[發(fā)明專利]基于模擬電荷法精確計算導(dǎo)線表面電場強度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810972910.4
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN109344431B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱克亮;孫明剛;任紅昕;郭鑫;楊仲呂;劉婕;羅義華;汪宏春;劉大平;張永奈;姚蘭波;徐寧;張青波;王明;李迎春
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)安徽省電力有限公司建設(shè)分公司;國網(wǎng)安徽省電力有限公司;保定華電科源電氣有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/0637;G06Q50/06
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發(fā)明提出一種基于模擬電荷法精確計算導(dǎo)線表面電場強度的方法，通過對分裂導(dǎo)線的每個子導(dǎo)線內(nèi)部設(shè)置模擬電荷；在每極的每個子導(dǎo)線給定邊界上設(shè)定與模擬電荷數(shù)相同數(shù)量的匹配點，由模擬電荷點和匹配點位置、電位信息建立的線性代數(shù)方程組求得每個子導(dǎo)線內(nèi)部的模擬電荷量；然后經(jīng)過設(shè)置與匹配點數(shù)相同數(shù)量的校驗點，用求得的每個子導(dǎo)線內(nèi)部的模擬電荷量對每個校驗點進(jìn)行電位校驗，得到滿足精度要求的模擬電荷量；最后利用公式計算出每個子導(dǎo)線表面的電場強度。本發(fā)明的方法充分考慮線路分裂導(dǎo)線的影響，有效地克服了分裂導(dǎo)線等效對導(dǎo)線表面電場無法準(zhǔn)確計算的難題，大大提高了導(dǎo)線表面電場強度的計算的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高電壓輸電技術(shù)和電磁場計算領(lǐng)域，特別地涉及一種基于模擬電荷法精確計算導(dǎo)線表面電場強度的方法。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力需求也隨之不斷增加，我國大力建設(shè)超高壓、特高壓輸電線路。相比交流輸電線路，由于直流輸電系統(tǒng)具有輸電能力更強、損耗更小，兩側(cè)交流系統(tǒng)不需同步，發(fā)生故障時對電網(wǎng)造成的損失小等明顯的優(yōu)勢，特別適合長距離點對點大功率輸電，所以直流輸電系統(tǒng)在近些年得到快速發(fā)展，已有多條特高壓直流輸電線路建成投運。然而由于直流輸電線路電磁特性與交流輸電線路的不同，高壓直流輸電線路電磁環(huán)境影響已經(jīng)成為影響直流輸電線路建設(shè)和發(fā)展的重要因素之一。

直流輸電線路的電磁環(huán)境影響問題是高壓直流輸電線路設(shè)計、建設(shè)和運行中必須考慮的技術(shù)問題，主要包括合成電場、離子流密度、可聽噪聲和無線電干擾四個指標(biāo)。基于工程應(yīng)用考慮，Deutsch假設(shè)的數(shù)值計算合成電場和離子密度方法仍被廣泛采用，而Deutsch假設(shè)的數(shù)值計算法的準(zhǔn)確性與直流輸電線路導(dǎo)線表面電場強度息息相關(guān)，同時可聽噪聲和無線電干擾計算方法也與直流輸電線路導(dǎo)線表面電場強度息息相關(guān)，因此直流輸電線路導(dǎo)線表面電場強度的精確與否決定了能否準(zhǔn)確評估直流輸電線路電磁環(huán)境各指標(biāo)。

在工程分析中，計算線路表面電場強度的計算方法采用等效半徑法，其基本思想是將分裂導(dǎo)線用單根等效導(dǎo)線代替，然后計算每根等效導(dǎo)線的總電荷，進(jìn)一步計算導(dǎo)線表面電場強度，該方法簡便易行，但不能夠計算子導(dǎo)線表面電場強度。因此，需要提出精確計算導(dǎo)線表面電場強度的方法，該方法需要能夠充分考慮分裂導(dǎo)線表面電場強度影響，最終實現(xiàn)準(zhǔn)確評估直流輸電線路電磁環(huán)境各個指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出精確計算直流輸電線路導(dǎo)線表面電場強度的方法，該方法能夠充分考慮分裂導(dǎo)線表面電場強度影響，最終實現(xiàn)準(zhǔn)確評估直流輸電線路電磁環(huán)境各個指標(biāo)。

本發(fā)明提出一種基于模擬電荷法精確計算導(dǎo)線表面電場強度的方法，包括如下步驟：

步驟1：建立坐標(biāo)系，根據(jù)直流輸電線路線路位置關(guān)系，對分裂導(dǎo)線的每個子導(dǎo)線內(nèi)部設(shè)置n個模擬電荷Q_j(j＝1，2，…，n)；

步驟2：在每極的每個子導(dǎo)線給定邊界上，設(shè)定與模擬電荷數(shù)相同數(shù)量的匹配點；

步驟3：由模擬電荷點和匹配點位置、電位信息，建立線性代數(shù)方程組由即可得到每個子導(dǎo)線內(nèi)部的模擬電荷量，其中，Q為電荷矩陣，P為電位系數(shù)矩陣，為電位矩陣；

步驟4：在每個子導(dǎo)線給定邊界上，另設(shè)定與匹配點數(shù)相同數(shù)量的校驗點，用求得的每個子導(dǎo)線內(nèi)部的模擬電荷量對每個校驗點進(jìn)行電位校驗，將各個校驗點的電位值(k＝1，2，…，n)與給定的已知電位值U_k(k＝1，2，…，n)比較，預(yù)先設(shè)定計算誤差為Δ，如果(k＝1，2，…，n)，則各個子導(dǎo)線上模擬電荷的電荷值有效，否則應(yīng)對模擬電荷的數(shù)量、位置進(jìn)行調(diào)整，重新進(jìn)行步驟2-4，直到模擬電荷量滿足精度要求為止；

步驟5：用滿足精度要求的模擬電荷量，根據(jù)公式和即可求得空間任意一點的電場強度，包括每個子導(dǎo)線表面的電場強度其中U為場點的電位值，Q為模擬電荷的電荷量，ε為介電常數(shù)，r₀為模擬電荷的鏡像電荷到場點的距離，r為模擬電荷到場點的距離。