【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及輸變電工程數字化設計，具體涉及一種基于有限元三維建模的帶電距離計算方法。
技術介紹
1、隨著電網的迅速發展，配電設備和線路數量不斷增加，使得電網安全面臨越來越大的壓力。為了保障配網安全管理水平的提高以及帶電作業的安全性和電網的穩定運行，對配網安全管理水平的要求也在不斷提高。
2、近年來，在科學技術的快速發展下，中國的配電帶電作業技術水平也得到了很大的提升。先后普及了配電帶電作業的基本工具和方法，這些措施使得配電帶電作業技術水平得到了很大提高。總之，中國對配電帶電作業技術的發展投入了大量的資金和技術力量，這些措施將為電網的安全穩定運行提供更高的保障。
3、對線路危險區域的研究可促進帶電作業的安全性。?配電線路的電壓等級不同，對應的安全距離不同。在常規的帶電作業中，?為了保證帶電作業工作人員的人身安全和維修質量，?首先要進行檢修線路的勘察，從而確定線路和帶電設備電壓等級，在此基礎上確定線路的安全距離。?由于實際配電現場情況復雜，配電工作人員需要考慮導線間距、導線對地高度、導線排列方式和導線的設計方式等，所以要對配電危險區域做更深入的研究，并參考國際標準和國內標準設定配電作業危險區域的臨界值。現有的技術有一種變電工程帶電距離自動精確校驗算法（cn115330959）。其通過計算帶電體與帶電體之間、?帶電體與接地體之間的最小距離，與對應的最小安全凈距進行比較，實現帶電距離自動精確校驗。該現有技術通過軟件程序完成對帶電體三維模型帶電距離校驗，可有效解決設計中的帶電距離問題，極大的提升圖紙設計可靠性、節
4、（1）電網運維過程中的帶電作業雖然保證了電網的不間斷運行，但相較于傳統的方法也增加了作業人員和機械設備的危險性，實時準確監測電場環境、在電場過強時對電力人員實時報警，對電力人員的安全具有重要的意義。上述方案中，雖然可以在安全距離不足的情況下發出告警，但局限于在電場分布較為簡單的場景中使用，根據傳感器的測量值能粗略測算帶電設備的距離，而在復雜電場環境中，測算出的距離就會存在較大偏差。
5、（2）在進行三維布置時，設計人員需要對所有模型進行帶電距離校驗，工作量大花費時間長，并且具有計算失誤、遺漏的風險，為安全生產帶來了隱患。
6、綜上，行業內急需研發這一種在復雜電場環境中，能準確計算安全距離，且計算工作量小的帶電距離計算方法。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是為了克服以上現有技術存在的不足，提供了一種能準確計算安全距離的基于有限元三維建模的帶電距離計算方法。
2、本專利技術的目的通過以下的技術方案實現：
3、一種基于有限元三維建模的帶電距離計算方法包括：s1，基于高壓輸電線路下人體暫態電擊和有限元法，對三相交流高壓輸電線路電場進行仿真，分析人體位于電場時的曝露限值以及電擊標準；s2，建立三維高壓輸電線路電場模型和n個三維人體模型；s3，對n個人體模型進行自適應剖分和手動網格剖分優化仿真，分析不同三維人體模型對空間電場衰減的影響和能量誤差變化；s4，根據電磁場曝露限值標準和國標規定的不同場景下各個電壓等級帶電作業的安全距離，確定輸配電線路危險區域；s5，對配電作業預設場景輸電線路電場進行建模，利用有限元軟件?ansoft?maxwell?對輸電線路和配電線路進行電場仿真及確定帶電作業的危險區域；s6，通過分析工頻電場的分布，對高壓配電帶電作業安全距離進行計算。
4、優選地，n=3，建立三種三維簡化人體模型進行網格剖分。
5、優選地，帶電作業中的安全距離由人體允許活動范圍和帶電體之間各種最小空氣間隙距離構成，帶電作業的安全距離包括?5?種，分別為配電作業人員與高壓危險帶電設備間的安全距離、位于帶電線路桿塔上的配電作業人員與帶電導線間作業的安全距離、人體對帶電體最小安全距離、相鄰輸電線路間作業的最小相間安全距離和等電位作業時人體與周圍接地物體間的最小對地安全距離。
6、優選地，步驟s1包括：利用有限元方法進行輸電線路帶電作業模型建模,具體包括：
7、輸電線路電位分布滿足泊松方程。
