[发明专利]基于元件库的变电站电磁场模拟方法

说明书

技术领域

本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。