[發(fā)明專利]特高壓直流輸電線路跨越復(fù)雜地形時的合成電場計算方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410258539.7
• 申請日: 2014-06-11
• 公開（公告）號: CN103984876A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒岸新;徐祿文;伏進;宮林
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)重慶市電力公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 謝殿武

1.一種特高壓直流輸電線路跨越復(fù)雜地形時的合成電場計算方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1.建立包括線路坐標(biāo)參數(shù)、地形參數(shù)的合成電場計算模型；

S2.在輸電導(dǎo)線表面任意設(shè)定一點，并確定從該點出發(fā)的電力線；

S3.設(shè)定輸電導(dǎo)線表面的電荷密度初值，并求出從輸電導(dǎo)線表面起且沿電力線的空間各點的電荷密度和標(biāo)量函數(shù)；

S4.根據(jù)求得的電荷密度對應(yīng)的標(biāo)稱電場和標(biāo)量函數(shù)計算合成電場。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述特高壓直流輸電線路跨越復(fù)雜地形時的合成電場計算方法，其特征在于：步驟S2中，由改進模擬電荷法確定從設(shè)定點出發(fā)的電力線，具體步驟如下：

S21.選定鏡像地面，并假定鏡像地面延伸至起伏地面內(nèi)；

S22.在導(dǎo)線和起伏地面設(shè)置模擬電荷以及與模擬電荷相對應(yīng)的匹配點，使起伏地面的電位為0；

S23.根據(jù)疊加原理，構(gòu)建模擬電荷方程組，并根據(jù)模擬電荷的方程組求解模擬電荷的大小,其中，模擬電荷方程組為

；為輸電導(dǎo)線電位；為非鏡像地表的零電位；Q₁...Q_n為導(dǎo)線內(nèi)部的模擬電荷；Q_n+1...Q_n+m為非鏡象地面內(nèi)部的模擬電荷；r_ij為第j個模擬電荷與第i個匹配點之間的距離,當(dāng)1≦i≦n,1≦j≦n+m時,P_ij為導(dǎo)線模擬電荷及鏡像電荷產(chǎn)生的電位系數(shù)；當(dāng)n+1≦i≦n+m,1≦j≦n+m時,P_ij為非鏡象地面內(nèi)部及其鏡像電荷產(chǎn)生的電位系數(shù)，對方程組進行求解，得到模擬電荷的大小，對方程組(1)進行求逆，可計算出模擬電荷

S24.根據(jù)模擬電荷的大小計算邊界電位誤差，若邊界電位誤差不滿足誤差范圍要求，再根據(jù)電位誤差對模擬電荷的位置及個數(shù)進行重置，直到邊界電位誤差滿足誤差范圍,通過求解場域邊界上所有匹配點的已知電位和計算電位的差值之和的最小值來獲得達到限定要求的模擬電荷：其中為模擬電荷j在第i個匹配點處的電位；為第i個匹配點的已知電位，導(dǎo)線表面φ＝U，地面上φ＝0；

其中，式(2)中具有如下約束條件：a.模擬電荷的電量為自由變量；b.模擬電荷的位置必須在無效計算場域內(nèi)：

(xQd-xo)2+(yQd-yo)2<r---(3)]]>

y_Q-f(x_Q)<0i＝m+1…n???(4)

其中，式(3)和(4)中，x_Qd,y_Qd為導(dǎo)線上模擬電荷坐標(biāo)，x_o,y_o為子導(dǎo)線中心坐標(biāo)，r為子導(dǎo)線半徑，y_Q為地下模擬電荷縱坐標(biāo)，m為子導(dǎo)線數(shù)，并且采用共軛梯度法求解式(2)中的極小值，從而求得優(yōu)化的模擬電荷大??；

S25.設(shè)定一步長，根據(jù)優(yōu)化的模擬電荷大小及鏡像電荷求出步長終點空間的任意點的標(biāo)稱電場：Ex=Σj=1kqj2ππ0x-xj(x-xj)2+(y-yi)2Ey=Σj=1kqj2ππ0y-yj(x-xj)2+(y-yj)2E=Ex2+Ey2---(5),]]>其中，q_j為模擬電荷大小，包括導(dǎo)線中設(shè)置的模擬電荷和非鏡像地面上設(shè)置的模擬電荷；

S26.根據(jù)步驟S25中的標(biāo)稱電場，確定步長終點坐標(biāo)為：

x(i+1)＝x(i)+step*Ex(i)/E(i)?????????(6)

y(i+1)＝y(tǒng)(i)+step*Ey(i)/E(i)?????????(7)

式(2)(3)中step為所選步長的大小，x(i)、y(i)為步長起點坐標(biāo)，x(i+1)、y(i+1)為步長終點坐標(biāo)；

S27.將每一步長的終點作為下一步長的起點，重復(fù)步驟S25和S26直至步長終點的標(biāo)稱電位滿足地面邊界條件，即起伏地面電位為0，連接每一步的步長終點，形成從輸電導(dǎo)線表面的設(shè)定點發(fā)出的電力線；

S28.重新在輸電導(dǎo)線表面任意設(shè)定一點，重復(fù)步驟S25、S26以及S27直至輸電導(dǎo)線所有設(shè)定點發(fā)出的電力線確定完畢。