[发明专利]变电站高压开关场工频电场三维分析方法

摘要

本发明实施例提供了一种变电站高压开关场工频电场三维分析方法。其包括a、对变电站开关场进行建模，得到变电站开关场简化模型，其中在步骤a中忽略变电站开关场中复杂设备及瓷套支柱，将变电站开关场所有的带电导线简化成水平和竖直两种形式，不考虑线路电压降；同时变电站中各设备均压环均简化为线型导体，最终得到简化的变电站开关场简化模型；b、采用模拟电荷法计算所述变电站开关场简化模型中的模拟电荷；c、根据计算的模拟电荷采用迭代法计算变电站开关场中各点的电场强度值，绘制变电站开关场的工频电场分布图。本发明实施例，可以为变电站电磁环境分析与研究提供技术参考。

主权项

一种变电站高压开关场工频电场三维分析方法，其特征在于：包括：a、对变电站开关场进行建模，得到变电站开关场简化模型；在步骤a中忽略变电站开关场中复杂设备及瓷套支柱，将变电站开关场所有的带电导线简化成水平和竖直两种形式，不考虑线路电压降，同时变电站中各设备均压环均简化为线型导体，最终得到简化的变电站开关场简化模型；b、采用模拟电荷法计算所述变电站开关场简化模型中的模拟电荷；c、根据计算的模拟电荷采用迭代法计算变电站开关场中各点的电场强度值，绘制变电站开关场的工频电场分布图；所述步骤b包括：b1、在所述变电站开关场简化模型中设置数量合适的模拟电荷和匹配点；b2、建立电位和电荷量间的电位矩阵方程，求解该电位矩阵方程，得到设置的模拟电荷的量值；b3、在所述变电站开关场简化模型中设置校验点，并计算所述校验点和模拟电荷的电位误差；b4、判断计算得到的电位误差是否达到设定的要求，若否则修正模拟电荷重复步骤b1至b4，直至满足限值，若是则执行步骤c；所述步骤b2中采用式：U1U2...UnUn+1...Un+m=λ11λ12...λ1nλ1(n+1)...λ1(n+m)λ21λ22...λ2nλ2(n+1)...λ2(n+m)............λn1λn2...λnnλn(n+1)...λn(n+m)λ(n+1)1λ(n+1)2...λ(n+1)nλ(n+1)(n+1)...λ(n+1)(n+m).........λ(n+m)1λ(n+m)2...λ(n+m)nλ(n+m)(n+1)...λ(n+m)(n+m)Q1Q2...QnQn+1...Qn+m]]>计算设置的模拟电荷的量值；其中，U—各导线对地电压的列向量，导线中包含架空导线和接地支柱，其中n为架空导线数目，m为接地支柱导体数目，其中U1、…、Un为n根架空导线的电压；Un+1、…、Un+m为m根支柱的对地电压，计算中视为零电位；Q—各导线上等效电荷的列向量，其中Q1、…、Qn为n根架空导线的等效电荷；Qn+1、…、Qn+m为m根支柱上的等效电荷；λ—各导线的电位系数矩阵，此矩阵为n+m阶方阵，其中，导线包括架空导线和支柱；所述步骤b2中的电位矩阵方程为：电位系数矩阵，该电位系数矩阵用于描述模拟电荷和匹配点之间的关系矩阵，其元素称为电位系数；所述步骤c包括：计算出模拟电荷值，再由叠加原理计算出n+m根导线在空间任意点P(x，y，z)产生的电位：在空间任意点P(x，y，z)产生的电场强度的分量分别为：其中：ri=(x-xi)2+(y-yi)2+(z-zi)2]]>ri′=(x-xi)2+(y-yi)2+(z+zi)2]]>式中：x、y、z——空间任意点P的坐标；xi、yi、zi——模拟电荷i的坐标，其中，i＝1、2，…、m+n；ri、r′i——模拟电荷i及其镜象至P点的距离；按正弦电路的相量计算，将电压分为实部分量和虚部分量，模拟电荷亦存在实部和虚部分量，电场强度的各分量也有虚部分量和实部分量；即EPx=ExR2+ExI2]]>EPy=EyR2+EyI2]]>EPz=EzR2+EzI2]]>式中：EPx:P点电场强度的水平x分量；EPy：P点电场强度的水平y分量；EPz:P点电场强度的竖直z分量；ExR:由各导线的实部电荷在P点产生的场强的水平x分量；ExI:由各导线的虚部电荷在P点产生的场强的水平x分量；EyR:由各导线的实部电荷在P点产生的场强的水平y分量；EyI:由各导线的虚部电荷在P点产生的场强的水平y分量。EzR:由各导线的实部电荷在P点产生的场强的竖直z分量；EzI:由各导线的虚部电荷在P点产生的场强的竖直z分量；于是P点的合成场强EP为：其中，导线包括架空导线和接地支柱。