[发明专利]基于电热耦合场模型的金具电场分布计算方法与装置

说明书

本发明涉及特高压电力系统领域，特别是基于电热耦合场模型的金具电场分布计算方法与装置。该方法根据对仿真模型的温度场分布结果把不同温度区域的电阻率进行区分，再根据电阻率重新赋予仿真模型每个温度区域的一个模拟材质，最终得到能够模拟温度场的仿真模型，再对该仿真模型进行电场分布计算，从而可以得到精准的电场分布结果，体现了温度对电场分布的影响，避免了将仿真模型中材质电阻率设为一致导致计算电场分布结果不准确的问题；使用该电场分布结果设计金具，设计出的金具能够较好的适应实际情况，提高了电网安全。

技术领域

本发明涉及特高压电力系统领域，特别是基于电热耦合场模型的金具电场分布计算方法与装置。

背景技术

特高压换流站金具设计中，为了降低试制成本，通常采用仿真分析的方法对设计进行初步验证，从而发现设计中的不足，进行改进，优化后再进行样机投制，试验验证，这样可以有效地降低设计成本。

常规的电场仿真分析，直接将金具作为均匀材质进行仿真。虽然金具本身确实是均匀材质，但是在特高压下，例如±1100kV电压，局部电场强度达到了深度饱和的状态，均匀材质表现出不同的温度，而不同的温度又会对材料的电阻率产生影响，进而对电场分布产生影响。因此，在特高压情况下，采用常规电场分析方法，得到的电场分布结果是很不精确的，与实际情况有很大差别。采用不精确的电场分布结果设计金具，设计出的金具也难以适合实际情况，使用这种金具可能出现放电等现象，影响电网安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电热耦合场模型的金具电场分布计算方法与装置，用以解决现有技术对金具电场分布计算不准确的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于电热耦合场模型的金具电场分布计算方法，包括以下步骤：

1)构建金具仿真模型，所述金具仿真模型包括固体部分和周围空气，根据材质特性与电阻率的对应关系，对金具仿真模型中固体部分和周围空气分别赋予初始电阻率，并通过电磁-热-流耦合计算得到金具周围的温度场分布；

2)根据温度差异将所述温度场分为不同的温度区域，计算出温度区域对应的电阻率，并将每个温度区域赋予对应其电阻率的模拟材质；

3)对赋予模拟材质的仿真模型再进行电磁-热-流耦合计算，得到当前温度场分布；

4)将当前温度场分布与前一温度场分布比对；

5)若两者温度相差大于设定温度阈值，则重复步骤2)、步骤3)、步骤4)，直至相邻两次温度相差小于设定温度阈值；

6)若两者温度相差小于设定温度阈值，则对赋予模拟材质的仿真模型进行电场分布计算，并输出电场分布结果。

有益效果是，根据对仿真模型的温度场分布结果把不同温度区域的电阻率进行区分，再根据电阻率重新赋予仿真模型每个温度区域的一个模拟材质，最终得到能够模拟温度场的仿真模型，再对该仿真模型进行电场分布计算，从而可以得到精准的电场分布结果，体现了温度对电场分布的影响，避免了将仿真模型中材质电阻率设为一致导致计算电场分布结果不准确的问题；使用该电场分布结果设计金具，设计出的金具能够较好的适应实际情况，提高了电网安全。

进一步地，所述的当前温度场分布与前一温度场分布比对包括：对温度场中所有点进行一一比对；若任一相同点温度相差大于设定温度阈值，则仅对该点重新赋予模拟材质。仅对不满足条件的点所在的温度区域进行重新赋予材质，相对同时改变多个温度区域的材质而言更容易控制，减少变量数量可以尽快的模拟得到满足条件的结果。

进一步地，相同材质下，根据标定的温度与电阻率的对应关系计算出温度区域对应的电阻率，其中，标定的温度与电阻率的对应关系为采用试验数据并经过拟合得到。通过试验数据并拟合得到对应关系，能够提高电场分布结果准确度，同时直接调用该关系可以提高电场分布计算的效率。