[發明專利]一種考慮實時氣候條件的高壓直流輸電線路合成場強和離子流密度的計算方法

有效

• 申請號: 201810587694.1
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108846193B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 王慧娟;羅兆楠;劉林彬
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

1.一種考慮實時氣候條件的高壓直流輸電線路合成場強和離子流密度的計算方法，具體步驟如下：

步驟一：應用優化模擬電荷法計算得到標稱電場強度E；

步驟二：應用通量線法計算得到不考慮霧霾時高壓直流輸電線路的合成場強和電荷密度，考慮溫度和濕度以及霧霾指數的起暈場強修正公式為：

式中E_on為導線表面的起暈場強；m為反映導線表面狀況的粗糙系數，根據電力行業標準DL/T《高壓直流架空送電線路技術導則》在計算電暈損失時，m取0.47，m'為霧霾下的導線粗糙系數，為0.42；r為子導線半徑；H為空氣的絕對濕度；δ為空氣的相對密度，在正常天氣條件下取1，考慮溫度影響時按公式(7)計算：

其中t為導線運行時的實際溫度，t₀為參考溫度取為20℃，p為氣體壓強，p＝p₀為一個標準大氣壓；

步驟三：計算懸浮霧滴和霾顆粒的荷電量，得到總的電荷密度；

步驟四：計算出考慮霧霾條件下的導線表面電荷密度和電場強度幅值A值；

步驟五：根據通量線法計算出總的合成場強和離子流密度，考慮溫度、濕度、霧霾指數氣候條件下的離子遷移率修正公式為：

式中，K_q為離子遷移率，J為離子流密度，t為導線運行時的實際溫度，m_a為常溫常壓下的空氣密度，m_p為空氣中霾粒子的密度。

2.根據權利要求1所述的一種考慮實時氣候條件的高壓直流輸電線路合成場強和離子流密度的計算方法，所述步驟二包括：

(a)對于空間任意一點P(x,y),首先應用優化模擬電荷法計算經過該點的電場線，以確定P(x,y)的相對位置，如果位于正極導線和大地之間，則取正極導線的各參數進行計算，反之，取負極導線各參數；

(b)電暈后導線表面場強保持在起暈場強值，當導線對地電壓為U，導線起暈電壓為U₀，則導線表面的A值A_i為：

A_i＝U₀/U (5)

由于場強跟電壓成正比，A_i還可記為：

利用以上公式可計算等效導線的起暈場強E_onr，為各子導線最大表面場強的平均值；利用式(14)和(5)分別計算出A_i和U₀；

代入式(26)計算出ρ_m；

(c)在導線表面選兩個ρ_i的初始值，

ρ_i1＝f₁ρ_m (27)

ρ_i2＝f₂ρ_m (28)

如果是正極導線，f₁取2，f₂取3；如果是負極導線，f₁取1.5，f₂取3；

(d)根據式(24)算出分別對應于ρ_i1和ρ_i2的電荷密度值ρ₁和ρ₂，然后代入式(25),求得對應的ρ_m1和ρ_m2，

則進一步的ρ_i的初始值按下式計算，

ρ_i3＝ρ_i2+(ρ_m-ρ_m2)·(ρ_i2-ρ_i1)/(ρ_m2-ρ_m1) (29)

(e)將ρ_i3代入式(24),求得電荷密度ρ₃，將ρ₃代入式(25),得到對應于ρ_i3的平均電荷密度ρ_m3，ρ_i3是否是ρ_i的真實值用下式判斷:

如果上式成立，則認為ρ_i3是ρ_i的真實值，否則令ρ_i1＝ρ_i2，ρ_i2＝ρ_i3，并重復步驟(c)和(d),直到式(30)成立；

(f)求得ρ_i的真實值后，根據式(23)算出A，將A代入式(4)得到不考慮霧霾時的合成場強E_s，

E_s＝AE (4)

式中A_i是極導線表面的A值，ρ_i為極導線表面的電荷密度，ρ_m為通過空間任意點的電力線上的平均電荷密度，E為標稱場強，E_s為考慮霧霾的合成電場強度，ε₀為真空介電常數，r₀為顆粒半徑，ε_r為粒子的相對介電常數。