[发明专利]一种基于时域有限元求解计算直流合成电场的方法及系统

权利要求书

1.一种基于时域有限元求解计算直流合成电场的方法，所述方法包括：

建立高压直流线路的标称电场计算模型，根据计算模型确定高压直流线路的导线表面电场强度，并根据导线表面电场强度判断导线是否起晕；

当导线电晕后，预估正/负导线表面的电荷浓度初值，利用时域有限元法求解对流扩散方程中的离子分布，通过相邻时间步的场域电荷浓度相对误差判断场域电荷浓度分布是否稳定；

若场域电荷浓度分布稳定，求解此时的正/负导线表面电场强度值，确定正/负导线表面的电场强度与正/负导线的起晕电场强度相对误差，若相对误差大于规定误差，对高压直流线路正/负导线表面电荷浓度初值进行修正，并根据修正的电荷浓度初值重新计算上述误差，直至相对误差小于规定误差，确定此时的正/负导线表面电荷浓度初值；

利用确定后的正/负导线表面电荷浓度初值，通过时域有限元计算直流合成电场，所述计算直流合成电场，具体为计算以该正/负导线电荷浓度为初值的各个时刻全场域的电荷浓度及合成电场强度分布情况。

2.根据权利要求1所述的方法，所述确定高压直流线路的导线表面电场强度，包括：

使用模拟电荷法，在导线中设定模拟电荷，同时在导线表面选取匹配点，并通过镜像法确定高压直流线路正、负导线中的模拟电荷值；

根据模拟电荷值，求解导线表面x，y方向电场分量，根据x，y方向电场分量，确定导线表面标称电场幅值；

根据peek公式求解起晕电场强度。

3.根据权利要求1所述的方法，所述判断导线是否起晕的依据为:导线表面标称电场幅值最大值大于正/负导线表面的起晕电场强度值。

4.根据权利要求1所述的方法，所述场域电荷浓度分布是否稳定的判断依据为：

场域中相邻时间步的场域电荷浓度最大相对误差小于δ₁，取δ₁＝0.01。

5.一种基于时域有限元求解计算直流合成电场的系统，所述系统包括：

第一判断模块，建立高压直流线路时标称电场的计算模型，根据计算模型确定高压直流线路的导线表面电场强度，并根据导线表面电场强度判断导线是否起晕；

第二判断模块，判断导线起晕后，预估正/负导线表面的电荷浓度初值，并根据时域有限元法确定场域电荷浓度分布是否稳定；

修正模块，若场域电荷浓度分布稳定，求解此时的正/负导线表面电场强度值，确定正/负导线表面的电场强度与正/负导线的起晕电场强度相对误差，若相对误差大于规定误差，对高压直流线路正/负导线表面电荷浓度初值进行修正，并根据修正的电荷浓度初值重新计算上述误差，直至相对误差小于规定误差，确定此时的正/负导线表面电荷浓度初值；

计算模块，利用确定后的正/负导线表面电荷浓度初值，通过时域有限元计算直流合成电场，所述计算直流合成电场，具体为计算以该正/负导线电荷浓度为初值的各个时刻全场域的电荷浓度及合成电场强度分布情况。

6.根据权利要求5所述的系统，所述确定高压直流线路的导线表面电场强度，包括：

使用模拟电荷法，在导线中设定模拟电荷，同时在导线表面选取匹配点，并通过镜像法确定高压直流线路正、负导线中的模拟电荷值；

根据模拟电荷值，求解导线表面x，y方向电场分量，根据x，y方向电场分量，确定导线表面标称电场幅值；

根据peek公式求解起晕电场强度。

7.根据权利要求5所述的系统，所述判断导线是否起晕的依据为:导线表面标称电场幅值最大值大于正/负导线表面的起晕电场强度值。

8.根据权利要求5所述的系统，所述导线电荷浓度分布是否稳定的判断依据为：

场域中相邻时间步的场域电荷浓度最大相对误差小于δ₁，取δ₁＝0.01。