[发明专利]变电站高压开关场工频电场三维分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力分析技术领域，尤其涉及一种变电站高压开关场工频电场三维分析方法。

背景技术

近年来，国内变电站数量正逐年增加，而变电站内不仅因为带电设备众多，结构复杂，而且电压等级高，负荷重，场强大，易形成电磁污染，因此需要加强控制。针对工频电磁环境问题,国际非电离辐射防护委员会1988年发布导则规定了工频场强的限值，世界各国也相继规定了自己的国家标准限值，我国在参照国际非电离辐射防护委员导则的同时结合国情制定了工频电场和工频磁场的限值，以工频电场4kV/m，工频磁场0.1mT作为居民区环保评价标准，以工频电场10kV/m，工频磁场0.5mT作为职业卫生评价标准。目前，国内针对输电线路的工频电场的仿真计算相对较多，而针对变电站的计算因为其结构复杂相对较少，因此，本领域技术人员有必要提出一种变电站高压开关场工频电场分析方式。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种变电站高压开关场工频电场三维分析方法，可以进行多种不同状况下的变电站高压开关场工频电场计算分析，可以为变电站电磁环境分析与研究提供技术参考。

本发明提供了一种变电站高压开关场工频电场三维分析方法，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。

进一步，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间的电位误差；

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。

进一步，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。

进一步，所述步骤b2中采用式：

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（包括架空导线和支柱）的电位系数矩阵，此矩阵为n＋m阶方阵。

进一步，所述步骤b3中的电位误差包括：绝对误差，或者，包括绝对误差和相对误差。

本发明的有益效果：

本发明实施例针对变电站复杂的三维特性建立变电站开关场简化模型，然后采用模拟电荷法，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，从而为变电站电磁环境分析与研究提供技术参考。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1是场源外点P₁的场量计算分析图。

图2是本发明提供的变电站高压开关场三维工频电场分析方法的实施例的流程示意图。

图3是分裂导线的等效示意图。

图4是对地电位计算图。

图5是计算值与实测值和对比图。

图6是500kV变电站开关场建模图。

具体实施方式

本发明实施例提出的变电站高压开关场工频电场三维仿真分析方法，是在变电站开关场简化的整体物理模型基础上，依据等效原理，将空间中连续分布的体电荷外的场强计算等效成对闭合边界面上的等效面电荷的面积分运算得到，如图1所示。

其中：其依据的电磁场数值计算方法是模拟电荷法。