线路电磁干扰的参数化建模方法、系统、介质及电力终端与流程

专利检索2022-05-10  5



1.本技术涉及油气管道防腐技术领域,特别是涉及一种线路电磁干扰的参数化建模方法、系统、存储介质及电力终端。


背景技术:

2.随着电力行业的不断快速发展,输电线路的电压等级也随之不断提高,交流1000kv、直流 800kv输电线路也在逐渐投入使用中,使得输电线路的负载电流和故障电流水平显著提高。同时,为了尽可能的减少占用的耕地并减少对自然界的破坏,使得输电线路与埋地管道、铁路和通讯线路位于同一共用走廊的可能性逐渐增大,出现了多个公用事业单位共用同一走廊的情况。
3.众所周知的,交直流输电线路都会产生电场和磁场。因此在高压交流输电线路正常运行和发生故障时,由于线路周围存在的电磁场,会在周围的空气和土壤中产生感应电容及传导干扰电流或电压。从而会对周围的金属物体、甚至站在附近触摸金属的人造成电击伤害,引起一定危险。且过高的杂散电流、管地电压(管道金属结构和所处位置土壤之间的电压差)会使管道防腐层性能劣化甚至击穿,结果增加了管道的腐蚀或损坏绝缘法兰和整流设备等风险。
4.为降低交流输电线路对油气管道的电磁干扰影响,目前常用的方法是在电磁场分析软件的基础上,通过人工建模以进行电磁场求解。然而,由于输电线路与天然气管道的拓扑结构复杂,模型的简建立往往需要耗费大量时间。同时,人工建模过程难以避免地引入误差,且多工程、工况的电磁耦合分析需要重复进行繁琐的建模工作。


技术实现要素:

5.基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种能够提高建模效率及精度、减少模型错误的线路电磁干扰的参数化建模方法、系统、存储介质及电力终端。
6.本发明实施例提供了一种线路电磁干扰的参数化建模方法,所述方法包括以下步骤:
7.分别对输电线路参数及油气管道参数进行结构化处理,以得到对应的输电线路结构化数据及油气管道结构化数据;
8.读取所述输电线路结构化数据,并采用参数化程序生成交流输电线路的几何模型,以得到输电线路模型;
9.读取所述油气管道结构化数据,并采用参数化程序生成油气管道的几何模型,以得到油气管道模型;
10.将所述输电线路模型和油气管道模型,以及输电线路沿线的土壤模型导入电磁仿真软件,以进行电磁干扰参数的计算。
11.进一步地,对输电线路参数及油气管道参数进行结构化处理之前,所述方法还包括:
12.对应获取交流输电线路及埋地油气管道的输电线路参数及油气管道参数。
13.进一步地,所述输电线路结构化数据包括杆塔类型参数表及输电线路参数表:所述油气管道结构化数据包括油气管道参数表及防腐设施参数表。
14.进一步地,读取所述输电线路结构化数据,并采用参数化程序生成交流输电线路的几何模型,以得到输电线路模型的方法包括:
15.根据所述杆塔类型参数表及输电线路参数表得到相应的杆塔结构、地线结构、接地网结构及三相导线结构;
16.将所述杆塔结构等效为t字型结构,并连接地线结构与接地网结构,以得到输电线路杆塔;
17.根据各基杆塔的杆塔类型与相序图确定所述三相导线结构的挂点位置,将各挂点首尾连接形成导体,并与所述输电线路杆塔共同构成输电线路模型。
18.进一步地,述地线包括架空地线,所述方法还包括:
19.若架空地线采用逐基接地方式,则采用坐标形式将各杆塔架空地线描述为首末连接的多段导线;
20.若架空地线采用分段绝缘、单点接地方式接地方式,则在杆塔与其中一侧架空地线之间增加缺口,模拟绝缘子在架空地线及杆塔之间产生的间隔。
21.进一步地,读取所述油气管道结构化数据,并采用参数化程序生成油气管道的几何模型,以得到油气管道模型的方法包括:
22.根据所述油气管道参数表得到油气管道各标段经纬度,采用坐标形式将各段管道描述尾首尾连接的多段导体,导体之间相互连接形成管道干线;
23.根据所述防腐设施参数表在安装位置沿管道沿线布置与所述管道干线并行的锌带,通过所述锌带与所述管道干线连接得到所述油气管道模型。
24.进一步地,所述输电线路参数表包括杆塔编号、杆塔类型、呼高、地线接地方式、接地电阻、绝缘子长度及三相挂点号;
25.所述杆塔类型参数表包括地线挂点相对坐标及导线挂点号相对坐标。
26.本发明的另一实施例提出一种线路电磁干扰的参数化建模系统,解决了现有输电线路与天然气管道的拓扑结构复杂,人工建模往往需要耗费大量时间,同时难以避免地引入误差,且多工程、工况的电磁耦合分析需要重复进行繁琐的建模工作的问题。
