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

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410258539.7
• 申請(qǐng)日: 2014-06-11
• 公開（公告）號(hào): CN103984876A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒岸新;徐祿文;伏進(jìn);宮林
• 申請(qǐng)（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(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 謝殿武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種合成電場的計(jì)算方法，尤其涉及一種特高壓直流輸電線路跨越復(fù)雜地形時(shí)的合成電場計(jì)算方法。

背景技術(shù)

為實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置，在遠(yuǎn)距離、大容量輸電和電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方面具有明顯的優(yōu)勢的特高壓直流輸電技術(shù)得到了快速發(fā)站，而特高壓直流輸電線路的帶來的電磁環(huán)境問題受到了人們的關(guān)注，尤其是表征特高壓直流輸電線路電磁環(huán)境的重要參數(shù)之一的合成電場。

目前有關(guān)高壓直流輸電線路合成電場的計(jì)算主要采用經(jīng)驗(yàn)公式法、Deutsch假設(shè)的數(shù)值計(jì)算方法以及其他數(shù)值計(jì)算方法，但是在上述算法中都是假定高壓直流輸電線路所經(jīng)過的區(qū)域的地面為平地，地面情況單一，忽略地形起伏對(duì)合成電場的影響，但是實(shí)際輸電線路所經(jīng)過的區(qū)域的地面情況時(shí)復(fù)雜的，即地面總是起伏不定的。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際測量以及傳統(tǒng)算法所計(jì)算出的理論值比較，起伏的地面對(duì)高壓直流輸電線路的合成電場影響較大，即是說傳統(tǒng)算法中所得出的合成電場與實(shí)際測量的存在較大偏差，表明傳統(tǒng)算法忽略地面對(duì)合成電場計(jì)算的準(zhǔn)確具有嚴(yán)重的影響，從而影響電磁環(huán)境評(píng)估的準(zhǔn)確性，然而，在傳統(tǒng)算法中，如將地形因素考慮其中，將大大增加計(jì)算難度以及計(jì)算量，并導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性受到嚴(yán)重影響。

因此，需要提出一種新的算法，能夠?qū)⑤旊娋€路所經(jīng)過區(qū)域的地面情況均考慮到計(jì)算因素中，提高合成電場計(jì)算的精確度，從而提高對(duì)輸電線路的電磁環(huán)境評(píng)估的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種特高壓直流輸電線路跨越復(fù)雜地形時(shí)的合成電場計(jì)算方法，能夠?qū)⑤旊娋€路所經(jīng)過區(qū)域的地面情況均考慮到計(jì)算因素中，提高合成電場計(jì)算的精確度，從而提高對(duì)輸電線路的電磁環(huán)境評(píng)估的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明提供的一種特高壓直流輸電線路跨越復(fù)雜地形時(shí)的合成電場計(jì)算方法，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(jì)算模型；

S2.在輸電導(dǎo)線表面任意設(shè)定一點(diǎn)，并確定從該點(diǎn)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(diǎn)的電荷密度和標(biāo)量函數(shù)；

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

進(jìn)一步，步驟S2中，由改進(jìn)模擬電荷法確定從設(shè)定點(diǎn)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(duì)應(yīng)的匹配點(diǎn)，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(gè)模擬電荷與第i個(gè)匹配點(diǎn)之間的距離,當(dāng)1≦i≦n,1≦j≦n+m時(shí),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(shí),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(duì)方程組進(jìn)行求解，得到模擬電荷的大小，對(duì)方程組(1)進(jìn)行求逆，可計(jì)算出模擬電荷

S24.根據(jù)模擬電荷的大小計(jì)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(duì)模擬電荷的位置及個(gè)數(shù)進(jìn)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(diǎn)的已知電位和計(jì)算電位的差值之和的最小值來獲得達(dá)到限定要求的模擬電荷：其中為模擬電荷j在第i個(gè)匹配點(diǎn)處的電位；為第i個(gè)匹配點(diǎn)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(jì)算場域內(nèi)：