共享杆塔过电压防护接地优化技术

技术领域

本发明涉及电网分析的技术领域，尤其是涉及一种共享杆塔过电压防护接地优化技术。

背景技术

电力铁塔分布广泛，气象、地形地貌特征复杂多样，极易受到雷电侵害。电力系统中通常采用降低接地电阻、安装避雷器、架设地线等方式来提高电力线路的耐雷水平，保障供电可靠性。当采用铁塔共享模式时，需要在电力杆塔上适当高度(微站一般15-20m，宏站一般40-50m)悬挂通信RRU及天馈线等设备。电力系统和通信系统的容量、电压等级等相差较大，但两者之间的相互作用仍不可忽略。例如，选择作为共享铁塔的电力杆塔多为35kV、110kV和220kV，绝缘水平可达到几百kV甚至1MV，通信基站设备的耐受电压一般不超过2kV。当发生雷击铁塔、架空地线时，巨大的雷电流会沿着铁塔流入大地，与接地结构和远端大地构成回路。由于铁塔钢支撑结构上存在的电容电感以及接地电阻的存在，铁塔不同位置处会出现电位差。当该电位差接近或达到基站通信设备的耐受电压时，会发生击穿，引发通信设备故障。同时，由于雷电流作用，会在大地上形成跨步电压，对地面上的通信基站机房等构成威胁。此外，RRU设备供电用-48V直流电沿铁塔布线，局部漏电情况下会造成铁塔电位的升高，威胁运检人员的人身安全。目前，共享铁塔的相关研究才刚刚起步，尚缺乏相关的理论和技术规范。因此，探索共享铁塔上通信设备与电力设备之间的相互作用机理，研究雷电类作用下共享铁塔电压分布，优化共享铁塔的接地设计方案对保障电力系统和通信系统可靠性、保障电力和通讯相关运维人员的人身安全、划分责任范围和明确事故责任具有重要意义，能够为进一步推广和深化共享铁塔模式提供必要的理论依据和技术支撑。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种共享杆塔过电压防护接地优化技术，以优化共享铁塔的接地设计方案，为进一步推广和深化共享铁塔模式提供必要的理论依据和技术支撑。

第一方面，本发明实施例提供了一种共享杆塔过电压防护接地优化技术，包括：

获取在地网不连、地网单连、地网双连以及地网四连的连接下的模型，所述地网不连、所述地网单连、所述地网双连以及所述地网四连的模型中均包括多个子模型；

获取在所述地网不连、所述地网单连、所述地网双连以及地网四连的连接下的模型的子模型的GPR分布、线缆电流以及芯皮电位差；

基于GPR分布、所述线缆电流以及所述芯皮电位差判定电网最优的地网连接方式。

优选的，所述地网不连、所述地网单连、所述地网双连以及所述地网四连的模型中均包括多个子模型的步骤中：

所述地网不连模型包括第一地网不连子模型、第二地网不连子模型以及第三地网不连子模型；

所述地网单连模型包括第一地网单连子模型、第二地网单连子模型以及第三地网单连子模型；

所述地网双连模型包括第一地网双连子模型、第二地网双连子模型以及第三地网双连子模型；

所述地网四连模型包括第一地网四连子模型、第二地网四连子模型以及第三地网四连子模型。

本发明实施例带来了以下有益效果：本发明提供了一种共享杆塔过电压防护接地优化技术，涉及电网分析的技术领域，包括：获取在地网不连、地网单连、地网双连以及地网四连的连接下的模型，地网不连、地网单连、地网双连以及地网四连的模型中均包括多个子模型；获取在地网不连、地网单连、地网双连以及地网四连的连接下的模型的子模型的GPR分布、线缆电流以及芯皮电位差；基于GPR分布、线缆电流以及芯皮电位差判定电网最优的地网连接方式。通过本发明提供的技术可以优化共享铁塔的接地设计方案，为进一步推广和深化共享铁塔模式提供必要的理论依据和技术支撑。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1(a)为本发明实施例提供的一种共享杆塔过电压防护接地优化技术第一地网不连子模型连接图；

图1(b)为本发明实施例提供的一种共享杆塔过电压防护接地优化技术第二地网不连子模型连接图；

图1(c)为本发明实施例提供的一种共享杆塔过电压防护接地优化技术第三地网不连子模型连接图；

图2(a)为本发明实施例提供的一种共享杆塔过电压防护接地优化技术第一地网单连子模型连接图；

图2(b)为本发明实施例提供的一种共享杆塔过电压防护接地优化技术第二地网单连子模型连接图；

图2(c)为本发明实施例提供的一种共享杆塔过电压防护接地优化技术第三地网单连子模型连接图；

图3(a)为本发明实施例提供的一种共享杆塔过电压防护接地优化技术第一地网双连子模型连接图；

图3(b)为本发明实施例提供的一种共享杆塔过电压防护接地优化技术第二地网双连子模型连接图；

图3(c)为本发明实施例提供的一种共享杆塔过电压防护接地优化技术第三地网双连子模型连接图；

图4(a)为本发明实施例提供的一种共享杆塔过电压防护接地优化技术第一地网四连子模型连接图；

图4(b)为本发明实施例提供的一种共享杆塔过电压防护接地优化技术第二地网四连子模型连接图；

图4(c)为本发明实施例提供的一种共享杆塔过电压防护接地优化技术第三地网四连子模型连接图；

图5为本发明实施例提供的一种共享杆塔过电压防护接地优化技术流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域普通技术人员在没有做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。

