[發明專利]一種基于時域有限元求解計算直流合成電場的方法及系統

在審

• 申請號: 202110646375.5
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113434987A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 徐吉來;路遙;干喆淵;王延召;劉興發;張亮
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國網黑龍江省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/23;G06F17/11;G06F111/10;G06F113/16
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 姜麗樓

1.一種基于時域有限元求解計算直流合成電場的方法，所述方法包括：

建立高壓直流線路的標稱電場計算模型，根據計算模型確定高壓直流線路的導線表面電場強度，并根據導線表面電場強度判斷導線是否起暈；

當導線電暈后，預估正/負導線表面的電荷濃度初值，利用時域有限元法求解對流擴散方程中的離子分布，通過相鄰時間步的場域電荷濃度相對誤差判斷場域電荷濃度分布是否穩定；

若場域電荷濃度分布穩定，求解此時的正/負導線表面電場強度值，確定正/負導線表面的電場強度與正/負導線的起暈電場強度相對誤差，若相對誤差大于規定誤差，對高壓直流線路正/負導線表面電荷濃度初值進行修正，并根據修正的電荷濃度初值重新計算上述誤差，直至相對誤差小于規定誤差，確定此時的正/負導線表面電荷濃度初值；

利用確定后的正/負導線表面電荷濃度初值，通過時域有限元計算直流合成電場，所述計算直流合成電場，具體為計算以該正/負導線電荷濃度為初值的各個時刻全場域的電荷濃度及合成電場強度分布情況。

2.根據權利要求1所述的方法，所述確定高壓直流線路的導線表面電場強度，包括：

使用模擬電荷法，在導線中設定模擬電荷，同時在導線表面選取匹配點，并通過鏡像法確定高壓直流線路正、負導線中的模擬電荷值；

根據模擬電荷值，求解導線表面x，y方向電場分量，根據x，y方向電場分量，確定導線表面標稱電場幅值；

根據peek公式求解起暈電場強度。

3.根據權利要求1所述的方法，所述判斷導線是否起暈的依據為:導線表面標稱電場幅值最大值大于正/負導線表面的起暈電場強度值。

4.根據權利要求1所述的方法，所述場域電荷濃度分布是否穩定的判斷依據為：

場域中相鄰時間步的場域電荷濃度最大相對誤差小于δ₁，取δ₁＝0.01。

5.一種基于時域有限元求解計算直流合成電場的系統，所述系統包括：

第一判斷模塊，建立高壓直流線路時標稱電場的計算模型，根據計算模型確定高壓直流線路的導線表面電場強度，并根據導線表面電場強度判斷導線是否起暈；

第二判斷模塊，判斷導線起暈后，預估正/負導線表面的電荷濃度初值，并根據時域有限元法確定場域電荷濃度分布是否穩定；

修正模塊，若場域電荷濃度分布穩定，求解此時的正/負導線表面電場強度值，確定正/負導線表面的電場強度與正/負導線的起暈電場強度相對誤差，若相對誤差大于規定誤差，對高壓直流線路正/負導線表面電荷濃度初值進行修正，并根據修正的電荷濃度初值重新計算上述誤差，直至相對誤差小于規定誤差，確定此時的正/負導線表面電荷濃度初值；

計算模塊，利用確定后的正/負導線表面電荷濃度初值，通過時域有限元計算直流合成電場，所述計算直流合成電場，具體為計算以該正/負導線電荷濃度為初值的各個時刻全場域的電荷濃度及合成電場強度分布情況。

6.根據權利要求5所述的系統，所述確定高壓直流線路的導線表面電場強度，包括：

使用模擬電荷法，在導線中設定模擬電荷，同時在導線表面選取匹配點，并通過鏡像法確定高壓直流線路正、負導線中的模擬電荷值；

根據模擬電荷值，求解導線表面x，y方向電場分量，根據x，y方向電場分量，確定導線表面標稱電場幅值；

根據peek公式求解起暈電場強度。

7.根據權利要求5所述的系統，所述判斷導線是否起暈的依據為:導線表面標稱電場幅值最大值大于正/負導線表面的起暈電場強度值。

8.根據權利要求5所述的系統，所述導線電荷濃度分布是否穩定的判斷依據為：

場域中相鄰時間步的場域電荷濃度最大相對誤差小于δ₁，取δ₁＝0.01。