CN111239475B - 钢筋混凝土杆塔工频续流故障跨步电压报警方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢筋混凝土杆塔工频续流故障跨步电压报警方法及***，属于电力***接地分析技术领域。该方法首先计算故障电流在杆塔附近的土壤区域表面任意一点的电位值，之后利用相距为1m的地表任意两点的电位差得出人体流过的电流值，最后根据人体可承受电流划分跨步电压危险区域。本发明能对引起人体发生触电事故的危险区域进行划分，并通过报警***进行声信号和光信号的报警，并能在地面进行危险区域投影，从而实现对钢筋混凝土杆塔工频续流故障跨步电压的报警。

Description

钢筋混凝土杆塔工频续流故障跨步电压报警方法及***

技术领域

本发明属于电力***接地分析技术领域，具体涉及一种钢筋混凝土杆塔工频续流故障跨步电压报警方法及***。

背景技术

电力***中绝大多数故障发生在配电网区域，其线路大多在户外，且分布较为广泛。配电***最常见的故障形式是接地故障，一般在潮湿、多雨天气发生，故障时故障线路会使得跨步电压在周围地表产生，而且电缆线路在现今有着广泛应用，造成短路时电容电流增大，从而使得跨步电压也相应增大，严重威胁到周边工作人员以及居民的人身健康安全。

解决配网工频续流故障一直是一项难题。目前国内外已有许多针对的配网工频续流故障的研究，我国有关领域的科研人员对跨步电压做了研究，对线路杆塔接地时的跨步电压以及接触电压做了简单研究，也有工作人员对跨步电压的计算进行分析，并推导出计算公式，但是缺乏对人身安全的评估报警方法的研究。为了确保工作人员及当地居民人身安全，急需一种智能报警方法，能够对故障区域内发生人员触电危险进行评估，并及时对危险进行报警。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种钢筋混凝土杆塔工频续流故障跨步电压报警方法及***。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

钢筋混凝土杆塔工频续流故障跨步电压报警方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)，计算故障电流在杆塔附近的土壤区域表面任意一点P_k的电位值 V_Pk：

设钢筋混凝土杆塔的口字形接地装置总长为L，将其分成M段大小一致的导体，第j段导体的泄漏电流为I_j，其长度为L_j，当P_k点距第j段导体距离超过 1.8L时，将整段导体视作一个点电源O_j，此段导体在点P_k产生的电位值V_Pjk：

其中：

r_njk1＝r_njk2＝{(x_k-x_j)²+(y_k-y_j)²+[2h-β_n]}^1/2 (2)

r_njk3＝{(x_k-x_j)²+(y_k-y_j)²+[[2h-β_n+z_j]}^1/2 (3)

r_njk4＝{(x_k-x_j)²+(y_k-y_j)²+[2h-β_n-z_j]}^1/2 (4)

式(1)～(4)中，以口字形接地装置几何中心为坐标原点，Z轴垂直地面向下，X轴平行于输电线指向用户端，从天空往地表看Y轴为X轴逆时针旋转 90°；沿着Z轴对土壤进行水平划分，其中地表较近的一侧为表层土壤，较远的为深层土壤，h为表层土壤厚度；(x_k,y_k,0)、(x_j,y_j,z_j)分别为点P_k与O_j的坐标；σ₁为表层土壤的电导率；σ₂为深层土壤的电导率；r_jk、r_jk’分别为P_k点与O_j及其镜像之间的距离；α_n、β_n为复镜像系数；r_njk1、r_njk2、r_njk3、r_njk4为空间距离；由于接地装置与土壤之间不完全紧密接触，存在土壤颗粒与空气间隙组成的接触层，ρ₀为接触层电阻率；h₀为接触层厚度；c为修正系数；

