一种雷击下水平土壤分层的跨步电压测评平台及方法
专利汇可以提供一种雷击下水平土壤分层的跨步电压测评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 雷击 下 水 平 土壤 分层的跨步 电压 测评平台及方法，测评平台的实验箱上端搭载线路模 块 ，下端搭载跨步电压测试模块； 冲击电压发生器 与线路模块连接；线路模块包括A相线路、B相线路、C相线路和三相RLC负载，C相线路中设有断线 模拟器 ；断线模拟器包括 电流 传感器 、高压 开关 、电流采集装置、开关动作判断装置、 中央处理器 和无线收发装置，用于模拟输电线路单相断线接地故障；跨步电压测试模块用于分层土壤下的跨步电压测量；数据分析模块负责操作与控制，并记录相关参数。本发明能有效模拟水平土壤分层工况下雷击输电线路产生过电压并造成线路单相断线接地故障，并对跨步电压进行有效测评。，下面是一种雷击下水平土壤分层的跨步电压测评平台及方法专利的具体信息内容。
1.一种雷击下水平土壤分层的跨步电压测评平台，其特征在于，包括冲击电压发生器
(1)、线路模块(32)、跨步电压测试模块(33)、实验箱(17)和数据分析模块(23)；
所述实验箱(17)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；冲击电压发生器(1)的出线连接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(23)；
所述跨步电压测试模块(33)包括第一层土壤(19)、第二层土壤(20)、第三层土壤(21)、第四层土壤(22)和电压测量机器人(18)；第一层土壤(19)、第二层土壤(20)、第三层土壤(21)和第四层土壤(22)分别由不同电阻率的土壤均匀填充，第四层土壤(22)为试验场地所在大地；第一层土壤(19)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)位于第一层土壤(19)上，并无线连接到数据分析模块(23)。
2.如权利要求1所述的一种雷击下水平土壤分层的跨步电压测评平台的测评方法，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：
设定冲击电压发生器(1)产生的冲击电流持续时间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(23)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接地导线(103)电流注入点的距离；
第二步：由下述式子计算每个测试点跨步电压理论值Uti：
ωk＝2πkf,k＝0,1,2,3,...,271 (1)
其中：
式(1)中，ωk表示第k个角频率，f为基波频率；式(2)中，φk为第k个相位，α为波前衰减系数，β为波尾衰减系数；式(3)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为测试点总个数，Hk、M和L为系数，J0为第一类零阶贝塞尔函数，I为实际所测得的入地电流幅值，Rb为人体电阻，ρ1为第一层土壤(19)的电阻率，S为跨步距离，R0＝ρ1/(4b)为接触电阻，b为等效接地半径，g为计及接触电阻的高斯误差系数，η、λ为积分变量；式(4)中B为波形矫正系数；式(5)、(6)中，μ1，μ2，μ3为系数，h1，h2，h3分别为第一层土壤(19)、第二层土壤(20)和第三层土壤(21)的深度；式(7)中ρl为第l层土壤的电阻率；
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g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(8)计算目标函数值：
式中，f(g)表示目标函数，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g0代入以下公式(9)，为优化后的理论公式：
式(9)中，Ut为优化后的跨步电压测试点的理论计算值，r为土壤区域任意测试点到接地导线(103)电流入地点的距离；
第四步、计算人体承受的最大跨步电压限值U，并划分危险等级：
式(10)中，ts为冲击电流持续时间；
数据分析模块(23)依据(10)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
一种雷击下水平土壤分层的跨步电压测评平台及方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
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