[发明专利]基于分区域模拟电荷法的复杂场景工频电场计算方法

说明书

本发明提供一种可高效、准确的计算出复杂场景中输变电系统的工频电场的方法。基于分区域模拟电荷法的复杂场景工频电场计算方法，包括以下内容：a、建模，根据待计算工频电场强度的实际空间区域建立三维模型；b、区域划分，将三维模型划分为若干个子模型区域；c、虚拟边界的设置，为子模型区域分别设置虚拟边界，其中，两两相邻的子模型区域的虚拟边界相互交叉；d、确定每一个子模型区域虚拟边界的电位趋近值；e、根据每一个子模型区域虚拟边界的电位趋近值，确定每一个子模型区域中的模拟电荷值；f、根据确定的模拟电荷值，计算每一个子模型区域中的工频电场强度。本发明通过仿真实验，验证了本计算方法的高效性和可靠性，可以为输变电系统复杂场景下的工频电场的计算与研究提供技术参考。

技术领域

本发明涉及电场分析技术领域，尤其涉及基于分区域模拟电荷法的复杂场景工频电场计算方法。

背景技术

电厂向电网输电，将低电压升高进行远距离输电，同样的功率电压越高电流越小，电流小在线路上的损耗小。因此在电流输送的过程中需要多次变电，我们把此过程中电流的输送称为输变电。输变电系统主要包括两个部分，高压输电线路以及变电站。随着高压输电线路电压等级的不断提高，输变电系统产生的工频电场(工频电场指按50Hz或60Hz随时间正弦变化的电荷产生的电场)已成为环境保护领域不可忽视的问题，因此，对于输变电系统中工频电场的计算非常重要。

目前，输变电系统中工频电场的计算应用比较广泛的是模拟电荷法，模拟电荷法具有原理简单、未知量少、求解速度快、准确度高等特点。但在很多情况下，输变电系统周围环境比较复杂，如高压输电线路周围存在树木、建筑物或者车辆等，此种情况下运用模拟电荷法计算复杂三维模型时会存在计算量庞大，甚至因计算量超过计算机内存而无法计算的问题。因此，有必要研究一种即使在复杂环境下，也不会受计算机内存不足的限制，计算机也能够高效、准确的计算出输变电系统的工频电场的方法。

发明内容

本发明提供一种可高效、准确的计算出复杂场景中输变电系统的工频电场的方法。

本发明的方案如下：

基于分区域模拟电荷法的复杂场景工频电场计算方法，包括以下内容：

a、建模，根据待计算工频电场强度的实际空间区域建立三维模型；

b、区域划分，将三维模型划分为若干个子模型区域；

c、虚拟边界的设置，为子模型区域分别设置虚拟边界，其中，两两相邻的子模型区域的虚拟边界相互交叉；

d、确定每一个子模型区域虚拟边界的电位趋近值；

e、根据每一个子模型区域虚拟边界的电位趋近值，确定每一个子模型区域中的模拟电荷值；

f、根据确定的模拟电荷值，计算每一个子模型区域中的工频电场强度，每个子模型区域的工频电场强度即表征了整个空间区域的电场强度。

优选地，在步骤a中，建模时，将输电线等效成圆柱形，建筑物等效成长方体，树木的树干等效成圆柱体，树冠等效成圆锥体或半球体，车辆等效成长方体。

优选地，在步骤a中，输电线模拟电荷采用线电荷，建筑物、树木、车辆的模拟电荷采用点电荷。

优选地，在步骤d和步骤e中，采用模拟电荷法和交替法确定每一个子模型区域虚拟边界的电位趋近值以及每一个子模型区域中的模拟电荷值。

优选地，在步骤d中，确定每一个子模型区域虚拟边界的电位趋近值的方法是：

d1、给定其中一个子模型区域Ω_n的虚拟边界Γ_n’的初始电位值在该子模型区域Ω_n上，根据模拟电荷法公式，计算该子模型区域Ω_n的模拟电荷Cm_Ωn；