当电位计算点P_k距离第j段导体不超过1.8L时，对导体进行二次分段，分为m个大小相同的微导体段，第j段导体在点P_k产生的电位值V_Pjk：

式中，G(O_j,P_k)为格林函数；l为积分变量；

整个杆塔的泄露电流在点P_k产生的电位V_Pk为：

式中，g是计算点个数；

步骤(2)，利用相距为1m的地表任意两点P、Q的电位差得出人体流过的电流值I_P：

式(8)～(9)中，V_P、V_Q分别为P、Q两点的电位；R_in为人体内部电阻； R₀为人体皮肤电阻；b为人体等效接地半径；(x₁,y₁,z₁)、(x₂,y₂,z₂)分别为以口字形接地装置几何中心为坐标原点的P点和Q点的坐标；D为P、Q两点到口字形接地装置中心的水平距离的最大值；

步骤(3)，根据人体可承受电流划分跨步电压危险区域：

当I_P＝100mA时，对应P、Q两点计算D＝D₁；同理当I_P＝25mA时，D＝D₂； I_P＝6mA时，D＝D₃；I_P＝1mA时，D＝D₄；

当I_P>100mA，即D<D₁时，该区域为一等危险；当25<I_P<100mA，即D₁<D<D₂时，该区域为二等危险；当6<I_P<25mA，即D₂<D<D₃时，该区域为三等危险；当1<I_P<6mA，即D₃<D<D₄时，该区域为四等危险；当I_P<1mA，即D>D₄时，该区域为安全区域。

在安全区域时，人基本无法感受到电流；在四等危险区域，虽然难以忍受，但对肌肉影响不大；在三等危险区域内，人体会感觉到很痛并且出现肌肉收缩并导致呼吸困难；在二等危险区域内，人体会出现呼吸抑制，产生永久性损伤；在一等危险区域内，人体会出现心室颤动、心脏停止，并且可能会致死。

进一步，优选的是，根据步骤(3)的计算结果，采用声光报警***进行报警，并采用投影设备利用不同颜色投影显示五个区域进行警示。

进一步，优选的是，c值通过以下算法进行计算：

①初始化：设置进化代数计数器u＝0，设置最大进化代数G＝100，随机生成 50个不同c值作为初始群体P(0)；

②个体评价：依据下式计算群体中每个个体的适应度f(c)；

其中，V’_Pk是点P_k的现有真实样本计算电位；

③遗传运算：根据群体中每个个体的适应度，进行选择、交叉和变异操作，产生新一代的个体；

④若u≤G，则u＝u+1，转到步骤②；若u＞G，则以此进化过程中所得到的具有最大适应度的个体c作为最优解输出，终止计算。

本发明同时提供一种钢筋混凝土杆塔工频续流故障跨步电压报警***，包括电流传感器、故障报警灯、多音喇叭、投影设备、电源模块、计算处理模块、放大电路模块；

电源模块与计算处理模块相连；

计算处理模块分别与电流传感器、放大电路模块、故障报警灯、投影设备相连；

放大电路模块还与多音喇叭相连；

计算处理模块用于根据电流传感器采集的数据采用权利要求1所述的钢筋混凝土杆塔工频续流故障跨步电压报警方法进行计算；之后根据计算结果，通过故障报警灯进行光报警，并通过投影设备投影出各个区域进行警示；

放大电路模块用于将计算处理模块传来的报警信号进行放大处理，之后传输给多音喇叭进行声音报警。

进一步，优选的是，电流传感器固定在杆塔的塔脚处。

进一步，优选的是，还包括无线传输模块，无线传输模块与计算处理模块相连，用于根据计算结果将故障信息无线传输到电网检修部门。

本发明主要应用在配网发生线路断线接杆塔的短路故障时计算地表电位分布并根据跨步电压的不同做出不同级别的警报。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

