；环形人工接地极和散流传感板的几何中心分别为d和p，δln+2是d和p之间的水平距离；δhn+2为d和p之间的高度差；σn+1、σn+2分别代表第n+1层与第n+2层地质的电导率；εn+1、εn+2分别代表第n+1层与第n+2层地质的介电常数；j为虚数单位；ω等于2πf；f为频率。
22、本专利技术的有益效果是：
23、1、本专利技术搭建的测试平台对多层地质结构下的冲击散流密度进行量化计算，并能充分考虑电流密度在大地分界面上的传输特性，为电力电子设备大量接入下的新能源电力系统稳定性设计提供模型支撑。
24、2、本专利技术的冲击散流密度计算方法，能反映传感系统与接地装置在不同地质层中电流密度的变化，并能考虑电流密度在大地分界面上的传输特性。
25、3、本专利技术为了能够对新能源电力系统进行准确的接地安全设计，保障新能源电力系统内部电子电气系统的安全可靠工作，迫切需要开展对考虑层状地质结构的冲击散流密度计算方法的研究，以便明确冲击电流下土壤参数频变特性与散流密度在地质分界面上的变化规律，为工程应用中最优电气设计方案提供理论参考与模型支撑。
26、为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点更能明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图示，做详细说明如下。
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1.一种考虑层状地质结构的冲击散流密度测试平台，包括散流检测设备、散流采集系统、环形人工接地极和冲击发生装置，其特征在于：所述散流检测设备设置在首层地质内，并通过连接线与处于地表的所述散流采集系统连接；
2.根据权利要求1所述的考虑层状地质结构的冲击散流密度测试平台，其特征在于：所述散流传感板一和散流传感板二由厚度为0.1cm-1cm的薄导体制成。
3.根据权利要求2所述的考虑层状地质结构的冲击散流密度测试平台，其特征在于：所述连接线为绝缘屏蔽线缆。
4.根据权利要求3所述的考虑层状地质结构的冲击散流密度测试平台，其特征在于：所述首层地质、中间层地质和接地装置层地质的电阻率依次减小，且所述中间层地质为至少一层地质。
5.基于上述权利要求1-4任一项所述测试平台的一种考虑层状地质结构的冲击散流密度计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述的考虑层状地质结构的冲击散流密度计算方法，其特征在于：所述步骤一中，保证首层地质、中间层地质和接地装置层地质的电阻率依次减小。
7.根据权利要求1所述的考虑层
...【技术特征摘要】
1.一种考虑层状地质结构的冲击散流密度测试平台，包括散流检测设备、散流采集系统、环形人工接地极和冲击发生装置，其特征在于：所述散流检测设备设置在首层地质内，并通过连接线与处于地表的所述散流采集系统连接；
2.根据权利要求1所述的考虑层状地质结构的冲击散流密度测试平台，其特征在于：所述散流传感板一和散流传感板二由厚度为0.1cm-1cm的薄导体制成。
3.根据权利要求2所述的考虑层状地质结构的冲击散流密度测试平台，其特征在于：所述连接线为绝缘屏蔽线缆。
4.根据权利要求3所述的考虑层状地质...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘朏朏，彭勇，齐国利，闫磊，张利，张邵峰，王朝刚，白华颖，石婷婷，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司超高压公司，
类型：发明
国别省市：
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