[发明专利]一种用于确定电晕起始电压的方法及装置

说明书

本发明公开了一种用于确定电晕起始电压的方法及装置。所公开的方法包括：基于模拟电荷法，计算选定电极模型在施加指定电压时的标称电场的边界区域的电势分布值；基于SOR算法，求解拉普拉斯方程，以计算标称电场的非边界区域的电势分布值；迭代执行以下步骤：首次时基于标称电场的电势分布值，非首次时基于前次调用SOR算法计算得到的电势分布值，使用FCT算法来求解电荷连续性方程，以计算空间电荷累积分布值；使用SOR算法，计算本次调用SOR算法所对应的电势分布值，当指定位置满足电晕发生条件时，将其确定为指定位置处所对应的电晕起始电压。所公开的技术方案能够通过不同于现有技术的数值计算方法直接确定电晕起始电压，无需进行实验。

技术领域

本发明涉及电力系统仿真、高电压电晕放电、高压绝缘领域，尤其涉及一种用于确定电晕起始电压的方法及装置。

背景技术

在电力系统仿真中，目前多采用电场仿真结合PEEK公式对高电压下的设备进行分析计算的技术方案。即，先采用电场仿真的方法计算出设备在高电压环境下的电场分布，再采用PEEK公式判断设备周围在该电场分布下是否会发生放电现象。

然而，电场仿真结合PEEK公式的技术方案存在以下缺点：

1、电场仿真的方法只适用于单一直流或者单一交流的情况，并不能计算出交直流复合电压下的合成电场。

2、PEEK公式是基于实验的经验公式，虽然经过大量学者的优化改进，但是它所适用的范围还是十分有限：一方面，目前的PEEK公式也只适用于纯交流电压环境或者纯直流电压环境；另一方面，PEEK公式适用的电极结构十分有限(最早的PEEK公式适用于直导线结构，后来学者们经过大量的实验分析获得了适用于棒-板电极、线-板电极等结构的PEEK公式，这些公式在计算相应结构的起晕电场时较为准确，但不适合用于计算复杂设备结构)。因此，这种方法并不能得到复合电压下设备的电晕起始电压，无法实现实际工程中交直流换流阀内部绝缘的优化设计。

3、PEEK公式以及基于PEEK公式的各类衍生公式：计算一些特定结构(如导线结构、棒板电极结构等)的电晕起始电场值，但只适用于施加纯直流电压或纯交流电压的情况。

在现有技术中，也有些工程师和学者采用实验的方法，对一些特定装置施加不同配比的交直流复合电压，通过测量实验过程中产生的电晕电流、紫外光子数等，并对测量结果进行分析来获得电晕起始电压，能够较为准确地获得复合电压下的电晕起始电压。

然而，基于实验方法的技术方案存在以下缺点：

1、通过实验方法只能得到实验时采用的电极设备的电晕起始电压，换个电极形状，或者改变电极之间的间隙距离，就需要重新进行实验，费时费力。

2、对于一些大型的设备，难以事先进行实验模拟，若是将设备生产完成后进行试验，则达不到预测优化的目的。

3、高压实验的过程中还具备一定的危险性。

因此，需要提出新的技术方案来实现上述两种现有技术方案的优点，避免二者的缺点。

发明内容

根据本发明的用于确定电晕起始电压的方法，包括：

基于模拟电荷法，计算选定电极模型在施加指定电压时的标称电场的边界区域的电势分布值；

基于超松弛迭代SOR算法，求解拉普拉斯方程，以计算选定电极模型在施加指定电压时的标称电场的非边界区域的电势分布值；

当指定电压为直流电压时，迭代执行以下步骤，以获取针对指定电压值的选定电极模型的电势分布值，或者，当指定电压包括交流电压时，针对交流电压的至少一个周期内的不同时刻所施加的指定电压值，分别迭代执行以下步骤，直至电势分布值满足收敛条件，以获取针对不同的指定电压值的选定电极模型的电势分布值：