[发明专利]复杂地形时UHVAC输电线路下方地面三维工频电场计算方法

权利要求书

1.一种复杂地形时UHVAC输电线路下方地面三维工频电场计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

a.建立三维电场计算坐标系，将复杂地形简化成起伏形式的三维地面；

b.选定镜像地面，并假定镜像地面延伸至起伏地面内；

c.将带电导线离散成分段的线电荷，在非镜像地面内以正六边形蜂窝状形式设置离散点电荷，同时依据镜像原理设置相应的镜像电荷并建立三维电场积分数学模型的离散方程；

d.然后选定基函数为分域脉冲函数，按照配点法选权函数并在每个积分域求内积，形成矩阵方程；

e.求解矩阵方程，计算电荷分布；

f.计算匹配点最大电位误差，如果误差不满足要求,返回步骤c重新对场源离散；如果满足要求进行下一步；

g.利用优化方法对离散电荷开展进一步优化配置；

h.利用最优电荷分布计算起伏地面的三维工频电场分布；

步骤c中建立的三维电场积分数学模型离散方程的场源包括导线电荷和非镜像地面内部电荷，同时方程还考虑了地形的影响，其函数关系如下：

其中为场点矢量，导线线源矢量，导线镜像线源矢量，l为线电荷所存在区域，l_j为镜像线电荷所在区域，q为离散点电荷。

2.根据权利要求1所述复杂地形时UHVAC输电线路下方地面三维工频电场计算方法，其特征在于：步骤a中将复杂地形简化成起伏形式的三维地面，是根据具体的地形进行简化，简化的原则是将复杂地形采用具有一定角度的多个平面组合来代表。

3.根据权利要求2所述复杂地形时UHVAC输电线路下方地面三维工频电场计算方法，其特征在于：步骤b中选定的镜像地面为导线下方的地面，该地面为一段水平地面。

4.根据权利要求3所述复杂地形时UHVAC输电线路下方地面三维工频电场计算方法，其特征在于：步骤c中将带电导线离散成分段的线电荷，是考虑导线的弧垂，将导线分成足够小的线段，以满足将小的线段看成直线电荷单元。

5.根据权利要求4所述复杂地形时UHVAC输电线路下方地面三维工频电场计算方法，其特征在于：步骤c中在非镜像地面内部上以正六边蜂窝状形式设置离散的点电荷与地表面垂直设置，同时正六边蜂窝状的边长根据电场计算精度进行改变。

6.根据权利要求1所述复杂地形时UHVAC输电线路下方地面三维工频电场计算方法，其特征在于：步骤d中，选定的基函数为分域脉冲函数，其函数式如下：

7.根据权利要求6所述复杂地形时UHVAC输电线路下方地面三维工频电场计算方法，其特征在于：步骤d中，按照配点法选择的权函数如下：

其中，表示离散源点至计算点的矢径，当时，ω_j＝0，当时，ω_j＝∞。

8.根据权利要求7所述复杂地形时UHVAC输电线路下方地面三维工频电场计算方法，其特征在于：步骤f中，匹配点最大电位误差应当小于5％，如果大于5％，则重新布置离散电荷通过如下方法实现：根据校验电位误差对离散电荷的位置及个数进行设置；重新设置过程中，对误差较大的区域，以离散点电荷为正六边形的中心进行分裂，增加离散点电荷的数量来提高计算精度。