1)能对输电线路杆塔周围地表任意点的电位进行有效计算；

2)计算通过人体电流时充分考虑到人体等值电路以及接触电阻的影响；

3)通过跨步电压及通过人体电流能划分出跨步电压危险区域；

4)通过报警***能在故障时进行声光报警，并根据危险等级投影不同颜色圆环，方法新颖有效。

附图说明

图1是本发明使用时的结构示意图；

图2是本发明的钢筋混凝土杆塔工频续流故障跨步电压报警***的结构示意图；

图3是本发明的钢筋混凝土杆塔工频续流故障跨步电压报警***的整体结构示意图；

其中，1、一号钢筋混凝土杆塔；2、二号钢筋混凝土杆塔；3、三号钢筋混凝土杆塔；4、输电线一；5、输电线二；6、断线一；7、断线二；8、输电线三； 9、输电线四；10、输电线五；11、一号口字形接地装置；12、二号口字形接地装置；13、三号口字形接地装置；14、表层土壤；15、报警***；16、深层土壤；

100、壳体；101、电流传感器；102、固定装置一；103、固定装置二；104、故障报警灯；105、多音喇叭；106、投影设备；107、太阳能板；108、无线传输模块；109、悬挂杆；110、螺丝一；111、螺丝二；112、螺丝三；113、螺丝四；200、内部控制电路；201、电源模块；202、计算处理模块；203、锂电池； 204、电源控制电路；205、放大电路模块。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”到另一元件时，它可以直接连接到其他元件，或者也可以存在中间元件。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设有”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。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

钢筋混凝土杆塔工频续流故障跨步电压报警方法，包括如下步骤：

步骤(1)，计算故障电流在杆塔附近的土壤区域表面任意一点P_k的电位值 V_Pk：

设钢筋混凝土杆塔的口字形接地装置总长为L，将其分成M段大小一致的导体，第j段导体的泄漏电流为I_j，其长度为L_j，当P_k点距第j段导体距离超过 1.8L时，将整段导体视作一个点电源O_j，此段导体在点P_k产生的电位值V_Pjk：

其中：

r_njk1＝r_njk2＝{(x_k-x_j)²+(y_k-y_j)²+[2h-β_n]}^1/2 (2)

r_njk3＝{(x_k-x_j)²+(y_k-y_j)²+[2h-β_n+z_j]}^1/2 (3)

r_njk4＝{(x_k-x_j)²+(y_k-y_j)²+[2h-β_n-z_j]}^1/2 (4)

式(1)～(4)中，以口字形接地装置几何中心为坐标原点，Z轴垂直地面向下，X轴平行于输电线指向用户端，从天空往地表看Y轴为X轴逆时针旋转 90°；沿着Z轴对土壤进行水平划分，其中地表较近的一侧为表层土壤，较远的为深层土壤，h为表层土壤厚度；(x_k,y_k,0)、(x_j,y_j,z_j)分别为点P_k与O_j的坐标；σ₁为表层土壤的电导率；σ₂为深层土壤的电导率；r_jk、r_jk’分别为P_k点与O_j及其镜像之间的距离；α_n、β_n为复镜像系数；r_njk1、r_njk2、r_njk3、r_njk4为空间距离；由于接地装置与土壤之间不完全紧密接触，存在土壤颗粒与空气间隙组成的接触层，ρ₀为接触层电阻率；h₀为接触层厚度；c为修正系数；

