一种交流架空输电线路工频电场控制方法及系统与流程

技术特征：
1.一种交流架空输电线路工频电场控制方法，其特征在于，包括以下步骤：根据架空输电线路悬链线方程，建立交流输电线路三维工频电场计算模型；采用在交流输电线路下方合适位置架设屏蔽线方案，并将屏蔽线方案代入交流输电线路三维工频电场计算模型，利用基于改进模拟电荷法计算屏蔽线方案的环境敏感目标工频电场强度；采用遗传算法，将环境敏感目标处的工频电场设为待优化的目标函数，求此目标函数的最小值，将目标函数作为求解的适应度函数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述架空输电线路悬链线方程为：式中，z(x)为架空输电线某点的距地高度；σ0为导线的水平应力；γ为导线比载；l为水平档距；h为高差；h为挂点距地面的垂直距离；f
x
为导线弧垂；l
oa
、l
ob
为导线最低点到悬挂点的水平距离。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用基于改进模拟电荷法计算屏蔽线方案的环境敏感目标工频电场强度具体包括：设密度为τ
m
的模拟架空线电荷均匀分布于第n条导线内的l
m
段，其在空间q点(x,y,z)产生的电位为式中，ε0为真空介电常数；r
m
、r
m’分别为源点及其镜像到场点的距离；则电位系数为进而得导线l
m
段在q点产生的电位系数段在q点产生的电位系数段在q点产生的电位系数式中，x
m
、y
m
分别为第n条导线内l
m
段的x、y轴坐标；ρ
m
、ρ
m’分别为源点及其镜像到q点的距离；输电线路在空间q点所产生的电位是所有线电荷共同作用的结果，再根据导线表面匹配点已知的电位，求出电荷密度τ＝p
‑1u式中，τ为电荷密度列向量；p为电位系数矩阵；u为各导线电压列向量；
由此得q点的电场强度矢量式中，为第n条导线内l
m
段产生的电位；e
x
、e
y
、e
z
分别是电场的x、y、z 3个方向分量；e
x
、e
y
、e
z
分别是x、y、z 3个方向的单位矢量；n为相线数；n0为架空地线数；则q点电场强度有效值为4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将环境敏感目标处的工频电场设为待优化的目标函数，具体为：式中，f(x)——目标函数；e——工频电场强度；x——优化变量解向量；d——屏蔽线外径；l——屏蔽线长度；p
x
——屏蔽线在系统中的横向位置；p
y
——屏蔽线在系统中的纵向位置；g
i
(x)——第i个约束；n——约束条件个数；并结合工程实际给每个变量一定的取值范围。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述遗传算法具体包括：随机产生初始种群pop(t)，进化代数t＝1，个体数目为n，每个个体由染色体的基因编码组成；按照下式(a)，计算种群中每个个体pop(t)的适应度f
i
，并判断是否符合优化准则；若符合，输出最佳个体及其代表的最优解，并结束计算；否则进行下一步；f
i
＝fitness(pop
i
(t))
ꢀꢀꢀ
(a)依据下式(b)的概率分布，从种群pop(t)中选择再生个体，适应度高的个体被选中的概率高，适应度低的个体可能被淘汰，构成一个新的种群(c)：newpop(t 1)＝{pop
j
(t)|j＝1,2,...,n|}
ꢀꢀꢀꢀ
(c)按照交叉概率pc和一定的交叉方法，生成新的种群crosspop(t 1)；按照变异概率pm和一定的变异方法，生成新的种群mutpop(t 1)；进化代数t＝t 1，产生新一代的种群pop(t)＝mutpop(t)，并返回计算种群中每个个体pop(t)的适应度f
i
。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述初始种群先进行初始化优化数据，初始化优化数据包括屏蔽线外径、屏蔽线长度、屏蔽线的横向位置和屏蔽线纵向位置。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述遗传算法的收敛准则是连续两次最优结果相同，即迭代次数结果，并输出最优方案。8.一种交流架空输电线路工频电场控制系统，其特征在于，包括：模型建立模块，用于根据架空输电线路悬链线方程，建立交流输电线路三维工频电场计算模型；电场计算模块，用于采用在交流输电线路下方合适位置架设屏蔽线方案，并将屏蔽线方案代入交流输电线路三维工频电场计算模型，利用基于改进模拟电荷法计算屏蔽线方案的环境敏感目标工频电场强度；遗传算法模块，用于采用遗传算法，将环境敏感目标处的工频电场设为待优化的目标函数，求此目标函数的最小值，将目标函数作为求解的适应度函数。9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1
‑
7任一项所述交流架空输电线路工频电场控制方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1
‑
7任一项所述交流架空输电线路工频电场控制方法的步骤。

技术总结
本发明提供一种交流架空输电线路工频电场控制方法及系统，方法包括以下步骤：根据架空输电线路悬链线方程，建立交流输电线路三维工频电场计算模型；采用在交流输电线路下方合适位置架设屏蔽线方案，并将屏蔽线方案代入交流输电线路三维工频电场计算模型，利用基于改进模拟电荷法计算屏蔽线方案的环境敏感目标工频电场强度；采用遗传算法，将环境敏感目标处的工频电场设为待优化的目标函数，求此目标函数的最小值，将目标函数作为求解的适应度函数。该方法可将环境效益和经济效益有机结合，综合工程造价和屏蔽效果寻求最优方案，为工程设计和交流架空输电线路工频电场控制方案提供参考。供参考。供参考。


技术研发人员：郭留明 马学礼 张仁锋 王笑飞 贾海娟 张旭博
受保护的技术使用者：中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司
技术研发日：2021.08.12
技术公布日：2021/11/2