一种输电线路单相断线接地故障风险评估实验平台及方法
专利汇可以提供一种输电线路单相断线接地故障风险评估实验平台及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种输电线路单相断线接地故障 风 险评估实验平台及方法，实验平台包括电源模 块 、线路模块、跨步 电压 测试模块、实验箱和数据分析模块。电源模块包括工频电源、 整流器 、逆变器和 变压器 ；实验箱的上端搭载线路模块，下端搭载跨步电压测试模块；跨步电压测试模块包括模拟地面和电压测量 机器人 ，模拟地面与断线 模拟器 的接地 导线 相连紧密 接触 。本发明可针对输电线路单相断线接地故障进行有效模拟和相关的故障反演，并能测评故障点周围区域跨步电压危险等级，有利于输电线路相关安全警示和绝缘防护措施意见的制定与优化。，下面是一种输电线路单相断线接地故障风险评估实验平台及方法专利的具体信息内容。
1.一种输电线路单相断线接地故障风险评估实验平台，其特征在于，包括电源模块(31)、线路模块(32)、跨步电压测试模块(33)、实验箱(19)和数据分析模块(20)；
所述电源模块(31)包括依次连接的工频电源(1)、整流器(2)、逆变器(3)和变压器(4)；
所述实验箱(19)包括上端搭载的线路模块(32)和下端搭载的跨步电压测试模块(33)；
所述线路模块(32)包括A相线路(5)、B相线路(6)、C相线路(7)和三相负载(16)；三相负载(16)为RLC负载；变压器(4)的三相出线分别连接到A相线路(5)、B相线路(6)和C相线路(7)的输入端；A相线路(5)包括依次连接的线路电阻一(8)、线路电阻四(12)和负载变压器(15)的A相变压单元，A相变压单元输出端连接到三相负载(16)；B相线路(6)包括依次连接的线路电阻二(9)、线路电阻五(13)和负载变压器(15)的B相变压单元，B相变压单元的输出端也连接到三相负载(16)；C相线路(7)包括线路电阻三(10)、线路电阻六(14)和负载变压器(15)的C相变压单元，线路电阻三(10)的输入端为C相线路(7)的输入端，线路电阻三(10)的输出端连接到断线模拟器(11)的输入导线(101)，断线模拟器(11)的输出导线(102)连接到线路电阻六(14)的输入端，线路电阻六(14)的输出端连接到C相变压单元的输入端，C相变压单元的输出端也连接到三相负载(16)；
所述断线模拟器(11)包括电流传感器一(104)、电流传感器二(105)、电流传感器三(106)、高压开关一(107)、高压开关二(108)、高压开关三(109)、电流采集装置(113)、开关动作判断装置(114)、中央处理器(115)和无线收发装置(116)；断线模拟器(11)的输入导线(101)、输出导线(102)和接地导线(103)分别连接到高压开关一(107)、高压开关二(108)和高压开关三(109)的输入端，高压开关一(107)、高压开关二(108)和高压开关三(109)的输出端相互连接；电流传感器一(104)、电流传感器二(105)和电流传感器三(106)分别套装在断线模拟器(11)的输入导线(101)、输出导线(102)和接地导线(103)上，其输出端均连接到电流采集装置(113)；高压开关一(107)、高压开关二(108)和高压开关三(109)还分别装有控制其开关闭合或断开的继电器一(110)、继电器二(111)和继电器三(112)，继电器一(110)、继电器二(111)和继电器三(112)均连接到开关动作判断装置(114)；电流采集装置(113)和开关动作判断装置(114)连接到中央处理器(115)，中央处理器(115)通过无线收发装置(116)连接到数据分析模块(20)；
所述跨步电压测试模块(33)包括模拟地面(17)和电压测量机器人(18)；模拟地面(17)由均匀布置的土壤填充，与断线模拟器(11)的接地导线(103)紧密接触；电压测量机器人(18)位于模拟地面(17)上，并无线连接到数据分析模块(20)。
2.如权利要求1所述的一种输电线路单相断线接地故障风险评估实验平台的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：模拟输电线路单相断线接地故障并进行电压测试：
设定故障电流持续时间ts，通过电流传感器三(106)采集断线入地电流，通过数据分析模块(20)控制电压测量机器人(18)测量不同点的跨步电压，并记录每个电压测试点与电流注入点的距离，将采集的入地电流、所有测试点跨步电压与距离数据无线传输至数据分析模块(20)；
第二步：由下式计算每个测试点跨步电压理论值Uti：
式中，Uti表示第i个跨步电压测试点的理论计算值，ri为第i个测试点到接地导线(103)入地点的距离，n为电压测试点个数，I为测量得到的入地电流幅值，Rb为人体电阻，ρ为土壤电阻率，S为跨步距离，R0＝ρ/4b为接触电阻，b为等效接地半径，m为计及接触电阻的高斯误差系数，η、λ为积分变量；
第三步：采用粒子群优化算法对跨步电压公式进行建模，计算出使跨步电压实测值与理论值误差最小的m值，步骤如下：
(1)生成具有均匀分布的粒子和速度的初始总体，设置停止条件；
(2)按照式(2)计算目标函数：
式中，f(m)为目标函数，Ufi为第i个测试点的跨步电压测试值；
(3)更新每个粒子的个体历史最优位置与整个群体的最优位置；
(4)更新每个粒子的速度和位置；
(5)若满足停止条件，则停止搜索，输出搜索结果；否则返回第(2)步；
(6)根据优化得出最优值m0代入以下公式(3)，为优化后的理论公式：
式(3)中，Ut为优化后的任意测试点的跨步电压理论计算值，r为任意测试点到接地导线(103)入地点的距离；
第四步：计算人体承受的最大跨步电压限值，并划分危险等级：
式中，ts为故障电流持续时间，数据分析模块(20)依据(4)式计算人体能承受的最大跨步电压限值U，依据规则进行危险等级划分：当Ut
一种输电线路单相断线接地故障风险评估实验平台及方法
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