当电位计算点P_k距离第j段导体不超过1.8L时，对导体进行二次分段，分为m个大小相同的微导体段，第j段导体在点P_k产生的电位值V_Pjk：

式中，G(O_j,P_k)为格林函数；l为积分变量；

整个杆塔的泄露电流在点P_k产生的电位V_Pk为：

式中，g是计算点个数；

c值通过以下算法进行计算：

①初始化：设置进化代数计数器u＝0，设置最大进化代数G＝100，随机生成 50个不同c值作为初始群体P(0)；

②个体评价：依据下式计算群体中每个个体的适应度f(c)；

其中，V’_Pk是点P_k的真实样本计算电位；

③遗传运算：根据群体中每个个体的适应度，采用MATLAB默认的选择、交叉和变异操作，产生新一代的个体；

④若u≤G，则u＝u+1，转到步骤②；若u＞G，则以此进化过程中所得到的具有最大适应度的个体c作为最优解输出，终止计算；

步骤(2)，利用相距为1m的地表任意两点P、Q的电位差得出人体流过的电流值I_P：

式(8)～(9)中，V_P、V_Q分别为P、Q两点的电位；R_in为人体内部电阻； R₀为人体皮肤电阻；b为人体等效接地半径；(x₁,y₁,z₁)、(x₂,y₂,z₂)分别为以口字形接地装置几何中心为坐标原点的P点和Q点的坐标；D为P、Q两点到口字形接地装置中心的水平距离的最大值；

步骤(3)，根据人体可承受电流划分跨步电压危险区域：

当I_P＝100mA时，对应P、Q两点计算D＝D₁；同理当I_P＝25mA时，D＝D₂； I_P＝6mA时，D＝D₃；I_P＝1mA时，D＝D₄；

当I_P>100mA，即D<D₁时，该区域为一等危险；当25<I_P<100mA，即D₁<D<D₂时，该区域为二等危险；当6<I_P<25mA，即D₂<D<D₃时，该区域为三等危险；当1<I_P<6mA，即D₃<D<D₄时，该区域为四等危险；当I_P<1mA，即D>D₄时，该区域为安全区域。

根据步骤(3)的计算结果，采用声光报警***进行报警，并采用投影设备利用不同颜色投影显示五个区域进行警示。

钢筋混凝土杆塔工频续流故障跨步电压报警***，包括电流传感器101、故障报警灯104、多音喇叭105、投影设备106、电源模块201、计算处理模块202、放大电路模块205；

电源模块201与计算处理模块202相连；

计算处理模块202分别与电流传感器101、放大电路模块205、故障报警灯 104、投影设备106相连；

放大电路模块205还与多音喇叭105相连；

计算处理模块202用于根据电流传感器101采集的数据采用权利要求1所述的钢筋混凝土杆塔工频续流故障跨步电压报警方法进行计算；之后根据计算结果，通过故障报警灯104进行光报警，并通过投影设备106投影出各个区域进行警示；

放大电路模块205用于将计算处理模块202传来的信号进行放大处理，之后通过多音喇叭105进行声音报警。

电流传感器101固定在杆塔的塔脚处。

还包括无线传输模块108，无线传输模块108与计算处理模块202相连，用于根据计算结果将故障信息无线传输到电网检修部门。

应用实例

如图1所示，一号钢筋混凝土杆塔1、二号钢筋混凝土杆塔2和三号钢筋混凝土杆塔3通过输电线一4、输电线二5、输电线三8、输电线四9和输电线五 10互相连接，杆塔塔脚分别通过一号口字形接地装置11、二号口字形接地装置 12和三号口字形接地装置13接地，输电线一4和输电线四9、输电线二5和输电线五10为输电线路正常工况下的B、C两相，输电线三8为输电线路正常工况下的A相，断线一6、断线二7为输电线路断线状态的A相，断线一6悬空，断线二7搭在二号钢筋混凝土杆塔2上，引起单相短路故障，其电流沿着二号口字形接地装置12流入大地；

如图2和图3所示，报警***15是包括壳体100、电流传感器101、故障报警灯104、多音喇叭105、投影设备106、无线传输模块108、电源模块201、计算处理模块202、放大电路模块205；

电流传感器101固定在杆塔的塔脚处；

电源模块201与计算处理模块202相连；

计算处理模块202分别与电流传感器101、放大电路模块205、故障报警灯104、投影设备106相连；

放大电路模块205还与多音喇叭105相连；

计算处理模块202用于根据电流传感器101采集的数据采用权利要求1所述的钢筋混凝土杆塔工频续流故障跨步电压报警方法进行计算；之后根据计算结果，通过故障报警灯104进行光报警，并通过投影设备106在地面上投影出各个区域进行警示；

