[发明专利]一种雨天输电线路下方三维电场的计算方法

说明书

本发明涉及一种雨天输电线路下方三维电场的计算方法，该方法包括如下步骤：(1)建立三维坐标系，根据输电线路和杆塔的分布情况在三维坐标系内采用三维线单元模拟电荷法建立输电线路和杆塔的三维模型；(2)根据降雨情况在三维坐标系内采用三维点电荷模拟电荷法建立雨滴模型；(3)根据待计算电场强度区域的坐标，根据场强计算公式和叠加原理计算待计算电场强度区域的电场强度分布。与现有技术相比，本发明计算结果更加真实可靠，能够计算各类输电线路下方雨天时的电场分布，具有较高的适用性。

技术领域

本发明涉及一种输电线路下方三维电场的计算方法，尤其是涉及一种雨天输电线路下方三维电场的计算方法。

背景技术

随着我国超高压与特高压输电的高速发展，由此带来的电磁环境问题，已经越来越受到备受社会与国民的关注。对于实际的输电线路，需要考虑导线弧垂、杆塔的影响，其电场的计算是复杂的三维场问题。同时，线路实际运行在复杂的天气环境下，其中以雨天和晴天为主，雨天的电场与晴天的电场的区别尚不明确，并且目前对雨天时电场的计算甚少，所以对于复杂天气条件下的三维电场分析是很有必要的。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种雨天输电线路下方三维电场的计算方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种雨天输电线路下方三维电场的计算方法，该方法包括如下步骤：

(1)建立三维坐标系，根据输电线路和杆塔的分布情况在三维坐标系内采用三维线单元模拟电荷法建立输电线路和杆塔的三维模型；

(2)根据降雨情况在三维坐标系内采用三维点电荷模拟电荷法建立雨滴模型；

(3)根据待计算电场强度区域的坐标，根据场强计算公式和叠加原理计算待计算电场强度区域的电场强度分布。

步骤(1)中三维线单元模拟电荷法建立输电线路和杆塔的三维模型具体为：将输电线路的导线或杆搭分别等效为若干段三维线单元电荷首尾相接构成，电荷位于三维线单元中心，匹配点以及校验点设置在三维线单元表面，根据匹配点和校验点进行电荷匹配和校验确定三维线单元的线电荷密度。

步骤(2)中三维点电荷模拟电荷法建立雨滴模型具体为：根据降雨情况确定两个相邻雨滴之间的距离为d米，确定区域边界上雨滴的位置，在三维坐标系的x轴、y轴、z轴方向上以d米为间隔设置相邻雨滴，并照此规律在设定区域内完成雨滴位置分布设置，区域内每个雨滴对应设置一个三维点电荷，电荷位于雨滴中心，匹配点和校验点设置在雨滴表面，根据匹配点和校验点进行电荷匹配和校验确定三维点电荷的电荷量。

所述的三维线单元的线电荷密度具体通过下述方式求得：

(a1)假设三维线单元电荷首尾两点的电荷量为τ₁和τ₂，并获取首尾两点对应的匹配点的电位V₁和V₂以及首尾两点对应的校验点的电位V₃和V₄；

(a2)计算首尾两点对相应的匹配点的电位系数为P₁和P₂，通过τ₁＝V₁/P₁，τ₂＝V₂/P₂求得首尾两点的电荷量τ₁和τ₂；

(a3)分别计算首尾两点对相应的校验点的电位系数为P₃和P₄，通过下式计算得到校验点的电位V₃₁和V₄₁：V₃₁＝P₃*τ₁，V₄₁＝P₄*τ₂；