8、；
9、當場中無自由移動的空間電荷時，ρ（靜電場中任意一點的電荷密度）為零，拉普拉斯方程成立，如式所示：
10、；
11、其中，φ?為電位，ε?為介質的介電常數，?為拉普拉斯算子。求解電場分布時，計算域單元頂點的電位表達式分別為
12、；
13、；
14、f?e?(φe)?對?φe?導數為零，可以得到：
15、；
16、進一步表示為矩陣的形式，即可得到：
17、；
18、其中，［k］為剛度矩陣，通過求解器的迭代計算，求得有無人體時輸電線路周圍的整體電場分布。
19、優選地，步驟s6之后包括：判斷當前配電作業人員是否超過危險區域，若超過，則進行報警。
20、優選地，利用有限元三維建模時，對有無帶電作業人體的輸電線路周圍電場進行計算，并估算輸電線路上、下、側三個方位有無人體時的電場測量差異性，根據所述電場測量差異性計算報警閾值，當計算出人體周圍電場畸變大于報警閾值，便報警。
21、本專利技術相對于現有技術具有如下優點：
22、本申請通過基于高壓輸電線路下人體暫態電擊和有限元法，對三相交流高壓輸電線路電場進行仿真、采用有限元軟件建模，并n個人體模型進行自適應剖分和手動網格剖分優化仿真，分析不同三維人體模型對空間電場衰減的影響和能量誤差變化，根據電磁場曝露限值標準和國標規定的不同場景下各個電壓等級帶電作業的安全距離，確定輸配電線路危險區域，能在復雜電場環境中，能通過有限元高壓輸電線路模型檢測人體在進行移動時，由于位置變化導致輸電線周圍的電場分布變化來準確計算安全距離，且有限元方法在計算高壓輸電線路模型的安全距離時可以通過空間離散化和并行計算技術手段來減少計算量，提高計算效率
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1.一種基于有限元三維建模的帶電距離計算方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于有限元三維建模的帶電距離計算方法，其特征在于，N=3，建立三種三維簡化人體模型進行網格剖分。
3.根據權利要求1所述的基于有限元三維建模的帶電距離計算方法，其特征在于，帶電作業中的安全距離由人體允許活動范圍和帶電體之間各種最小空氣間隙距離構成，帶電作業的安全距離包括?5?種，分別為配電作業人員與高壓危險帶電設備間的安全距離、位于帶電線路桿塔上的配電作業人員與帶電導線間作業的安全距離、人體對帶電體最小安全距離、相鄰輸電線路間作業的最小相間安全距離和等電位作業時人體與周圍接地物體間的最小對地安全距離。
4.根據權利要求1所述的基于有限元三維建模的帶電距離計算方法，其特征在于，步驟S1包括：利用有限元方法進行輸電線路帶電作業模型建模,具體包括：
5.根據權利要求1所述的基于有限元三維建模的帶電距離計算方法，其特征在于，步驟S6之后包括：判斷當前配電作業人員是否超過危險區域，若超過，則進行報警。
6.根據權利要求5所述的基于有限元三維建
...【技術特征摘要】
1.一種基于有限元三維建模的帶電距離計算方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于有限元三維建模的帶電距離計算方法，其特征在于，n=3，建立三種三維簡化人體模型進行網格剖分。
3.根據權利要求1所述的基于有限元三維建模的帶電距離計算方法，其特征在于，帶電作業中的安全距離由人體允許活動范圍和帶電體之間各種最小空氣間隙距離構成，帶電作業的安全距離包括?5?種，分別為配電作業人員與高壓危險帶電設備間的安全距離、位于帶電線路桿塔上的配電作業人員與帶電導線間作業的安全距離、人體對帶電體最小安全距離、相鄰輸電線路間作業的最小相間安全距離和等電位作業時人體與周圍接地物體間的最小對地安全距離。...
【專利技術屬性】
技術研發人員：馮彬杰，徐才深，曾國，盧庭舟，韋華年，
申請(專利權)人：廣州勁源科技發展股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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