[发明专利]一种评估变电站通信设备接地体电位升的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种评估电位升的方法，更具体涉及一种评估变电站通信设备接地体电位升的方法。 

背景技术：

变电站和换流站的接地网上连接着全站的高低压电气设备的接地线、低压用电系统接地、电缆屏蔽接地、通信、计算机监控系统设备接地，以及维护检修时的临时接地体。 

当发生接地故障时，由于接地网的地电位升向通信与信号线路、低压中性线、电缆线路等导电体转移时，将导致非常高的电位差，可能对上述设备与设施产生严重的危险。这种地位差可能达到短路时的总电位升，称为转移电位。在高土壤电阻率地区，接地网的接地电阻一般很难降低，因此在发生接地短路故障时，接地网的电位可以升得很高，以标准规定的5Ω为例，只要经接地网入地的短路电流达到2000A，接地网电位就会升到10kV，大大超过标准规定的安全电压2kV。接地网的均压措施只能解决跨步电压和部分解决接触电压问题，要保证设备和人身的安全还必须解决高电位引入接地网造成的转移电位问题。 

从外部进入电站的地下或架空电缆，或从与电站隔离的变电站进入电站的通信系统和控制电缆，在输电线路接地故障、雷击或操作冲击作用时，应防止高压对其产生危害。对于通信线路来说，线路设计应包括保护工作人员和通信终端设备安全的保护装置、隔离变压器和中和变压器。目前，通信线 路及外联的控制线路一般采用光缆，这个问题可不考虑。但在变电站内非光缆的通信线路，如E1线（E1线是75欧阻抗同轴电缆，一般称呼为2M线或是E1线，是设备之间的2M连接线。一般情况是SDH和SHD/BTS和BTS/BTS和SHD/SHD和BSC等，只要是需要2M电路落地或是极连到其他设备一般都用E1线），应考虑此类电缆在变电站在雷击、短路故障情况下，电缆两端接地体间存在的电位升数值，进而评估电位差对通信质量及通信设备安全造成的危害。 

发明内容：

本发明的目的是提供一种评估变电站通信设备接地体电位升的方法，该方法为变电站通信设备间电缆接地方式设计提供依据和通信设备设计保护措施提供理论依据。 

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种评估变电站通信设备接地体电位升的方法，包括以下步骤： 

（1）建立变电站主接线图模型； 

（2）确定所述变电站出线杆塔的雷电作用下的入地电流； 

（3）建立变电站接地网模型； 

（4）确定所述接地网模型各个频率每个节点的电位； 

（5）确定所述接地网模型任意两个节点的电位差。 

本发明提供的一种评估变电站通信设备接地体电位升的方法，所述步骤（1）中的主接线图模型根据变电站一次系统结构图建立，并确定所述结构图中的各种元件模型以及线路长度参数。 

本发明提供的一种评估变电站通信设备接地体电位升的方法，所述步骤（2）通过分布参数处理所述出线杆塔，并通过贝热龙方法确定所述波过程。 

本发明提供的另一优选的一种评估变电站通信设备接地体电位升的方法，所述分布参数处理为所述出线杆塔根据部位不同取不同的波阻抗；在雷电流作用下，接地装置的接地电阻呈现暂态电阻的特性，用冲击接地电阻来表征；在确定所述入地电流时，所述出现杆塔的冲击接地电阻取为在10～30Ω。 

本发明提供的再一优选的一种评估变电站通信设备接地体电位升的方法，影响所述雷电流的参数包括主放电通道波阻抗、雷电流幅值概率分布、雷电流波形、雷电流陡度概率分布和雷电极性。 

本发明提供的又一优选的一种评估变电站通信设备接地体电位升的方法，通过确定所述步骤（2）中入地电流的频率成分、所述步骤（3）中的接地网模型的土壤结构、地下敷设的金属装置参数、注入电流的幅值、注入电流的波形和电流注入点的位置确定所述步骤（4）中的接地网模型各个频率每个节点的电位。 

本发明提供的又一优选的一种评估变电站通信设备接地体电位升的方法，将所述电位与所述入地电流进行卷积计算，确定时域中各节点电位。 

本发明提供的又一优选的一种评估变电站通信设备接地体电位升的方法，所述步骤（5）中的电位差为将任意两点时域中的节点电位求差值。 

和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果 

1、本发明中利用仿真计算的方法判断变电站通信设备接地体间在故障引起的地电位升高情况，进而为通信设备间电缆接地方式设计提供依据； 

2、本发明中为通信设备设计保护措施提供理论依据； 

3、本发明中同时也为变电站地网改造提供理论依据；