27.根据本发明实施例的线路电磁干扰的参数化建模系统,包括:
28.结构化处理模块,用于分别对输电线路参数及油气管道参数进行结构化处理,以得到对应的输电线路结构化数据及油气管道结构化数据;
29.线路模型创建模块,用于读取所述输电线路结构化数据,并采用参数化程序批量生成交流输电线路的几何模型,以得到输电线路模型;
30.管道模型创建模块,读用于取所述油气管道结构化数据,并采用参数化程序批量生成油气管道的几何模型,以得到油气管道模型;
31.参数化计算模块,用于将所述输电线路模型和油气管道模型,以及输电线路沿线的土壤模型导入电磁仿真软件,以进行电磁干扰参数的计算。
32.本发明的另一个实施例还提出一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序;其中,所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质
所在的设备执行如上所述的线路电磁干扰的参数化建模方法。
33.本发明的另一个实施例还提出一种电力终端,包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序,所述处理器在执行所述计算机程序时实现如上所述的线路电磁干扰的参数化建模方法。
34.上述线路电磁干扰的参数化建模方法,分别对输电线路参数及油气管道参数进行结构化处理,以得到对应的输电线路结构化数据及油气管道结构化数据;读取所述输电线路结构化数据,并采用参数化程序生成交流输电线路的几何模型,以得到输电线路模型;读取所述油气管道结构化数据,并采用参数化程序生成油气管道的几何模型,以得到油气管道模型;将所述输电线路模型和油气管道模型,以及输电线路沿线的土壤模型导入电磁仿真软件,以进行电磁干扰参数的计算。相比现有技术,本发明能够提高建模效率及精度、减少模型错误,从而提高了用户建模体验,满足了实际应用需求。
附图说明
35.图1为本发明实施例提供的线路电磁干扰的参数化建模方法的一种流程示意图;
36.图2为图1中步骤s12的具体流程示意图;
37.图3为步骤s12中架空地线接地示意图;
38.图4为步骤s12中输电线路模型图;
39.图5为图1中步骤s13的具体流程示意图;
40.图6为步骤s13中油气管道干线的结构示意图;
41.图7为步骤s13中锌带的结构示意图;
42.图8为输电线路对油气管道电磁干扰分析模型图;
43.图9为本发明实施例提供的线路电磁干扰的参数化建模系统的结构框图;
44.图10为本发明实施例提供的电力终端的结构图。
具体实施方式
45.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本技术领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
46.需要说明的是,文中的步骤编号,仅为了方便具体实施例的解释,不作为限定步骤执行先后顺序的作用。本实施例提供的方法可以由相关的服务器执行,且下文均以服务器作为执行主体为例进行说明。
47.如图1至图8所示,本发明实施例提供的线路电磁干扰的参数化建模方法,请参阅图1,所述方法包括步骤s11至步骤s14:
48.步骤s11,分别对输电线路参数及油气管道参数进行结构化处理,以得到对应的输电线路结构化数据及油气管道结构化数据。
49.具体的,分别获取交流输电线路的输电线路参数及埋地油气管道的油气管道参数。所述输电线路参数及油气管道参数可以为设计图、图片及表格数据等非结构化数据。通过对所述输电线路参数及油气管道参数进行结构化处理,从而对应得到输电线路结构化数
据及油气管道结构化数据。其中,所述输电线路结构化数据包括杆塔类型参数表及输电线路参数表;所述油气管道结构化数据包括油气管道参数表及防腐设施参数表。
50.进一步地,所述输电线路参数表包括杆塔编号、杆塔类型、呼高、地线接地方式、接地电阻、绝缘子长度及三相挂点号。所述杆塔类型参数表包括地线挂点相对坐标及导线挂点号相对坐标。
51.进一步地,所述油气管道参数表包括油气管道里程碑编号、经纬度坐标、埋地深度。所述防腐设施参数表包括安装位置所属里程碑编号、临时阴保配置与锌带长度、交流干扰配置与锌带长度、强电冲击防护配置与锌带长度。
52.可以理解的,通过对所述输电线路参数及油气管道参数进行结构化处理,为后续输电线路模型及油气管道模型的创建提供必要条件。同时,减少了模型创建过程中的数据转换,也避免了人工数据准备与处理的时间花销以及引入误差,从而提高了模型创建的效率及可靠性。
