[发明专利]一种分布式输电网络工频电磁场分析方法

权利要求书

1.一种分布式输电网络工频电磁场分析方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)根据分布式输电网络的节点、环路和环路上的电压电流，构建分布式输电网络模型；

(2)根据分布式输电网络所在的环境构建仿真域模型；

(3)根据分布式输电网络模型和仿真域模型构建边界条件约束下的分布式输电网络工频电磁场计算模型，通过有限元仿真计算出分布式输电网络在整个仿真域的工频电磁场空间分布；

(4)将工频电磁场空间分布绘制成图的形式，对可视化的图进行分析；

所述步骤(1)具体包括：

(11)构建分布式输电网络的节点模型

V＝(V₁,V₂,…,V_i,…,V_m)，

其中，V_i表示输电网络的一个节点，m表示网络中的节点数量；

(12)构建分布式输电网络的环路模型

P＝(P₁,P₂,…,P_i,…,P_k)，

其中，P_i表示输电网络中的一个环路，k表示输电网络中的环路数量；

(13)构建分布式输电网络的环路电压电流模型

e＝(e₁,e₂,…,e_i,…,e_k)，

i＝(i₁,i₂,…,i_i,…,i_k)，

其中，e_i表示环路P_i上的电压，i_i表示环路P_i上的电流；

(14)构建分布式输电网络模型

G＝(G₁,G₂,…,G_i,…,G_p)，

其中，G_i＝(V,P,e,i)，G_i表示输电网络之中的第i个子网络。

2.根据权利要求1所述的一种分布式输电网络工频电磁场分析方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括：

(21)构建仿真域几何模型，几何模型包括：

空气模型，M_air＝(L_air,W_air,H_air)；

海陆模型，M_ocean-island＝(L_ocean-island,W_ocean-island,H_ocean-island)；

其中，(L_air,W_air,H_air)和(L_ocean-island,W_ocean-island,H_ocean-island)分别表示空气模型和海陆模型的长、宽和高；

(22)构建仿真域的属性模型，属性模型包括：

空气属性，(mur＝1,epsilon＝1,sigma＝0)；

海洋属性，(mur＝1,epsilon＝81,sigma＝3)；

陆地属性，(mur＝1,epsilon＝11.7,sigma＝0)；

其中，mur表示材料的相对磁导率，epsilon表示材料的相对介电常数，sigma表示材料的相对电导率。

3.根据权利要求1所述的一种分布式输电网络工频电磁场分析方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：

将分布式输电网络模型作为仿真计算的电磁激励源，仿真域模型作为仿真计算的空间边界约束；对仿真域进行网格划分，将整个计算空间划分为多个子网格，通过有限元仿真计算子网格的工频电磁场，所有子网格的工频电磁场构成整个仿真域的工频电磁场分布。

4.根据权利要求1所述的一种分布式输电网络工频电磁场分析方法，其特征在于，所述步骤(4)具体包括：

(41)创建流线图层，设置流线的数目，将工频电磁场的电场E(x,y,z,t)和磁场H(x,y,z,t)作为数据源绘制流线图；

(42)选取设定高度z₀，计算出该高度下工频电磁场的电场幅值和磁场幅值：

其中，E_x,t、E_y,t、分别表示电场在直角坐标系下的三个分量，H_x,t、H_y,t、分别表示磁场在直角坐标系下的三个分量；创建切面绘制图层，将工频电磁场的电场幅值和磁场幅值作为数据源绘制切面图；

(43)选取设定高度z₀，计算出该高度下工频电磁场的电场幅值和磁场幅值，创建等值线绘制图层，设置等值线的数目，调整等值线的类型，将工频电磁场的电场幅值和磁场幅值作为数据源绘制等值线图；

(44)计算工频电磁场散度和旋度：

磁场散度，

磁场旋度，

其中，表示散度算子；表示旋度算子；表示x轴方向的单位向量；表示y轴方向的单位向量；表示z轴方向的单位向量；(x,y,z,t)表示点的三维坐标加时间；

创建切面绘制图层，将工频电磁场的电磁场散度作为数据源，绘制切面图；创建流线图层，设置流线的数目，将工频电磁场的电磁场旋度作为数据源，绘制流线图。