[發明專利]500kV交流直線轉角塔電場仿真系統

有效

• 申請號: 201410631937.9
• 申請日: 2014-11-12
• 公開（公告）號: CN104331566B
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 張佰慶;崔艷東;謝偉;楊騰騰;童維占;張瑞智
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;江蘇省電力公司;江蘇省電力公司檢修分公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及特高壓交直流輸電工程的建設領域，尤其涉及500kV交流直線轉角塔電場仿真系統。

背景技術

進入二十世紀以來，為滿足日益增長的用電需求，電網規模、容量迅速擴大，輸變電工程也在飛速實施。與此同時城市規模急劇擴增，因此500kV超高壓輸電工程跨越城鎮現象時有發生。電磁環境問題引起了越來越多的關注。電磁場的生態效應，電磁場對人類生活必需的通信、廣播、電視、等的影響，都已成為輸變電工程應優先考慮的因素。

直線轉角塔在500kV輸變電工程中得到大量的應用。目前國內外對高壓輸變電工程工頻電場的研究多集中于輸電線路，內容比較完善，但對輸電線桿塔的工頻電場分布的研究非常少，目前只有少量對直線塔的電場分布的分析，以研究工作人員檢修時的安全防護。

由于地形等因素，輸電線路不可能一直是直線，有些地方需要拐彎，當拐彎角度在5度以內時就采用直線轉角塔直線轉角塔，角度再大則需要采用耐張轉角塔；由于轉角塔兩側是不對稱的，因此在計算時有別于直線塔，即需要對兩側同時建模、加載求解，計算復雜。

發明內容

本發明克服了現有技術的不足，本發明提供一種500kV交流直線轉角塔電場仿真系統，根據實際直線轉角塔建立桿塔模型，形成轉角桿塔及絕緣子、金具模型庫，參數化導線模型，通過有限元求解獲取轉角塔電場分布，并可視化處理有限元求解結構，模型導入方便，計算電場分布簡單。

500kV交流直線轉角塔電場仿真系統，包括依次順序相連的轉角桿塔及絕緣子、金具模型庫，導線模型建立單元，有限元求解單元和后處理單元；

轉角桿塔及絕緣子、金具模型庫為經過直線轉角塔模型建模之后就形成的元件庫。依據500kV交流直線轉角塔的實際參數建立各種直線轉角桿塔的模型，每一種模型配置不同型號的絕緣子串以及金具，經過各種建模之后就形成了一個元件庫，該元件庫即為轉角桿塔及絕緣子、金具模型庫。仿真桿塔工頻電場時就可以方便的導入這些模型，計算出各自的電場分布。為了實現模塊化以及操作的方便，本軟件參考實際典型輸電線路工程，通過懸垂鏈方程參數化建立導線與跳線等柔性結構，實現精細化建模，與實際情況較為符合。在搭建模型的時候能夠方便的改變元件尺寸等參數，從而得到不同情況下直線轉角塔的電場結果。

導線模型建立單元用于實現導線的參數化設置，用戶只需通過參數化語言的設置，即可方便的改變導線的各種參數，從而快捷地定性定量研究導線參數改變的情況下對整個桿塔電場分布的影響。

導線的參數包括導線回數、分裂參數、各相導線的中心坐標矩陣，分裂參數包括分裂數、分裂間距、分裂初相角和導線半徑。對于雙回線路，導線布置方式有六種情況可供選擇，不同的相序布置對于于不同的邊界加載條件。對導線參數設置默認值，在不更改參數的情況計算出來的是默認模型下的電場分布。

有限元求解單元通過調用ANSYS仿真軟件進行有限元分析，通過有限元求解電場強，利用數學近似方法對真實的物理系統進行模擬，用有限數量的未知量去逼近無限未知量的真實系統；

有限元求解電場強度具體包括以下步驟：

（1）導入直線轉角塔模型；

（2）設置導線參數，定義單元類型和單元屬性；

（3）為每個實體分別分配單元屬性；

（4）劃分實體網格，設置網格大小以適應不同部位電場的精度要求；

（5）邊界條件的加載，向單元節點加載電壓的實部和虛部。

（6）計算出每個單元各個節點上的物理量，獲取直線轉角塔的電場強度分布。

后處理單元用于對有限元求解單元計算結果進行處理，獲取需要展示的物理量，使結果可視化，圖形化展示直線轉角塔電場。

后處理單元顯示出計算區域內最大電場強度，直線轉角塔周圍的電場強度云圖分布，以數據列表的形式輸出并保存，顯示觀察路徑上的電場強度值，并與標準進行比較，判斷直線轉角塔周圍的電場強度是否超出閾值。

云圖分布可以直觀的顯示出研究對象周圍場的大小分布，顏色越深表示電位越高，可以清晰地反映出觀察路徑上的電場分布，初步在云圖中可以讀出最大值，并與國家標準限值相比較，直觀顯示超出閾值電場強度范圍。

相比與現有技術，本發明具有以下優點：