[发明专利]一种考虑实时气候条件的高压直流输电线路合成场强和离子流密度的计算方法

权利要求书

1.一种考虑实时气候条件的高压直流输电线路合成场强和离子流密度的计算方法，具体步骤如下：

步骤一：应用优化模拟电荷法计算得到标称电场强度E；

步骤二：应用通量线法计算得到不考虑雾霾时高压直流输电线路的合成场强和电荷密度，考虑温度和湿度以及雾霾指数的起晕场强修正公式为：

式中E_on为导线表面的起晕场强；m为反映导线表面状况的粗糙系数，根据电力行业标准DL/T《高压直流架空送电线路技术导则》在计算电晕损失时，m取0.47，m'为雾霾下的导线粗糙系数，为0.42；r为子导线半径；H为空气的绝对湿度；δ为空气的相对密度，在正常天气条件下取1，考虑温度影响时按公式(7)计算：

其中t为导线运行时的实际温度，t₀为参考温度取为20℃，p为气体压强，p＝p₀为一个标准大气压；

步骤三：计算悬浮雾滴和霾颗粒的荷电量，得到总的电荷密度；

步骤四：计算出考虑雾霾条件下的导线表面电荷密度和电场强度幅值A值；

步骤五：根据通量线法计算出总的合成场强和离子流密度，考虑温度、湿度、雾霾指数气候条件下的离子迁移率修正公式为：

式中，K_q为离子迁移率，J为离子流密度，t为导线运行时的实际温度，m_a为常温常压下的空气密度，m_p为空气中霾粒子的密度。

2.根据权利要求1所述的一种考虑实时气候条件的高压直流输电线路合成场强和离子流密度的计算方法，所述步骤二包括：

(a)对于空间任意一点P(x,y),首先应用优化模拟电荷法计算经过该点的电场线，以确定P(x,y)的相对位置，如果位于正极导线和大地之间，则取正极导线的各参数进行计算，反之，取负极导线各参数；

(b)电晕后导线表面场强保持在起晕场强值，当导线对地电压为U，导线起晕电压为U₀，则导线表面的A值A_i为：

A_i＝U₀/U (5)

由于场强跟电压成正比，A_i还可记为：

利用以上公式可计算等效导线的起晕场强E_onr，为各子导线最大表面场强的平均值；利用式(14)和(5)分别计算出A_i和U₀；

代入式(26)计算出ρ_m；

(c)在导线表面选两个ρ_i的初始值，

ρ_i1＝f₁ρ_m (27)

ρ_i2＝f₂ρ_m (28)

如果是正极导线，f₁取2，f₂取3；如果是负极导线，f₁取1.5，f₂取3；

(d)根据式(24)算出分别对应于ρ_i1和ρ_i2的电荷密度值ρ₁和ρ₂，然后代入式(25),求得对应的ρ_m1和ρ_m2，

则进一步的ρ_i的初始值按下式计算，

ρ_i3＝ρ_i2+(ρ_m-ρ_m2)·(ρ_i2-ρ_i1)/(ρ_m2-ρ_m1) (29)

(e)将ρ_i3代入式(24),求得电荷密度ρ₃，将ρ₃代入式(25),得到对应于ρ_i3的平均电荷密度ρ_m3，ρ_i3是否是ρ_i的真实值用下式判断:

如果上式成立，则认为ρ_i3是ρ_i的真实值，否则令ρ_i1＝ρ_i2，ρ_i2＝ρ_i3，并重复步骤(c)和(d),直到式(30)成立；

(f)求得ρ_i的真实值后，根据式(23)算出A，将A代入式(4)得到不考虑雾霾时的合成场强E_s，

E_s＝AE (4)

式中A_i是极导线表面的A值，ρ_i为极导线表面的电荷密度，ρ_m为通过空间任意点的电力线上的平均电荷密度，E为标称场强，E_s为考虑雾霾的合成电场强度，ε₀为真空介电常数，r₀为颗粒半径，ε_r为粒子的相对介电常数。