[发明专利]一种输电线路周围电磁环境并行计算方法和系统

权利要求书

1.一种输电线路周围电磁环境并行计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对输电线路周围物体进行结构划分，根据输电线路周围物体的几何形状将其划分为杆状类和块状类，将杆状类物体所带电荷离散为线电荷，将块状类物体所带电荷离散为面电荷；

S2、在同一坐标系下，分别建立输电导线及其周围物体的空间坐标；

S3、建立空间内任一点电位与空间内物体等效电荷密度的函数关系，空间内任一点电位为空间内全部物体所携带电荷对该点影响的叠加；

S4、选取多个位于电位边界的点作为匹配点，根据S3中建立的函数关系，列写所有匹配点位置的电位方程，形成方程组；

S5、将输电线路周围电磁环境按照区域特点分割为多个子区域单元，对每个子区域单元的电荷密度并行求解，得出空间内各物体的等效电荷密度；

S6、将S5得出的等效电荷密度带入S3所建立的函数关系，求解空间中任一点的电位值。

2.根据权利要求1所述的一种输电线路周围电磁环境并行计算方法，其特征在于，输电线路周围物体包括输电导线、接地构架、不接地构架和建筑物，按照S1将输电导线、接地构架、不接地构架所携带电荷离散为线电荷，将建筑物所携带电荷离散为面电荷。

3.根据权利要求1所述的一种输电线路周围电磁环境并行计算方法，其特征在于，S3中空间内任一点电位与空间内物体等效电荷密度的函数关系如下：

其中：N_B表示输电线路周围空间内建筑物总数；N_C表示输电线路周围空间内输电导线总数；N_G表示输电线路周围空间内接地构架总数；S_k表示建筑物表面；L_l表示输电导线表面；K_m表示接地构架表面；σ_k(P)表示建筑物表面的等效面电荷密度；τ_l(P)表示线路母线的等效线电荷密度；τ_m(P)表示接地构架的等效线电荷密度，表示空间内任一点P_i作为观察点时所对应的电位值，G(P,P_i)表示各物体等效电荷源点P和观察点P_i之间的格林函数。

4.根据权利要求3所述的一种输电线路周围电磁环境并行计算方法，其特征在于，根据大地的镜像作用，各物体等效电荷源点P和观察点P_i之间的格林函数为：

其中，ε₀为介电常数，r为各物体等效电荷源点P到观察点Pi的距离，r’为各物体等效电荷源点P的大地镜像点到观察点Pi的距离。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种输电线路周围电磁环境并行计算方法，其特征在于，S4中电位边界包括建筑物表面、输电导线表面和构架表面，落在电位边界的匹配点电位已知。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的一种输电线路周围电磁环境并行计算方法，其特征在于，对输电线路周围物体进行离散化，将输电线路导线和接地构架划分成若干线段，根据边界条件每段线段电荷视为常数；同时，将建筑物表面划分成若干网格，根据边界条件每个网格表面的电荷也视为常数，将匹配点位于任一线段和任一网格，即形成如下以电荷密度为未知量的代数方程组：

式中，Q_L表示母线和接地构架表面各单元电荷密度，其为由τ_l(P)和τ_m(P)构成的列向量；Q_S表示建筑物表面各单元的电荷密度，其为由σ_k(P)构成的列向量，K_BEM表示与面电荷相关的系数矩阵；K_CSM表示与线电荷相关的系数矩阵；0表示匹配点位于建筑物表面和接地构架表面时，其电位为0；V表示匹配点位于输电导线表面时，其电位为输电导线的额定电压。