目前，电力铁塔分布广泛，气象、地形地貌特征复杂多样，极易受到雷电侵害。电力系统中通常采用降低接地电阻、安装避雷器、架设地线等方式来提高电力线路的耐雷水平，保障供电可靠性。当采用铁塔共享模式时，需要在电力杆塔上适当高度(微站一般15-20m，宏站一般40-50m)悬挂通信RRU及天馈线等设备。电力系统和通信系统的容量、电压等级等相差较大，但两者之间的相互作用仍不可忽略。，基于此，本发明实施例提供的一种共享杆塔过电压防护接地优化技术，可以优化共享铁塔的接地设计方案，为进一步推广和深化共享铁塔模式提供必要的理论依据和技术支撑。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种共享杆塔过电压防护接地优化技术进行详细介绍。

实施例一

如图1所示，本发明实施例一提供了一种共享杆塔过电压防护接地优化技术，包括：

获取在地网不连、地网单连、地网双连以及地网四连的连接下的模型，所述地网不连、所述地网单连、所述地网双连以及所述地网四连的模型中均包括多个子模型；

获取在所述地网不连、所述地网单连、所述地网双连以及地网四连的连接下的模型的子模型的GPR分布、线缆电流以及芯皮电位差；

基于GPR分布、所述线缆电流以及所述芯皮电位差判定电网最优的地网连接方式。

优选的，所述地网不连、所述地网单连、所述地网双连以及所述地网四连的模型中均包括多个子模型的步骤中：

所述地网不连模型包括第一地网不连子模型、第二地网不连子模型以及第三地网不连子模型；

具体的，第一地网不连子模型、第二地网不连子模型以及第三地网不连子模型中铁塔地网与机柜地网的典型距离各不相同；

所述地网单连模型包括第一地网单连子模型、第二地网单连子模型以及第三地网单连子模型；

具体的，第一地网单连子模型、第二地网单连子模型以及第三地网单连子模型中铁塔地网与机柜地网的典型距离

所述地网双连模型包括第一地网双连子模型、第二地网双连子模型以及第三地网双连子模型；

具体的，第一地网双连子模型、第二地网双连子模型以及第三地网双连子模型中铁塔地网与机柜地网的典型距离各不相同；

所述地网四连模型包括第一地网四连子模型、第二地网四连子模型以及第三地网四连子模型；

具体的，第一地网四连子模型、第二地网四连子模型以及第三地网四连子模型中铁塔地网与机柜地网的典型距离各不相同；

进一步的，所述电网不连模型中，铁塔地网与机柜地网彼此独立；所述电网单连模型中，铁塔地网与机柜地网单点连接；所述电网双连模型中，铁塔地网与机柜地网双点连接；所述电网四连模型中，铁塔地网与机柜地网四点连接。

实施例二

结合图1至图4，在本发明实施例二提供的实施例中，对不同地网连接方式的GPR、线缆电流、芯皮电位差、以及进行比较，下表中横坐标代表的是机柜地网与铁塔地网间的距离

表1不同地网连接方式下GPR最大值

铁塔地网的地电位最高，通过比较可知，地网不连的GPR最高，电网单连次之，电网双连再次之，电网四连最低。也就是说，新建通信机柜地网，能够一定程度上降低电力铁塔雷电冲击下的地电位升，这来源于新建通信地网与原地网的并联分流效应。但两点连接和四点连接地电位升差别不大。且随着两个地网之间距离的增大，铁塔地网GPR最大值差别不大；

如表2所示。

表2不同地网连接方式下GPR最小值

由表2可知，电网不连模型下机柜地网的地电位升最小，其他三种连接方式下的通信机柜地网地电位升几乎相等。同时，随着两个地网之间距离的增大，通信机柜地网的电位降低。

表3为不同地网连接方式下GPR差值：

表3不同地网连接方式下GPR差值

(3)地网不连情况下，通信机柜地网与铁塔地网电位升差值最大，单点相连形式次之，两点连接和四点连接近似相等；

如表3所示两个地网之间的电气连接，为雷电流提供了具有更小阻抗的通路，有效降低了两个地网之间的电位差。同时，随着两个地网之间距离的增大，两者间的电位差增大，不连接情况下增大幅度最大。

线缆电流见下表：

表4不同地网连接方式下线缆电流

由表4所示，地网不相连情况下，通信设备电源线缆电流最大，单点相连的次之，两点相连和四点相连的情形最小，两者相近。这是由于当地网存在其他电气连接时，能够进行有效分流，从而减小电源线缆屏蔽层上的电流流动。同时，随着两个地网之间距离的增大，不接地情况下的电缆电流增大明显。

具体芯皮电位差见表5：

表5不同地网连接方式下芯皮电位差

地网不连的情况下，通信设备电源电缆芯皮电位差最大，地网单连相连的次之，地网双连和地网四连的情形最小，两者相近。其机理与线缆上电流分布相同。同时，随着两个地网之间距离的增大，不接地情况下的电缆芯皮电位差增大明显。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。