[发明专利]一种任意分裂直流线路导线表面电场的计算方法及系统

说明书

本发明公开了一种任意分裂直流线路导线表面电场的计算方法，包括：在任意分裂直流线路导线位置处建立等效平行线电荷系统模型，使得所述等效平行线电荷系统模型产生的电场能够等效代替所述任意分裂直流线路导线的电场；利用各等效线电荷与所述任意分裂直流线路导线表面任一点的距离计算所述任意分裂直流线路导线等效的线电荷密度与导线表面电位的关系；计算所述任意分裂直流线路导线的任一子导线上任一点的电场强度与等效的线电荷密度的关系；以及利用所述任意分裂直流线路导线等效的线电荷密度与导线表面电位的关系以及电场强度与等效的线电荷密度的关系，利用已知的导线表面电位，计算所述任意分裂直流线路的导线的最大表面电场强度。

技术领域

本发明涉及电力领域中电场强度研究领域，并且更具体地，涉及一种任意分裂直流线路导线表面电场的计算方法及系统。

背景技术

为了满足经济社会可持续发展用电需求，建设以高压、特高压电网为核心的加强电网已成为电力建设的战略目标。在采用长距离、大容量输电时，特高压输电能够有效的节省线路走路，有助于改善网络结构，建设输电瓶颈和实现大范围的资源优化配置，经济和社会效益十分明显。

随着特高压直流输电工程电压等级的提高，导线表面电场强度增大，当达到空气的临界电场强度值时，在导线周围的空气中就会产生电晕放电，电晕放电可使输电线路的功率损耗增大，还会导致一系列的环境问题，包括引发地电场效应、离子流、无线电干扰和可听噪声等。特高压直流输电线路的电磁环境问题是特高压直流输电线路设计、建设和运行中必须考虑的重大技术问题。它与输电线路的电晕特性直接相关。考虑到经济性，输电线路通常设计成在正常运行电压下允许有一定程度的电晕放电。电晕放电将产生可听噪声、无线电干扰和电晕损耗等，对环境和运行会造成一定的影响。直流线路电晕放电的严重程度直接由导线表面电晕起始场强和导线表面场强决定，特别是和导线表面最大场强有关，因为场强最大处正是电晕放电最为活跃的地方。另外导线直径、分裂数和分裂间距对合成场强的影响是通过改变导线表面场强来实现的，所以计算导线表面电场强度，尤其是最大电场强度对计算输电线路电晕损耗，减少对环境影响有着重要作用。

为使导线表面电压较高时，导线表面的电场强度减小不致产生电晕放电，将每相导线分裂为直径较小的几根导线。工程中一般采用多分裂导线，降低导线周围的电场强度来解决由电晕引起的电能损失和环境问题。目前工程中用于计算分裂导线表面电场强度的方法主要有有限元法、逐次镜像法、优化模拟电荷法和马克特—门格尔法等。有限元法由于输电线路导线周围电场计算场域范围广，在电磁场计算中，剖分程度影响计算精度；马克特一门格尔法将分裂导线作为一根孤立导线来近似等效,这种等效是力求等效前后导线表面的最大电场强度值相等,而不能反映分裂导线中每根子导线表面电场的大小和分布不同这一实际情况。目前尚没有一种通用的方法能够对任意分裂直流线路的导线表面电场进行快速计算。

发明内容

本发明提供了一种任意分裂直流线路导线表面电场的计算方法及系统，以解决对任意分裂直流线路导线表面电场进行快速计算的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种任意分裂直流线路导线表面电场的计算方法，所述方法包括：

在任意分裂直流线路导线位置处建立等效平行线电荷系统模型，使得所述等效平行线电荷系统模型产生的电场能够等效代替所述任意分裂直流线路导线的电场；

利用各等效线电荷与所述任意分裂直流线路导线表面任一点的距离计算所述任意分裂直流线路导线等效的线电荷密度与导线表面电位的关系；

计算所述任意分裂直流线路导线的任一子导线上任一点的表面电场强度，并利用等效的线电荷与所述任一点的距离，计算所述任意分裂直流线路导线的任一子导线上任一点的电场强度与等效的线电荷密度的关系；以及