53.步骤s12,读取所述输电线路结构化数据,并采用参数化程序生成交流输电线路的几何模型,以得到输电线路模型。
54.其中,所述的参数化程序为能够读入结构化数据并将其转换为对应电磁仿真软件模型格式的接口程序。可以理解的,通过所述输电线路模型的参数化批量创建以便于提高对所述油气管道电磁干扰计算的准确性,减少模型误差。
55.请参阅图2,读取所述输电线路结构化数据,并采用参数化程序批量生成交流输电线路的几何模型,以得到输电线路模型的方法包括:
56.步骤s121,根据所述杆塔类型参数表及输电线路参数表得到相应的杆塔结构、地线结构、接地网结构及三相导线结构。
57.具体的,通过所述输电线路参数表中的杆塔编号、杆塔类型和呼高,以及所述杆塔类型参数表中的地线挂点相对坐标得到所述杆塔结构。通过所述输电线路参数表中的杆塔编号、杆塔类型、呼高和地线接地方式,以及所述杆塔类型参数表中的地线挂点相对坐标得到所述地线结构。通过所述所述输电线路参数表中的杆塔编号及接地电阻得到所述接地网结构。通过所述输电线路参数表中的杆塔编号、杆塔类型、绝缘子长度和三相挂点号,以及所述杆塔类型参数表中的导线挂点号相对坐标得到所述三相导线结构;其中所述挂点号主要用于描述三相导线换相的情况。其中,所述挂点相对坐标包括挂点1~挂点6坐标,所述三相挂点号包括a相挂点号、b相挂点号及c相挂点号。
58.步骤s122,将所述杆塔结构等效为t字型结构,并连接地线结构与接地网结构,以得到输电线路杆塔。
59.具体的,根据杆塔经纬度、杆塔类型、地线接地方式及接地电阻,将所述杆塔结构等效为t字型结构,并将所述杆塔结构的两端分别连接地线与接地网,以得到输电线路杆塔。
60.优选的,请参阅图3至图4,所述地线包括架空地线,若架空地线采用逐基接地方式,则采用坐标形式将各杆塔架空地线描述为首末连接的多段导线;若架空地线采用分段绝缘、单点接地方式接地方式,则在杆塔与其中一侧架空地线之间增加缺口,模拟绝缘子在架空地线及杆塔之间产生的绝缘间隔。
61.步骤s123,根据各基杆塔的杆塔类型与相序图确定所述三相导线结构的挂点位
置,将各挂点首尾连接形成导体,并与所述输电线路杆塔共同构成输电线路模型。
62.具体的,请参阅图5,根据输电线路沿线各基杆塔的坐标、杆塔类型、三相相序及接地电阻确定所述三相导线结构的挂点位置,采用坐标形式将各挂点首尾连接形成导体,并与所述输电线路杆塔共同构成输电线路模。其中,导体的半径与电阻率遵循电阻等效原则,各杆塔接地网以接地电阻等效为对应土壤模型下具有相同接地电阻的田字形接地网。
63.步骤s13,读取所述油气管道结构化数据,并采用参数化程序批生成油气管道的几何模型,以得到油气管道模型。
64.其中,所述的参数化程序为能够读入结构化数据并将其转换为对应电磁仿真软件模型格式的接口程序。可以理解的,通过所述油气管道模型的创建以便于提高对所述油气管道电磁干扰计算的可靠性。
65.请参阅图6至图7,读取所述油气管道结构化数据,并采用参数化程序生成油气管道的几何模型,以得到油气管道模型的方法包括:
66.步骤s131,根据所述油气管道参数表得到油气管道各标段经纬度,采用坐标形式将各段管道描述尾首尾连接的多段导体,导体之间相互连接形成管道干线。
67.步骤s132,根据所述防腐设施参数表在安装位置沿管道沿线布置与所述管道干线并行的锌带,通过所述锌带与所述管道干线连接得到所述油气管道模型。
68.具体的,通过油气管道参数表中的油气管道里程碑编号、经纬度坐标及埋地深度,得到油气管道各标段经纬度,采用坐标形式将各段管道描述尾首尾连接的多段导体,导体之间相互连接形成管道干线。通过所述防腐设施参数表中安装位置所属里程碑编号、临时阴保配置、交流干扰及强电冲击防护,在安装位置沿管道沿线对应布置与所述管道并行的锌带,通过所述锌带与所述管道干线得到所述油气管道模型。
69.步骤s14,将所述输电线路模型和油气管道模型,以及输电线路沿线的土壤模型导入电磁仿真软件,以进行电磁干扰参数的计算。
70.其中,输电线路沿线的土壤模型为现有模型,该模型能够体现对应路段位置的土壤结构及土壤电阻率。所述电磁仿真软件为cdegs软件,所对应的参数化程序开发工具为matlab。所开发的参数化程序包括输电线路杆塔搭建程序、相导线搭建程序、架空地线搭建程序、杆塔接地网等效搭建程序、油气管道本体搭建程序、临时阴极保护搭建程序、直流干扰保护搭建程序、交流干扰保护搭建程序及强电冲击保护搭建程序。