放大电路模块205用于将计算处理模块202传来的信号进行放大处理，之后通过多音喇叭105进行声音报警；

无线传输模块108与计算处理模块202相连，用于根据计算结果将故障信息无线传输到电网检修部门。

电源模块201包括太阳能板107、锂电池203和电源控制电路204，共同为本发明风险评估***15供电；

太阳能板107、电源控制电路204分别与锂电池203相连；

太阳能板107安装在壳体100的右侧；投影设备106安装在壳体100的正下方，与壳体100的底部相连；故障报警灯104和无线传输模块108安装在壳体100外顶部；多音喇叭105安装在壳体100的前表面的下部。锂电池203电源控制电路204、计算处理模块202、放大电路模块205安装在壳体100内。

投影设备106通过悬挂杆109与壳体100的底部相连；悬挂杆109的上端通过螺丝三112和螺丝四113与壳体100的底部固定连接；悬挂杆109的下端通过螺丝一110和螺丝二111与投影设备106固定连接。即投影设备106悬挂在壳体100的正下方；

还包括固定装置一102与固定装置二103，固定装置一102与固定装置二 103均安装在壳体100左侧，并固定在二号钢筋混凝土杆塔2上。

无线传输模块108、电源模块201、计算处理模块202、放大电路模块205 共同组成内部控制电路200。

优选，电流传感器101为罗氏线圈电流传感器。电流传感器101通过BNC 连接器将入地电流信号传输至计算处理模块202。

第一步、计算故障电流在杆塔附近的土壤区域表面任意一点P_k的电位值V_Pk：

当线路中出现单相接二号钢筋混凝土杆塔2故障时，故障电流沿着二号口字形接地装置12，散流到水平分层的表层土壤14和深层土壤16中，设二号口字形接地装置12总长为L，将其分成M段大小一致的导体，第j段导体的泄漏电流为I_j，其长度为L_j，当P_k点距第j段导体距离超过1.8L时，将整段导体视作一个点电源O_j，此段导体在点P_k产生的电位值V_Pjk：

其中：

r_njk1＝r_njk2＝{(x_k-x_j)²+(y_k-y_j)²+[2h-β_n]}^1/2 (11)

r_njk3＝{(x_k-x_j)²+(y_k-y_j)²+[2h-β_n+z_j]}^1/2 (12)

r_njk4＝{(x_k-x_j)²+(y_k-y_j)²+[2h-β_n-z_j]}^1/2 (13)

式(10)～(13)中，以口字形接地装置几何中心为坐标原点，Z轴垂直地面向下，X轴平行于输电线指向用户端，从天空往地表看Y轴为X轴逆时针旋转90°；沿着Z轴对土壤进行水平划分，其中地表较近的一侧为表层土壤，较远的为深层土壤，h为表层土壤厚度；(x_k,y_k,0)、(x_j,y_j,z_j)分别为点P_k与O_j的坐标；σ₁为表层土壤的电导率；σ₂为深层土壤的电导率；r_jk、r_jk’分别为P_k点与O_j及其镜像之间的距离；α_n、β_n为复镜像系数；r_njk1、r_njk2、r_njk3、r_njk4为空间距离；由于接地装置与土壤之间不完全紧密接触，存在土壤颗粒与空气间隙组成的接触层，ρ₀为接触层电阻率；h₀为接触层厚度；c为修正系数；

