地铁变电站的选址方法、装置、设备及可读存储介质与流程

1.本发明涉及电力系统接地安全技术领域，尤其涉及一种地铁变电站的选址方法、装置、设备及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.伴随着经济的快速发展，地铁在人们的日常生活中起到重要作用。目前，在一些大城市中地铁在城市公共交通中所占的比重达到了40％，后期规划建设地铁占比达到72％，轻轨10％，公共交通％。随着地铁的运行增多，周边越来越多的电力设备发生了故障，其中变压器的直流偏磁尤为突出。地铁牵引供电主要是将电网电压经牵引变电所提供给接触网，而不论是地铁主变电所还是牵引变电所都不存在接地系统。
3.申请人发现，由于地铁变电站不存在接地系统，如果利用杂散电流理论分析地铁变电站的直流偏磁情况，不能很好地反映地铁变电站受直流偏磁影响的规律，进而不能准确确定地铁变电站的位置。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种地铁变电站的选址方法、装置、设备和计算机可读存储介质，其能解决现有技术不能准确分析地铁变电站的直流偏磁电流的来源，进而导致的地铁变电站选址不可靠的技术问题。
5.本发明实施例提供的地铁变电站的选址方法，包括：
6.根据获取到的建立地铁变电站和输电线路的相关电力设备的实测参数，建立包含地铁、变电站与输电线路的仿真模型；
7.考虑不同影响因素，并针对每一影响因素在所述仿真模型分别仿真得到每一影响因素下的直流偏置电压变化结果，并根据每一影响因素下的直流偏置电压变化结果，得到每一影响因素与直流偏置电压的关系曲线图；
8.根据所述实测参数，建立包含地铁变电站、输电线路及地方变电站的直流偏磁回路的等效直流电阻模型，并根据所述等效直流电阻模型得到系统的总直流偏磁电阻；
9.根据变电站的变压器允许通过的最大偏磁电流和所述总直流偏磁电阻，得到地铁变电站的最大允许直流偏置电压；
10.根据每一所述影响因素与直流偏置电压的关系曲线图和所述最大允许直流偏置电压，确定地铁变电站的位置。
11.优选的，所述实测参数包括地铁隧道结构信息、地铁周边土壤电阻率、分层情况、牵引变电站位置信息和牵引供电电流波形。
12.优选的，所述影响因素包括地铁变电站到地铁线路的距离和地铁变电站到地方变电站的输电线路与地铁的并行长度，则所述影响因素与直流偏置电压的关系曲线图包括所述距离与所述直流偏置电压的关系曲线图，和所述并行长度与所述直流偏置电压的关系曲线图。
13.优选的，所述根据每一所述影响因素与直流偏置电压的关系曲线图和所述最大允许直流偏置电压，确定地铁变电站的位置，具体包括：
14.根据所述距离与所述直流偏置电压的关系曲线图和所述最大允许直流偏置电压，确定地铁变电站到地铁线路的最小距离；
15.根据所述并行长度与所述直流偏置电压的关系曲线图和所述最大允许直流偏置电压，确定地铁变电站到地方变电站的输电线路与地铁的最长并行长度；
16.根据所述最小距离和所述最长并行长度，确定所述地铁变电站建立的位置区域，其中，所述位置区域为所述地铁变电站到地铁线路的距离大于所述最小距离，且所述地铁变电站到地方变电站的输电线路与地铁的并行长度小于所述最长并行长度。
17.本发明实施例还提供一种地铁变电站的选址装置，包括：
18.仿真模型建立模块，用于根据获取到的建立地铁变电站和输电线路的相关电力设备的实测参数，建立包含地铁、变电站与输电线路的仿真模型；
19.关系曲线图获取模块，用于考虑不同影响因素，并针对每一影响因素在所述仿真模型分别仿真得到每一影响因素下的直流偏置电压变化结果，并根据每一影响因素下的直流偏置电压变化结果，得到每一影响因素与直流偏置电压的关系曲线图；
20.总直流偏磁电阻获取模块，用于根据所述实测参数，建立包含地铁变电站、输电线路及地方变电站的直流偏磁回路的等效直流电阻模型，并根据所述等效直流电阻模型得到系统的总直流偏磁电阻；
21.最大直流偏置电压获取模块，用于根据变电站的变压器允许通过的最大偏磁电流和所述总直流偏磁电阻，得到地铁变电站的最大允许直流偏置电压；
22.地铁变电站位置确定模块，用于根据每一所述影响因素与直流偏置电压的关系曲线图和所述最大允许直流偏置电压，确定地铁变电站的位置。
23.优选的，所述实测参数包括地铁隧道结构信息、地铁周边土壤电阻率、分层情况、牵引变电站位置信息和牵引供电电流波形。
