[发明专利]一种高压电网的等效超长波天线阵建模分析方法和系统

权利要求书

1.一种高压电网的等效超长波天线阵建模分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将高压电网的三相输电环路等效为逐级耦合的偶极子群，确定偶极子群的空间坐标；

S2、根据所述空间坐标计算每个偶极子的环路长度，将长度为λ、λ/2、λ/4的长距离高压输电环路等效为长波天线，其中λ表示长波天线波长，将多个短距离高压输电环路等效为实现长波天线功能的天线阵，所述长波天线和天线阵构成天线阵模型；

S3、计算高压电网中输电环路上的三相电压和电流；

S4、建立陆地-海洋-空气介质几何模型；

S5、利用所述天线阵模型、电压、电流和陆地-海洋-空气介质几何模型，对各个天线阵进行仿真计算并进行矢量叠加，计算出高压电网在整个仿真域的空间工频电磁场和电磁波分布；

S6、分析所述高压电网在整个仿真域的空间工频电磁场和电磁波分布的特性。

2.如权利要求1所述的高压电网的等效超长波天线阵建模分析方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

将高压电网的三相环路等效为逐级耦合的偶极子群，建立偶极子群的空间坐标矢量群，用集合V表示

V＝(V₁，V₂，…，V_i，…，V_n)，

其中V_i表示偶极子，n表示整个高压电网中的偶极子个数。

3.如权利要求1所述的高压电网的等效超长波天线阵建模分析方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：

对于短距离高压输电环路，多个输电环路等效为实现长波天线功能的天线阵，总长度为每个输电环路长度之和，记作m为输电环路个数。

4.如权利要求1所述的高压电网的等效超长波天线阵建模分析方法，其特征在于，所述步骤S4包括：

S41、确定仿真域的大小，包括

空气模型M_air＝(L_air，W_air，H_air)；

陆地-海洋模型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_oceanisland)分别表示空气模型和陆地-海洋模型的长、宽、高；

S42、确定仿真域的物理材料参数，包括

空气参数mur＝1，epsilon＝1，sigma＝0S/m；

海洋参数mur＝1，epsilon＝81，sigma＝3S/m；

陆地参数mur＝1，epsilon＝11.7，sigma＝0S/m；

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表示材料的电导率；

S43、根据仿真域的大小和物理材料参数建立陆地-海洋-空气介质几何模型。

5.如权利要求1-4任一项所述的高压电网的等效超长波天线阵建模分析方法，其特征在于，所述步骤S5包括：

S51、对仿真域进行网格划分，边界条件设定；

S52、对偶极子群的每个天线阵以其坐标为中心，确定其近场区和远场区；

S53、根据长波天线的传输理论，仿真计算各个天线阵在近场区和远场区的电磁场矢量分布。

6.如权利要求5所述的高压电网的等效超长波天线阵建模分析方法，其特征在于，所述步骤S53包括：

基于Maxwell方程组，建立边界条件约束下的输电网络工频电磁场和电磁波计算模型，通过有限元仿真来计算出输电网络在整个仿真域的空间工频电磁场和电磁波分布。

7.一种高压电网的等效超长波天线阵建模分析系统，其特征在于，包括：

天线阵模型构建单元，用于将高压电网的三相环路等效为逐级耦合的偶极子群，确定偶极子群的空间坐标；计算每个三相偶极子的环路长度L，将长度L为λ、λ/2、λ/4的长距离高压输电环路等效为长波天线，将多个短距离高压输电环路等效为实现长波天线功能的天线阵，其中λ表示长波天线波长；

电压电流计算单元，用于计算高压电网中输电环路上的三相电压和电流；

空间模型构建单元，用于建立陆地-海洋-空气介质几何模型；

电磁场波分布确定单元，用于对各个天线阵进行仿真计算并进行矢量叠加，计算出高压电网在整个仿真域的空间工频电磁场和电磁波分布；

特性分析单元，用于分析所述高压电网在整个仿真域的空间工频电磁场和电磁波分布的特性。