当电位计算点P_k距离第j段导体不超过1.8L时，对导体进行二次分段，分为m个大小相同的微导体段，第j段导体在点P_k产生的电位值V_Pjk：

式中，G(O_j,P_k)为格林函数；l为积分变量；

二号钢筋混凝土杆塔2的泄露电流在点P_k产生的电位V_Pk为：

式中，g是计算点个数；

c值通过以下算法进行计算：

①初始化：设置进化代数计数器u＝0，设置最大进化代数G＝100，随机生成 50个不同c值作为初始群体P(0)；

②个体评价：依据下式计算群体中每个个体的适应度f(c)；

其中，V’_Pk是点P_k的真实样本计算电位，单位为V；

③遗传运算：根据群体中每个个体的适应度，采用MATLAB默认的选择、交叉和变异操作，产生新一代的个体；

④若u≤G，则u＝u+1，转到步骤②；若u＞G，则以此进化过程中所得到的具有最大适应度的个体c作为最优解输出，终止计算；

第二步、利用相距为1m的地表任意两点P、Q的电位差得出人体流过的电流值I_P：

式(17)中，V_P、V_Q分别为P、Q两点的电位，单位为V；R_in为人体内部电阻，取为500Ω；R₀为人体皮肤电阻，单位为Ω；b＝0.08(m)为人体等效接地半径；式(18)中，(x₁,y₁,z₁)、(x₂,y₂,z₂)分别为以二号口字形接地装置12为坐标原点的P点和Q点的坐标；D为P、Q两点到二号口字形接地装置12中心的水平距离的最大值，单位为m；

第三步、根据人体可承受电流划分跨步电压危险区域：

当I_P＝100mA时，对应P、Q两点计算D＝D₁；同理当I_P＝25mA时，D＝D₂； I_P＝6mA时，D＝D₃；I_P＝1mA时，D＝D₄；

当I_P>100mA即D<D₁时，该区域为一等危险；当25<I_P<100mA即D₁<D< D₂时，该区域为二等危险；当6<I_P<25mA即D₂<D<D₃时，该区域为三等危险；当1<I_P<6mA即D₃<D<D₄时，该区域为四等危险；当I_P<1mA即D>D₄时，该区域为安全区域。

设置L＝1.2m，M＝12，I_j＝5A，ρ₀＝500Ω·m，σ₁＝(1/120)S/m，σ₂＝(1/100)S/m， h₀＝0.001m，h＝1m，g＝30，设置口字接地装置二的几何中心为(0,0,0.5),计算得到30个点的V_Pk并利用算法计算后得到参数c的值为c＝0.9376，选取P、Q 两点的坐标为(5,0,0)与(6,0,0)，计算可得R_Tj＝60.428215794561230Ω，V_P＝170. 314353610834V，V_Q＝143.079628001445V，假设R_in＝500Ω、R₀＝250Ω、b＝0.08m， I_P＝19.807073170464720mA，D＝6m。由6<I_P<25mA，该区域为三等危险区域。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.钢筋混凝土杆塔工频续流故障跨步电压报警方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)，计算故障电流在杆塔附近的土壤区域表面任意一点P_k的电位值V_Pk：

设钢筋混凝土杆塔的口字形接地装置总长为L，将其分成M段大小一致的导体，第j段导体的泄漏电流为I_j，其长度为L_j，当P_k点距第j段导体距离超过1.8L时，将整段导体视作一个点电源O_j，此段导体在点P_k产生的电位值V_Pjk：

其中：

r_njk1＝r_njk2＝{(x_k-x_j)²+(y_k-y_j)²+[2h-β_n]}^1/2 (2)

r_njk3＝{(x_k-x_j)²+(y_k-y_j)²+[[2h-β_n+z_j]}^1/2 (3)

r_njk4＝{(x_k-x_j)²+(y_k-y_j)²+[2h-β_n-z_j]}^1/2 (4)

式(1)～(4)中，以口字形接地装置几何中心为坐标原点，Z轴垂直地面向下，X轴平行于输电线指向用户端，从天空往地表看Y轴为X轴逆时针旋转90°；沿着Z轴对土壤进行水平划分，其中地表较近的一侧为表层土壤，较远的为深层土壤，h为表层土壤厚度；(x_k,y_k,0)、(x_j,y_j,z_j)分别为点P_k与O_j的坐标；σ₁为表层土壤的电导率；σ₂为深层土壤的电导率；r_jk、r_jk’分别为P_k点与O_j及其镜像之间的距离；α_n、β_n为复镜像系数；r_njk1、r_njk2、r_njk3、r_njk4为空间距离；由于接地装置与土壤之间不完全紧密接触，存在土壤颗粒与空气间隙组成的接触层，ρ₀为接触层电阻率；h₀为接触层厚度；c为修正系数；