24.优选的，所述影响因素包括地铁变电站到地铁线路的距离和地铁变电站到地方变电站的输电线路与地铁的并行长度，则所述影响因素与直流偏置电压的关系曲线图包括所述距离与所述直流偏置电压的关系曲线图，和所述并行长度与所述直流偏置电压的关系曲线图。
25.优选的，所述地铁变电站确定模块，具体用于：
26.根据所述距离与所述直流偏置电压的关系曲线图和所述最大允许直流偏置电压，确定地铁变电站到地铁线路的最小距离；
27.根据所述并行长度与所述直流偏置电压的关系曲线图和所述最大允许直流偏置电压，确定地铁变电站到地方变电站的输电线路与地铁的最大并行长度；
28.根据所述最小距离和所述最长并行长度，确定所述地铁变电站建立的位置区域，其中，所述位置区域为所述地铁变电站到地铁线路的距离大于所述最小距离，且所述地铁变电站到地方变电站的输电线路与地铁的并行长度小于所述最长并行长度。
29.本发明实施例还提供一种地铁变电站的选址设备，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，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述的地铁变电站的选址方法。
30.本发明实施例还提供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，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述的地铁变电站的选址方法。
31.与现有技术相比，本发明实施例提供的地铁变电站的选址方法、装置、设备与存储介质具有以下有益效果：
32.本发明实施例提供的地铁变电站的选址方法，其通过获取建立地铁变电站和输电线路的相关电力设备的实测参数以建立仿真模型，并考虑不同影响因素，针对每一影响因素在所述仿真模型上分别仿真，以得到每一影响因素与直流偏置电压的关系曲线图，并根据所述测试参数建立包含地铁变电站、输电线路及地方变电站的直流偏磁回路的等效直流电阻模型，根据所述等效直流电阻模型得到系统的总直流偏磁电阻，并根据变电站的变压器允许通过的最大偏磁电流和所述总直流偏磁电阻，得到地铁变电站的最大允许直流偏置电压，进而根据每一所述影响因素与直流偏置电压的关系曲线图和所述最大允许直流偏置电压，确定地铁变电站的位置，其能准确分析地铁变电站直流偏磁的来源，判断不同地铁变电站位置的直流偏置电压的大小，从而为地铁变电站选址提供可靠的方案。相应地，本发明实施例还提供一种地铁变电站的选址装置、设备以及计算机可读存储介质。
附图说明
33.图1是本发明实施例提供的一种地铁变电站的选址方法的流程示意图；
34.图2是本发明实施例提供的距离与所述直流偏置电压的关系曲线图；
35.图3是本发明实施例提供的并行长度与所述直流偏置电压的关系曲线图；
36.图4是本发明实施例提供的等效直流电阻模型涉及的各种等效电路图；
37.图5是本发明实施例提供的地铁变电站的选址装置的结构框图。
具体实施方式
38.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。
39.参见图1，其是本发明实施例提供的一种地铁变电站的选址方法的流程示意图。
40.本发明实施例提供的地铁变电站的选址方法，包括步骤s11到步骤s15：
41.步骤s11，根据获取到的建立地铁变电站和输电线路的相关电力设备的实测参数，建立包含地铁、变电站与输电线路的仿真模型；
42.步骤s12，考虑不同影响因素，并针对每一影响因素在所述仿真模型分别仿真得到每一影响因素下的直流偏置电压变化结果，并根据每一影响因素下的直流偏置电压变化结果，得到每一影响因素与直流偏置电压的关系曲线图；
43.步骤s13，根据所述实测参数，建立包含地铁变电站、输电线路及地方变电站的直流偏磁回路的等效直流电阻模型，并根据所述等效直流电阻模型得到系统的总直流偏磁电阻；
44.步骤s14，根据变电站的变压器允许通过的最大偏磁电流和所述总直流偏磁电阻，
得到地铁变电站的最大允许直流偏置电压；
45.步骤s15，根据每一所述影响因素与直流偏置电压的关系曲线图和所述最大允许直流偏置电压，确定地铁变电站的位置。
46.在本发明实施例中，所述步骤s11中的实测参数包括但不限于地铁隧道结构信息、地铁周边土壤电阻率、分层情况、牵引变电站位置信息和牵引供电电流波形。
47.示例性的，在步骤s11中，所述仿真模型基于cdegs中的right
‑
of
‑
