[发明专利]一种用于计算高压直流导线起晕场强的方法及系统

说明书

本发明公开了用于计算高压直流导线起晕场强的方法：确定计算高压直流导线合成电场的参数；计算高压直流导线的表面电场和周围的标称电场；确定利用电子崩头部电子数量计算表面电场的方法；确定不同海拔高度下的高压直流导线起晕场强的计算原理；根据Peek公式和不同海拔高度下的高压直流导线起晕场强的计算原理，拟合出导线半径与Q值的关系式；利用不同海拔高度下的高压直流导线起晕场强的计算原理和导线半径与Q值的关系式构建不同海拔高度下的高压直流导线起晕场强的理论计算方法，计算出电子崩头部电场、电子崩头部电子数量、电子崩长度、电子崩头部电子数量与表面电场的关系、导线半径与Q值的关系、不同海拔高度下的高压直流导线的起晕场强。

技术领域

本发明涉及高压直流输电技术领域，更具体地，涉及一种用于计算高压直流导线起晕场强的方法及系统。

背景技术

我国发电资源分布与用电负荷发展不平衡，高压直流输电线路在我国的能源优化配置中发挥重要作用。采用高压直流输电线路进行长距离输电会途经不同海拔的地区，在不同海拔的地区应对线路的几何结构参数应分别设计，使其具有较好的经济性。

高压直流输电线路的电磁环境已经成为影响线路建设和运行的重要技术问题，合成电场是该种线路电磁环境的一个重要参数，导线起晕场强、表面场强和标称电场共同决定了合成电场。导线的表面场强和标称电场的计算方法已经比较成熟，主要有优化模拟电荷法、镜像法、半解析法、有限元法与镜像法相结合的方法等。对于高压直流导线的起晕场强，目前主要采用Peek公式进行计算，Peek公式的采用非常广泛，它是一种经验公式，是根据试验结果总结出来的，目前还未在国内外文献上看到与其计算结果非常一致的理论计算方法的报道。

因此，需要提供一种不同海拔高度下高压直流导线起晕场强的理论计算方法，以更加深入地研究海拔、湿度、温度等大气因素对高压直流导线电晕放电的影响问题，以更好地预测不同海拔高度下高压直流线路的合成电场。

发明内容

本发明技术方案提出了一种用于计算高压直流导线起晕场强的方法和系统，以解决如何预测不同海拔高度下高压直流线路的合成电场的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于计算高压直流导线起晕场强的方法，所述方法包括：

确定计算高压直流导线合成电场的参数，所述参数包括：导线半径、导线高度、电压和海拔高度，并对所述参数进行赋值；

根据优化模拟电荷法计算所述高压直流导线的表面电场和周围的标称电场；

确定利用电子崩头部电子数量计算表面电场的方法；确定不同海拔高度下的所述高压直流导线起晕场强的计算原理；

根据Peek公式和不同海拔高度下的所述高压直流导线起晕场强的计算原理，拟合出所述导线半径与电子崩头部电子数量的关系式；

利用不同海拔高度下的所述高压直流导线起晕场强的计算原理和所述导线半径与电子崩头部电子数量的关系式构建不同海拔高度下的所述高压直流导线起晕场强的理论计算方法，计算出电子崩头部电场、所述电子崩头部电子数量、电子崩长度、所述电子崩头部电子数量与所述表面电场的关系、所述导线半径与所述电子崩头部电子数量的关系、所述不同海拔高度下的所述高压直流导线的起晕场强。

优选地，还包括：判断所述电子崩头部电子数量与所述表面电场的关系是否有效：

假设电子崩中电子都集中在电子崩头部的一个球体中，以l表示电子崩长度，在电场E中，电子崩中电子数量其中，r₁表示电极表面，α表示电离系数，η表示吸附系数，r₁+l表示电离层边界，在该边界处电离系数α等于吸附系数η，Q(l)表示电子崩中电子数量；

电子崩头部电子球体表面的电场其中，r是电子球的半径，e为电子电量，ε₀表示空气介电常数；