71.通过所述输电线路模型和油气管道模型的创建,以便于有效确定输电线路与油气管道之间的相互位置关系、尺寸及物性参数,从而确定该网络导体之间的电容、电感、电阻等参数。
72.可以理解的,本发明采用cdegs进行电磁干扰计算时,所有导体段都通过起点坐标与终点坐标进行定义,并指定对应的尺寸与物性参数。当所有导体的空间位置确定后,即可通过电磁场法求解空间电磁场分布。即cdegs提供了一个存储所有导体信息的纯数据接口。
73.请参阅图8,以广东省某市500kv交流输电线路对天然气管道的电磁干扰为例,计算前期由电力设计院及管道公司进行收资。对收资数据进行结构化处理,得到对应的结构化参数表格。采用matlab编写参数化建模程序(所述参数化程序包括输电线路杆塔搭建程序、相导线搭建程序、架空地线搭建程序、杆塔接地网等效搭建程序、油气管道本体搭建程序、临时阴极保护搭建程序、直流干扰保护搭建程序、交流干扰保护搭建程序及强电冲击保
护搭建程序),运行参数化建模程序,生成与cdegs文件格式匹配的导体参数表格,最终得到输电线路与油气管道的电磁干扰分析模型。
74.上述线路电磁干扰的参数化建模方法,分别对输电线路参数及油气管道参数进行结构化处理,以得到对应的输电线路结构化数据及油气管道结构化数据;读取所述输电线路结构化数据,并采用参数化程序生成交流输电线路的几何模型,以得到输电线路模型;读取所述油气管道结构化数据,并采用参数化程序生成油气管道的几何模型,以得到油气管道模型;将所述输电线路模型和油气管道模型,以及输电线路沿线的土壤模型导入电磁仿真软件,以进行电磁干扰参数的计算。相比现有技术,本发明能够提高建模效率及精度、减少模型错误,从而提高了用户建模体验,满足了实际应用需求。
75.应该理解的是,虽然上述流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,上述流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
76.如图9所示,是本发明提供的一种线路电磁干扰的参数化建模系统的结构框图,所述系统包括:
77.结构化处理模块21,用于分别对输电线路参数及油气管道参数进行结构化处理,以得到对应的输电线路结构化数据及油气管道结构化数据。
78.进一步地,所述结构化处理模块21,还用于,对输电线路参数及油气管道参数进行结构化处理之前,对应获取交流输电线路及埋地油气管道的输电线路参数及油气管道参数。
79.其中,所述输电线路结构化数据包括杆塔类型参数表及输电线路参数表:所述油气管道结构化数据包括油气管道参数表及防腐设施参数表。
80.所述输电线路参数表包括杆塔编号、杆塔类型、呼高、地线接地方式、接地电阻、绝缘子长度及三相挂点号;
81.所述杆塔类型参数表包括地线挂点相对坐标及导线挂点号相对坐标;
82.所述油气管道参数表包括油气管道里程碑编号、经纬度坐标、埋地深度;
83.所述防腐设施参数表包括安装位置所属里程碑编号、临时阴保配置与锌带长度、交流干扰配置与锌带长度、强电冲击防护配置与锌带长度。
84.线路模型创建模块22,用于读取所述输电线路结构化数据,并采用参数化程序生成交流输电线路的几何模型,以得到输电线路模型。具体的,
85.根据所述杆塔类型参数表及输电线路参数表得到相应的杆塔结构、地线结构、接地网结构及三相导线结构;
86.将所述杆塔结构等效为t字型结构,并连接地线结构与接地网结构,以得到输电线路杆塔;
87.根据各基杆塔的杆塔类型与相序图确定所述三相导线结构的挂点位置,将各挂点首尾连接形成导体,并与所述输电线路杆塔共同构成输电线路模型。
88.进一步地,所述地线包括架空地线,其中:
89.若架空地线采用逐基接地方式,则采用坐标形式将各杆塔架空地线描述为首末连接的多段导线;
90.若架空地线采用分段绝缘、单点接地方式接地方式,则在杆塔与其中一侧架空地线之间增加缺口,模拟绝缘子在架空地线及杆塔之间产生的间隔。
91.管道模型创建模块23,读用于取所述油气管道结构化数据,并采用参数化程序生成油气管道的几何模型,以得到油气管道模型。具体的,
92.根据所述油气管道参数表得到油气管道各标段经纬度,采用坐标形式将各段管道描述尾首尾连接的多段导体,导体之间相互连接形成管道干线;
93.根据所述防腐设施参数表在安装位置沿管道沿线布置与所述管道干线并行的锌带,通过所述锌带与所述管道干线得到所述油气管道模型。
94.参数化计算模块24,用于将所述输电线路模型和油气管道模型,以及输电线路沿线的土壤模型导入电磁仿真软件,以进行电磁干扰参数的计算。