当电位计算点P_k距离第j段导体不超过1.8L时，对导体进行二次分段，分为m个大小相同的微导体段，第j段导体在点P_k产生的电位值V_Pjk：

式中，G(O_j,P_k)为格林函数；l为积分变量；

整个杆塔的泄露电流在点P_k产生的电位V_Pk为：

式中，g是计算点个数；

步骤(2)，利用相距为1m的地表任意两点P、Q的电位差得出人体流过的电流值I_P：

式(8)～(9)中，V_P、V_Q分别为P、Q两点的电位；R_in为人体内部电阻；R₀为人体皮肤电阻；b为人体等效接地半径；(x₁,y₁,z₁)、(x₂,y₂,z₂)分别为以口字形接地装置几何中心为坐标原点的P点和Q点的坐标；D为P、Q两点到口字形接地装置中心的水平距离的最大值；

步骤(3)，根据人体可承受电流划分跨步电压危险区域：

当I_P＝100mA时，对应P、Q两点计算D＝D₁；同理当I_P＝25mA时，D＝D₂；I_P＝6mA时，D＝D₃；I_P＝1mA时，D＝D₄；

当I_P>100mA，即D<D₁时，该区域为一等危险；当25<I_P<100mA，即D₁<D<D₂时，该区域为二等危险；当6<I_P<25mA，即D₂<D<D₃时，该区域为三等危险；当1<I_P<6mA，即D₃<D<D₄时，该区域为四等危险；当I_P<1mA，即D>D₄时，该区域为安全区域。

2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土杆塔工频续流故障跨步电压报警方法，其特征在于，根据步骤(3)的计算结果，采用声光报警***进行报警，并采用投影设备利用不同颜色投影显示五个区域进行警示。

3.根据权利要求1所述的钢筋混凝土杆塔工频续流故障跨步电压报警方法，其特征在于，c值通过以下算法进行计算：

①初始化：设置进化代数计数器u＝0，设置最大进化代数G＝100，随机生成50个不同c值作为初始群体P(0)；

②个体评价：依据下式计算群体中每个个体的适应度f(c)；

其中，V’_Pk是点P_k的现有真实样本计算电位；

③遗传运算：根据群体中每个个体的适应度，进行选择、交叉和变异操作，产生新一代的个体；

④若u≤G，则u＝u+1，转到步骤②；若u＞G，则以此进化过程中所得到的具有最大适应度的个体c作为最优解输出，终止计算。

4.钢筋混凝土杆塔工频续流故障跨步电压报警***，其特征在于，包括电流传感器、故障报警灯、多音喇叭、投影设备、电源模块、计算处理模块、放大电路模块；

电源模块与计算处理模块相连；

计算处理模块分别与电流传感器、放大电路模块、故障报警灯、投影设备相连；

放大电路模块还与多音喇叭相连；

计算处理模块用于根据电流传感器采集的数据采用权利要求1所述的钢筋混凝土杆塔工频续流故障跨步电压报警方法进行计算；之后根据计算结果，通过故障报警灯进行光报警，并通过投影设备投影出各个区域进行警示；

放大电路模块用于将计算处理模块传来的报警信号进行放大处理，之后传输给多音喇叭进行声音报警。

5.根据权利要求4所述的钢筋混凝土杆塔工频续流故障跨步电压报警***，其特征在于：电流传感器固定在杆塔的塔脚处。

6.根据权利要求4所述的钢筋混凝土杆塔工频续流故障跨步电压报警***，其特征在于：还包括无线传输模块，无线传输模块与计算处理模块相连，用于根据计算结果将故障信息无线传输到电网检修部门。

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