[发明专利]一种建筑物接地网的仿真方法及装置

说明书

本发明公开了一种建筑物接地网的仿真方法及装置，其中，方法包括：步骤S1，根据已有建筑物用电系统，采用PEEC建立建筑物接地网的电气参数模型；步骤S2，根据从所述电气参数模型得到的电气参数，建立建筑物接地网多端口网络等效电路模型；步骤S3，采用PEEC获取接地网的地电位分布曲线，用于计算人体的接触电压和跨步电压；步骤S4，根据建筑物模型和地电位分布曲线，对人体的触电风险进行评估。本发明采用PEEC算法和多端口网络等效电路模型相结合的方法，对建筑物群的复杂接地系统进行建模和仿真计算，可以对故障状况下的人体接触电压和跨步电压进行评估，实现对触电风险进行分析；同时将有助于对低压接地系统的设计以及漏电保护器、低压断路器等的配置。

技术领域

本发明涉及电气工程技术领域，具体涉及一种建筑物接地网的仿真方法及装置。

背景技术

接地网一直是电气工程研究的重点。在雷击或短路故障下，它们可能对电力系统的安全稳定运行构成严重威胁。当系统发生短路故障时，会对相关设备和附近物体施加相当大的电位差和短路电流。这是系统故障和设备损坏的主要原因。更有甚者，如果人在接地网附近触摸故障设备和金属部件，并站在地面上，可能会触电。为了降低上述风险，需要对电气系统进行有效的接地网设计。

低压配电系统中建筑物的接地网结构复杂，往往由高密度的钢筋网搭建而成，这对于传统的仿真软件带来了巨大的挑战。同时，在故障电流注入进建筑物的复杂接地网结构以后，会对周围的地电位进行抬升，对周围的人群形成接触电压和跨步电压，对人身安全造成威胁。

接地网的研究最初是在实验和理论上使用单根水平接地线进行的。随着单根水平接地线和垂直接地线研究的进展，接地系统设计的经验公式和近似解析表达式已经形成。实际上，这些解析表达式有很大的局限性，特别是对于复杂几何形状的接地网的分析。近年来，随着计算机技术的飞速发展，接地网评价与设计的数值计算方法开始出现。因此，研究人员开始计算或模拟接地网周围的瞬态电压或电势。接地网暂态模拟的数值方法根据不同的标准有不同的分类，现有的电磁暂态仿真软件，如CDEGS，EMTDC等，对于建筑物群的复杂接地网仿真效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种建筑物接地网的仿真方法及装置，以实现复杂接地系统的仿真和触电风险评估。

为解决上述技术问题，本发明提供一种建筑物接地网的仿真方法，包括：

步骤S1，根据已有建筑物用电系统，采用PEEC建立建筑物接地网的电气参数模型；

步骤S2，根据从所述电气参数模型得到的电气参数，建立建筑物接地网多端口网络等效电路模型；

步骤S3，采用PEEC获取接地网的地电位分布曲线，用于计算人体的接触电压和跨步电压；

步骤S4，根据建筑物模型和地电位分布曲线，对人体的触电风险进行评估。

进一步地，所述步骤S1中，根据电流的不均匀分布，将所有导体分成小段，电流段和电荷段都以分段的一半长度进行修正。

进一步地，建筑物接地网的电气参数模型使用电流控制的非线性接地电阻，所述非线性接地电阻具体为：

其中，i(t)是注入电极的电流，I_g是流入接地网的电流，E₀是土壤的临界电场强度，R_DC是低频率下低电流的接地电阻,σ_g是土壤的电导率。

进一步地，建筑物接地网通过若干个接地桩接地，每个接地桩都由密集的钢筋网组成，接地桩之间通过钢筋相连；所述步骤S2具体是对接地桩进行多端口网络等效电路建模。

进一步地，所述步骤S2具体包括：

确定接地网的所有输出端口；