[发明专利]一种柔直换流阀金具表面电场的求解方法与系统

权利要求书

1.一种柔直换流阀金具表面电场的求解方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，建立高压柔直系统的仿真模型，其中，高压柔直系统的仿真模型的交流侧有三相，每相包括上下两个桥臂，桥臂包含多个柔直换流阀，柔直换流阀包含多个子模块；

步骤S2，利用电压互感器测量柔直换流阀的所有子模块的电压，并用示波器与电压互感器连接，以获得电压数据；

步骤S3，基于示波器，从电压数据的一个周期中均匀间隔选取多个时刻的电压值；

步骤S4，建立柔直换流阀的有限元仿真模型，并将多个时刻的电压值输入到有限元仿真模型中；

步骤S5，基于有限元仿真模型，计算得到柔直换流阀的金具表面电场。

2.根据权利要求1所述的一种柔直换流阀金具表面电场的求解方法，其特征在于，步骤S1具体包括：利用PSCAD或Simulink软件，建立高压柔直系统的仿真模型，确定参数并设置仿真时长，参数包括：桥臂电抗器、交流系统标称电压、子模块总数、子模块形式、直流电容、额定频率、直流侧额定电压、系统额定功率。

3.根据权利要求1所述的一种柔直换流阀金具表面电场的求解方法，其特征在于，步骤S2具体包括：

一个桥臂包含M个柔直换流阀，共M*N个子模块，则每N个子模块集成在一个柔直换流阀中，将柔直换流阀中的N个子模块视为一个整体，在进线端和出线端各并联一个电压互感器，测量该位置对地电压，并用示波器与电压互感器连接。

4.根据权利要求1所述的一种柔直换流阀金具表面电场的求解方法，其特征在于，一个桥臂的子模块的数量＝一个桥臂的柔直换流阀的数量×一个柔直换流阀中的子模块的数量。

5.根据权利要求1所述的一种柔直换流阀金具表面电场的求解方法，其特征在于，电压值的数量为10～20个。

6.根据权利要求1所述的一种柔直换流阀金具表面电场的求解方法，其特征在于，步骤S4具体包括：

步骤S41，建立柔直换流阀的三维几何模型；

步骤S42，将三维几何模型导入到有限元分析软件中；

步骤S43，设置求解域，并将柔直换流阀的三维几何模型置于长方体求解域的几何中心，其中，求解域为柔直换流阀长宽高4-8倍的长方体；

步骤S44，设置材料属性；

步骤S45，对柔直换流阀的三维几何模型和求解域进行网格划分；

步骤S46，设置有限元仿真模型的求解器和求解方式，其中，求解器为稳态，求解方式为静电场；

步骤S47，边界条件设置，包括：温度设置。

7.根据权利要求1所述的一种柔直换流阀金具表面电场的求解方法，其特征在于，步骤S5具体包括：

有限元静电场的求解控制方程为：

ρ为自由电荷密度，ε₀为真空介电常数，为边界电势；

E为金具表面电场。

8.一种柔直换流阀金具表面电场的系统，其特征在于，包括：电路仿真模块、逻辑计算模块与有限元仿真模块；

电路仿真模块用于建立高压柔直系统的仿真模型，并获得电压数据；

逻辑计算模块用于均匀间隔选取多个时刻的电压值，以及计算得到柔直换流阀的金具表面电场；

有限元仿真模块用于建立柔直换流阀的有限元仿真模型。