way软件包，所述仿真模型包含但不限于地铁线路，接触网模型，钢筋混凝土结构，排流网，架空线路，避雷线等。
48.在本发明实施例中，所述步骤s12“考虑不同影响因素，并针对每一影响因素在所述仿真模型分别仿真得到每一影响因素下的直流偏置电压变化结果，并根据每一影响因素下的直流偏置电压变化结果，得到每一影响因素与直流偏置电压的关系曲线图”中，所述影响因素包括地铁变电站到地铁线路的距离和地铁变电站到地方变电站的输电线路与地铁的并行长度，则所述影响因素与直流偏置电压的关系曲线图包括所述距离与所述直流偏置电压的关系曲线图，和所述并行长度与所述直流偏置电压的关系曲线图。
49.在本发明实施例中，考虑不同的影响因素，并针对每一影响因素分别仿真，具体的，当针对所述距离在所述仿真模型上仿真时，保持其他变量(并行长度等)不变，在所述仿真模型上选取所述距离为变量，研究所述距离对所述偏置电压的影响，进而得到述距离与所述直流偏置电压的关系曲线图。
50.示例性的，参见图2和图3，图2是本发明实施例提供的距离与所述直流偏置电压的关系曲线图，图3是本发明实施例提供的并行长度与所述直流偏置电压的关系曲线图，由图2和图3可知，偏置电压的大小随着并行长度的增加而不断增加，且随着距离的增加而减小。
51.在本发明实施例中，所述步骤s13“根据所述实测参数，建立包含地铁变电站、输电线路及地方变电站的直流偏磁回路的等效直流电阻模型”中建立的等效直流电阻模型包括图4中所列各电力设备的直流等效电路。其中图4中的(a)为双绕组变压器高压侧直流等效模型，(b)为自耦变压器等效模型图，(c)为输电线路等效模型图，(d)为变电站接地自耦和非自耦变压器直流模型，(e)为杆塔和避雷线直流模型，(f)为根据各个电力设备建立的等效直流电阻模型。
52.则，所述等效直流电阻模型中系统的总直流偏磁电阻为其中，r
tm
和r
tn
分别为变压器m和变压器n的绕组等效直流电阻，r
gn
和r
gm
分别为变压器m和变压器n接地中性点的等效接地电阻，r
lmn
是变压器m和变压器n之间的输电线路的等效直流电阻，n是输电线路的回数。
53.在本发明实施例中，所述步骤s14“根据变电站的变压器允许通过的最大偏磁电流和所述总直流偏磁电阻，得到地铁变电站的最大允许直流偏置电压”中，所述最大允许直流偏置电压即为所述最大偏磁电流和所述总直流偏磁电阻的乘积。
54.在一种实施方式中，所述步骤s15“根据每一所述影响因素与直流偏置电压的关系曲线图和所述最大允许直流偏置电压，确定地铁变电站的位置”，具体包括：
55.根据所述距离与所述直流偏置电压的关系曲线图和所述最大允许直流偏置电压，确定地铁变电站到地铁线路的最小距离；
56.根据所述并行长度与所述直流偏置电压的关系曲线图和所述最大允许直流偏置电压，确定地铁变电站到地方变电站的输电线路与地铁的最长并行长度；
57.根据所述最小距离和所述最长并行长度，确定所述地铁变电站建立的位置区域，其中，所述位置区域为所述地铁变电站到地铁线路的距离大于所述最小距离，且所述地铁变电站到地方变电站的输电线路与地铁的并行长度小于所述最长并行长度。
58.在本发明实施例中，当确定好所述最大允许直流偏置电压，就可以在所述距离与所述直流偏置电压的关系曲线图、所述并行长度与所述直流偏置电压的关系曲线图中，查找到当所述直流偏置电压等于所述最大允许直流偏置电压时对应的距离和并行长度，即可确定建立地铁变电站允许的最小距离和最大并行长度，由于在所述距离和直流偏置电压的关系曲线图中，所述直流偏置电压随着距离的增大而增大，且在所述并行长度和所述直流偏置电压中，所述直流偏置电压随着并行长度的增大而增大，此时，为了不超过最大允许直流偏置电压，所述地铁变电站应建立在所述地铁变电站到地铁线路的距离大于所述最小距离，且所述地铁变电站到地方变电站的输电线路与地铁的并行长度小于所述最长并行长度的区域范围内。
59.本发明实施例提供的地铁变电站的选址方法，其通过获取建立地铁变电站和输电线路的相关电力设备的实测参数以建立仿真模型，并考虑不同影响因素，针对每一影响因素在所述仿真模型上分别仿真，以得到每一影响因素与直流偏置电压的关系曲线图，并根据所述测试参数建立包含地铁变电站、输电线路及地方变电站的直流偏磁回路的等效直流电阻模型，根据所述等效直流电阻模型得到系统的总直流偏磁电阻，并根据变电站的变压器允许通过的最大偏磁电流和所述总直流偏磁电阻，得到地铁变电站的最大允许直流偏置电压，进而根据每一所述影响因素与直流偏置电压的关系曲线图和所述最大允许直流偏置电压，确定地铁变电站的位置，其能准确分析地铁变电站直流偏磁的来源，判断不同地铁变电站位置的直流偏置电压的大小，从而为地铁变电站选址提供可靠的方案。
