[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

说明书

本发明公开一种复杂地形时UHVAC输电线路下方地面三维工频电场计算方法。首先将复杂地形简化成起伏形式的三维地面，建立计算模型；其次选定镜像面，并假定镜像地面延伸至起伏地面内；接着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；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；接着，求解矩阵方程，利用所求电荷计算匹配点最大误差，直至满足要求；最后利用最优的离散电荷计算起伏地面的三维工频电场分布。本发明计算方法降低了计算难度，提高了计算效率，能够更好地满足实际工程需要。

技术领域

本发明涉及一种电场计算方法，尤其涉及一种针对复杂地形时UHVAC(Ultra HighVoltage Alternating Current：特高压交流)输电线路下方地面三维工频电场计算方法。

背景技术

随着我国社会经济的快速发展，用电需求不断增加。同时，越来越大的环境压力使得在符合中心地区新建各类电源变得难以执行，为应对这种情况，必须要将远方的电能输送到负荷中心地带。特高压交流输电具有优势长距离输送、减少能量损失，便于联网等优点，使得特高压交流输电在我国获得了快速发展。

然而，特高压交流导线路在运行过程中会产生电磁环境影响问题，其主要的影响因素之一就是工频电场。我国幅员辽阔，地形复杂，为准确评估特高压架空交流输电线路工频电场对周围环境的影响，必须要进行三维计算。目前国内外有关工频电场的三维计算主要采用3维模拟电荷法、有限元法、矩量法等。由于3维模拟电荷法，计算快速，且容易掌握，在实际工程中该方法获得了广泛应用。但是目前，三维工频电场计算主要是针对主要针对地面是理想的平地而进行的，忽略了复杂地形对工频电场的影响。但是，在特高压导线路实际架设过程中，没有绝对的理想水平地面，特高压交流线路会经常跨越丘陵、山谷、平原等不同的地形，相关的现场试验也表明起伏地面对工频电场分布存在不容忽视的影响。目前，针对特高压架空导线路工频电场的计算均以理想的平地为参考，造成导线路的工频电场计算造成较大的误差，使得计算结果缺乏可参考性，虽然少数研究学者进行了起伏地形的三维电场计算，但是由于设置的模拟电荷量太大，使得实用性大大降低。

因此，需要提出一种新的对于复杂地形情况的特高压架空交流输电线路下方地面三维工频电场计算方法，能够对复杂地形下发的特架空交流输电线路三维工频电场进行有效的计算，保证计算精度的同时，还能够大大提高计算效率，而且适用性广。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供的一种复杂地形时UHVAC输电线路下方地面三维工频电场计算方法，其能够对复杂地形情况下的三维工频电场进行有效的计算，保证计算精度的同时，还能够大大提高计算效率，而且适用性广。

本发明的目的是通过以下的技术方案实现的，它包括有以下内容：

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包括以

下步骤：

a.建立三维电场计算坐标，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。