[发明专利]基于元件库的变电站电磁场模拟方法有效

专利信息
申请号: 201310684348.2 申请日: 2013-12-12
公开(公告)号: CN103678808B 公开(公告)日: 2017-04-05
发明(设计)人: 岳云峰;鲁海亮;彭冠炎;王建武;袁小清;周光远;安然;文习山;谭可立;冯晓东;张劲松 申请(专利权)人: 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司
主分类号: G06F17/50 分类号: G06F17/50
代理公司: 广州华进联合专利商标代理有限公司44224 代理人: 万志香,曾旻辉
地址: 510663 广东省*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 基于 元件库 变电站 电磁场 模拟 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种变电站仿真模拟方法,特别是涉及一种基于元件库的变电站电磁场模拟方法。

背景技术

建设集约式绿色变电站/换流站的主要目的,是为了在变电站/换流站全寿命周期内,最大限度地节约资源(如:节地、节能、节水、节材)、保护环境和减少污染,提供安全、适用、健康的工作环境,提供高效低耗、环境友好,并与自然和谐共存的变电站/换流站。目前,在广东、天津、江苏等地已经建成了若干座低电压等级绿色变电站。可以预见的是,集约式绿色变电站/换流站将是以后绿色电网建设的一个重点方向,必定拥有广泛的市场前景。而进行集约式绿色变电站/换流站研究,有利于形成核心创新技术,在变电设计领域实现国内外全面超越,打造理念先进、指标优异的独门技术,抢占设计市场制高点。

集约式绿色变电站/换流站技术是建立在常规变电站的技术之上,但也必须顺应当今施工工艺、社会经济水平等客观条件,更应该符合设备修造前沿技术的发展方向。重点研究模块化集约式布置方案、新型设备、绿色建筑技术、噪声治理、电磁干扰控制等方面的关键技术。

变电站是电网交换电压、接受和分配电能、控制电力流向和调整电压的重要电力设施,是电力系统中一次设备和二次设备最集中的场所,它主要由电力变压器、断路器、隔离开关、电压和电流互感器、避雷器、架空母线、架空进线、架空出线及相连接的架空连线等一次设备以及控制、保护、监测等二次设备构成。变电站正常运行时,空间带电导体的高电压、导体内的大电流,在变电站内产生的工频电场、工频磁场、无线电干扰以及可听噪声,构成了特殊且复杂的变电站电磁环境。如何对变电站电磁环境进行行之有效的分析研究,能够为变电站电磁环境评估及改善措施提供参考依据,有助于推进集约式绿色变电站建设。

传统的变电站电磁场仿真计算方法都是“现建现仿”,即需要对某变电站电磁场进行仿真时,临时建立模型,然后对模型进行仿真。这样的方法只能适用于特定变电站的电磁场仿真,推广性差,效率低。

发明内容

基于此,本发明的目的在于克服现有技术的缺陷,提供一种基于元件库的变电站电磁场模拟方法,该模拟方法具有普遍适用性,适合进行大范围的推广。

为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:

一种基于元件库的变电站电磁场模拟方法,包括以下步骤:

根据实际变电站各设备的特性,建立各设备的模型元件,组成模型元件库;

将各设备的模型元件导入分析模块中,并按照预定位置布置,根据布置规模建立空气层包裹所有导入的模型元件,赋予各模型元件属性,加载边界条件,并进行网格剖分,建立模拟变电站;

对模拟变电站的电磁场进行计算;

输出计算结果。

本发明的基于元件库的变电站电磁场模拟方法,是在经过大量调研的基础上,发现如今的变电站同一电压等级、同一电气用途的设备基本上都是统一的尺寸和结构型式,具有标准化的特点,因此,本发明提出了上述基于元件库的变电站电磁场模拟方法。采用上述的变电站电磁场模拟方法,对建立的模拟变电站的电磁场进行计算,进而对实际变电站的电磁场进行仿真计算。并且由于采用了模型元件库的方式,避免了重复的变电站设备建模工作,提高了大型变电站电磁场仿真效率,实现了对变电站电磁环境进行简便、高效的仿真计算。

在其中一个实施例中,所述设备的特性为形状尺寸和电气属性。该电气属性即该设备的材料特性(如相对介电系数和相对磁导率),将不同设备的形状尺寸和电气属性等参数赋予各元件,以达到仿真的效果。

在其中一个实施例中,所述预定位置根据实际变电站内各设备的位置设置。可采用统计坐标等方式对变电站各设备进行位置的记录、统计。

在其中一个实施例中,所述空气层通过以下方式建立:建立三层空气层,内层空气层为将所有模型元件包裹,次外层空气层为内层空气层的1.3-1.7倍,最外层空气层为内层空气层的2.6-3.4倍。优选次外层空气层为内层空气层的1.5倍,最外层空气层为内层空气层的3倍。例如:变电站设备占据的空间大小为100m×100m×50m的长方体,那么最内层空气的大小可以设置为105m×105m×55m的长方体,只要将设备能全部包裹住即可,次外层的空气大小可以设置为150m×150m×75m的长方体,最外层空气的大小可以设置为300m×300m×150m的长方体。将空气层建立为多层,可以达到剖分尺寸逐层放大的效果,并能节省单元量,加快计算速度。

在其中一个实施例中,所述模型元件属性为金属或绝缘材料。体现模型元件的不同电学特性。

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