60.参见图5，图5是本发明实施例提供的地铁变电站的选址装置的结构框图。本发明实施例提供的地铁变电站的选址装置10，其用于实现上述实施例的所述地铁变电站的选址方法的全部流程和步骤，包括：
61.仿真模型建立模块11，用于根据获取到的建立地铁变电站和输电线路的相关电力设备的实测参数，建立包含地铁、变电站与输电线路的仿真模型；
62.关系曲线图获取模块12，用于考虑不同影响因素，并针对每一影响因素在所述仿真模型分别仿真得到每一影响因素下的直流偏置电压变化结果，并根据每一影响因素下的直流偏置电压变化结果，得到每一影响因素与直流偏置电压的关系曲线图；
63.总直流偏磁电阻获取模块13，用于根据所述实测参数，建立包含地铁变电站、输电线路及地方变电站的直流偏磁回路的等效直流电阻模型，并根据所述等效直流电阻模型得到系统的总直流偏磁电阻；
64.最大直流偏置电压获取模块14，用于根据变电站的变压器允许通过的最大偏磁电流和所述总直流偏磁电阻，得到地铁变电站的最大允许直流偏置电压；
65.地铁变电站位置确定模块15，用于根据每一所述影响因素与直流偏置电压的关系曲线图和所述最大允许直流偏置电压，确定地铁变电站的位置。
66.在本发明实施例中，所述仿真模型建立模块11中的实测参数包括但不限于地铁隧
道结构信息、地铁周边土壤电阻率、分层情况、牵引变电站位置信息和牵引供电电流波形。
67.示例性的，所述仿真模型基于cdegs中的right
‑
of
‑
way软件包，所述仿真模型包含但不限于地铁线路，接触网模型，钢筋混凝土结构，排流网，架空线路，避雷线等。
68.在本发明实施例中，所述“考虑不同影响因素，并针对每一影响因素在所述仿真模型分别仿真得到每一影响因素下的直流偏置电压变化结果，并根据每一影响因素下的直流偏置电压变化结果，得到每一影响因素与直流偏置电压的关系曲线图”中，所述影响因素包括地铁变电站到地铁线路的距离和地铁变电站到地方变电站的输电线路与地铁的并行长度，则所述影响因素与直流偏置电压的关系曲线图包括所述距离与所述直流偏置电压的关系曲线图，和所述并行长度与所述直流偏置电压的关系曲线图。
69.在本发明实施例中，考虑不同的影响因素，并针对每一影响因素分别仿真，具体的，当针对所述距离在所述仿真模型上仿真时，保持其他变量(并行长度等)不变，在所述仿真模型上选取所述距离为变量，研究所述距离对所述偏置电压的影响，进而得到述距离与所述直流偏置电压的关系曲线图。
70.示例性的，参见图2和图3，图2是本发明实施例提供的距离与所述直流偏置电压的关系曲线图，图3是本发明实施例提供的并行长度与所述直流偏置电压的关系曲线图，由图2和图3可知，偏置电压的大小随着并行距离的增加而不断增加，且随着距离的增加而减小。
71.在本发明实施例中，所述总直流偏磁电阻获取模块13“根据所述实测参数，建立包含地铁变电站、输电线路及地方变电站的直流偏磁回路的等效直流电阻模型”中建立的等效直流电阻模型包括图4中所列各电力设备的直流等效电路。其中图4中的(a)为双绕组变压器高压侧直流等效模型，(b)为自耦变压器等效模型图，(c)为输电线路等效模型图，(d)为变电站接地自耦和非自耦变压器直流模型，(e)为杆塔和避雷线直流模型，(f)为根据各个电力设备建立的等效直流电阻模型。
72.则，所述等效直流电阻模型中系统的总直流偏磁电阻为其中，r
tm
和r
tn
分别为变压器m和变压器n的绕组等效直流电阻，r
gn
和r
gm
分别为变压器m和变压器n接地中性点的等效接地电阻，r
lmn
是变压器m和变压器n之间的输电线路的等效直流电阻，n是输电线路的回数。
73.在本发明实施例中，所述最大允许直流偏置电压即为所述最大偏磁电流和所述总直流偏磁电阻的乘积。
74.在一种实施方式中，所述地铁变电站位置确定模块15具体用于：
75.根据所述距离与所述直流偏置电压的关系曲线图和所述最大允许直流偏置电压，确定地铁变电站到地铁线路的最小距离；
76.根据所述并行长度与所述直流偏置电压的关系曲线图和所述最大允许直流偏置电压，确定地铁变电站到地方变电站的输电线路与地铁的最长并行长度；
77.根据所述最小距离和所述最长并行长度，确定所述地铁变电站建立的位置区域，其中，所述位置区域为所述地铁变电站到地铁线路的距离大于所述最小距离，且所述地铁变电站到地方变电站的输电线路与地铁的并行长度小于所述最长并行长度。
