[發明專利]直流輸電線下小型接地物體表面合成電場的計算方法

無效

• 申請號: 201110324649.5
• 申請日: 2011-10-21
• 公開（公告）號: CN102368286A
• 公開（公告）日: 2012-03-07
• 發明（設計）人: 崔翔;甄永贊;盧鐵兵
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

技術領域

本發明屬于超高壓和特高壓直流輸電線路電磁環境分析技術領域，尤其涉及一種直流輸電線下物體表面合成電場的計算方法。

背景技術

我國是世界上能源分布和經濟發展極不平衡的國家之一。國家電網公司提出了通過建設以特高壓電網為骨干網架的堅強智能電網，以實現全國能源資源的優化配置，保障國家能源安全的發展戰略。直流輸電系統在這一過程中扮演著重要角色，我國目前已經建成了大量直流工程，包括葛南、天廣、三廣、三常、貴廣、三滬、靈寶，向上等多項大型工程，而且未來十年內，還會有一批直流工程將會興建。

高壓直流輸電線路運行中不可避免的產生電暈現象，進而由其產生的定向運動的空間電荷(稱為離子流)將大大加強線路導線電荷產生的靜電場(稱為標稱電場)。這種由離子流和線路導線電荷共同作用產生的電場稱為合成電場。直流輸電線路線下的地面最大合成電場可能達到地面標稱電場的3～3.5倍，是影響直流輸電線路電磁環境的一個重要因素。

線下人員活動時的合成電場分布問題是直流輸電電磁環境的核心問題，當人體位于直流輸電線下合成電場最大位置附近，人體接地電阻較小時，人體電位近似視為零，人體畸變電場最大，工程中主要關注此時的合成電場分布，該問題可歸結為直流輸電線下小型接地物體的合成電場計算問題。隨著社會發展和環保意識的增強，人們對其關注度也逐漸上升。但由于問題過于復雜，一直未能得到很好的分析和計算。應用三維合成電場的計算方法，解決該問題代價仍然巨大，不能滿足大量工程分析的需要，因此迫切需求一種簡單，準確的計算方法。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種直流輸電線下小型接地物體表面合成電場的計算方法，用于解決目前使用的計算方法過于復雜的問題。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案是，一種直流輸電線下小型接地物體表面合成電場的計算方法，其特征是所述方法包括：

步驟1：在直流輸電線下不存在小型接地物體時，利用二維離子流場計算方法計算空間各點的電荷密度；

步驟2：在直流輸電線下存在小型接地物體時，利用所述二維離子流場計算方法計算的空間各點的電荷密度，使用三維靜電場計算方法獲得物體表面合成電場。

所述步驟1具體是：

步驟11：設定邊界條件；

步驟12：設定空間各點的電荷密度值；

步驟13：由空間各點的電荷密度值，計算空間各點的電位和場強；

步驟14：由空間各點的電位和場強，計算空間各點的電荷密度；

步驟15：判斷邊界條件和空間各點的電荷密度是否滿足收斂條件，如果邊界條件和空間各點的電荷密度滿足收斂條件，則所述空間各點的電荷密度即為所求解；否則，執行步驟16；

步驟16：修正空間各點的電荷密度，并將修正后的空間各點的電荷密度作為空間各點的電荷密度值，返回步驟13。

所述步驟2具體是：

步驟21：設定三維區域，使物體位于三維區域底部中心位置；

步驟22：以所述二維離子流場計算方法計算的空間各點的電荷密度作為所述三維區域對應空間位置的點的電荷密度；

步驟23：獲取所述三維區域的各邊界電位、物體表面電位；

步驟24：利用計算物體表面電場，即為所求合成電場。

本發明利用二維離子流場計算方法結合簡單的三維靜電場計算方法確定直流輸電線路下方的電場強度，在確保計算結果精確性的前提下，降低了計算復雜度。

附圖說明

圖1是利用上流有限元法計算空間各點的電荷密度示意圖；

圖2是某接地物體的示意圖；

圖3是本發明提供的方法和三維上流有限元離子流場算法沿圖2中A線計算合成電場的結果對比圖；

圖4是本發明提供的方法和三維上流有限元離子流場算法沿圖2中B線計算合成電場的結果對比圖；

圖5是本發明提供的方法和三維上流有限元離子流場算法沿圖2中C線計算合成電場的結果對比圖；

圖6是本發明提供的方法和三維上流有限元離子流場算法沿圖2中D線計算合成電場的結果對比圖；

圖7是本發明提供的方法和三維上流有限元離子流場算法沿圖2中E線計算合成電場的結果對比圖；

圖8是本發明提供的方法和三維上流有限元離子流場算法沿圖2中F線計算合成電場的結果對比圖；

圖3-圖8中，方法1為本發明提供的方法，方法2為三維上流有限元離子流場算法。

具體實施方式