95.本发明实施例所提供的线路电磁干扰的参数化建模系统,分别对输电线路参数及油气管道参数进行结构化处理,以得到对应的输电线路结构化数据及油气管道结构化数据;读取所述输电线路结构化数据,并采用参数化程序生成交流输电线路的几何模型,以得到输电线路模型;读取所述油气管道结构化数据,并采用参数化程序生成油气管道的几何模型,以得到油气管道模型;将所述输电线路模型和油气管道模型,以及输电线路沿线的土壤模型导入电磁仿真软件,以进行电磁干扰参数的计算。相比现有技术,本发明能够提高建模效率及精度、减少模型错误,从而提高了用户建模体验,满足了实际应用需求
96.本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序;其中,所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如上所述的线路电磁干扰的参数化建模方法。
97.本发明实施例还提供了一种电力终端,参见图10所示,是本发明提供的一种电力终端的一个优选实施例的结构框图,所述电力终端包括处理器10、存储器20以及存储在所述存储器20中且被配置为由所述处理器10执行的计算机程序,所述处理器10在执行所述计算机程序时实现如上所述的线路电磁干扰的参数化建模方法。
98.优选地,所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元(如计算机程序1、计算机程序2、
……
),所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器20中,并由所述处理器10执行,以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段,该指令段用于描述所述计算机程序在所述电力终端中的执行过程。
99.所述处理器10可以是中央处理单元(central processing unit,cpu),还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor,dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit,asic)、现成可编程门阵列(field

programmable gate array,fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等,通用处理器可以是微处理器,或者所述处理器10也可以是任何常规的处理器,所述处理器10是所述电力终端的控制中心,利用各种接口和线路连接所述电力终端的各个部分。
100.所述存储器20主要包括程序存储区和数据存储区,其中,程序存储区可存储操作
系统、至少一个功能所需的应用程序等,数据存储区可存储相关数据等。此外,所述存储器20可以是高速随机存取存储器,还可以是非易失性存储器,例如插接式硬盘,智能存储卡(smart media card,smc)、安全数字(secure digital,sd)卡和闪存卡(flash card)等,或所述存储器20也可以是其他易失性固态存储器件。
101.需要说明的是,上述电力终端可包括,但不仅限于,处理器、存储器,本领域技术人员可以理解,图10结构框图仅仅是电力终端的示例,并不构成对电力终端的限定,可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件。
102.综上,本发明实施例所提供的线路电磁干扰的参数化建模方法、系统、存储介质及电力终端,分别对输电线路参数及油气管道参数进行结构化处理,以得到对应的输电线路结构化数据及油气管道结构化数据;读取所述输电线路结构化数据,并采用参数化程序生成交流输电线路的几何模型,以得到输电线路模型;读取所述油气管道结构化数据,并采用参数化程序生成油气管道的几何模型,以得到油气管道模型;将所述输电线路模型和油气管道模型,以及输电线路沿线的土壤模型导入电磁仿真软件,以进行电磁干扰参数的计算。相比现有技术,本发明能够提高建模效率及精度、减少模型错误,从而提高了用户建模体验,满足了实际应用需求。
103.以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
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