78.在本发明实施例中，当确定好所述最大允许直流偏置电压，就可以在所述距离与所述直流偏置电压的关系曲线图中，查找到当所述直流偏置电压等于所述最大允许直流偏
置电压时对应的距离和并行长度，由于在所述距离和直流偏置电压的关系曲线图中，所述直流偏置电压随着距离的增大而增大，且在所述并行长度和所述直流偏置电压中，所述直流偏置电压随着并行长度的增大而增大，此时，为了不超过最大允许直流偏置电压，所述地铁变电站应建立在述地铁变电站到地铁线路的距离大于所述最小距离，且所述地铁变电站到地方变电站的输电线路与地铁的并行长度小于所述最长并行长度的区域范围内。
79.本发明实施例还提供一种地铁变电站的选址设备，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，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述实施例提供的所述地铁变电站的选址方法，例如图1中所述的步骤s11～s15；或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如仿真模型建立模块11。
80.示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块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地铁变电站的选址方法中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割成仿真模型建立模块11、关系曲线图获取模块12、总直流偏磁电阻获取模块13、最大直流偏置电压获取模块14和地铁变电站位置确定模块15。各个模块具体的工作过程可参考上述实施例的所述地铁变电站的选址装置10的工作过程，在此不再赘述。
81.所述地铁变电站的选址设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述地铁变电站的选址设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是网页的文字排版设备的示例，并不构成对地铁变电站的选址设备的限定，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，例如所述地铁变电站的选址设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
82.所述处理器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该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述地铁变电站的选址设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个网页的地铁变电站的选址设备的各个部分。
83.所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述地铁变电站的选址设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
84.其中，所述地铁变电站的选址设备集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并
作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read
‑
only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
85.本发明实施例还提供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，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述实施例提供的所述的地铁变电站的选址方法，例如图1中所述的步骤s11～s15。
86.以上所述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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。