[发明专利]分裂导线表面场强分布计算方法及系统有效

专利信息
申请号: 201910918347.7 申请日: 2019-09-26
公开(公告)号: CN110738013B 公开(公告)日: 2023-04-07
发明(设计)人: 王华云;李琼;王文彬;蒙天骐;郭亮;邓才波;蔡木良;邓志祥 申请(专利权)人: 国网江西省电力有限公司电力科学研究院;国家电网有限公司
主分类号: G06F30/30 分类号: G06F30/30;G01R31/08
代理公司: 南昌贤达专利代理事务所(普通合伙) 36136 代理人: 吴小平
地址: 330000 江西省南昌市青山湖区民营科*** 国省代码: 江西;36
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摘要:
搜索关键词: 分裂 导线 表面 场强 分布 计算方法 系统
【权利要求书】:

1.一种分裂导线表面场强分布计算方法,其特征在于,包括:

将输电线路的分裂导线等效成单根的等效导线;

对等效导线按照弧垂悬链线方程进行分段,以获得若干个线电荷单元小段;

对每个线电荷单元小段采用模拟电荷法进行计算,以获得等效导线的表面场强;

根据等效导线的表面场强与分裂导线表面最大场强的等效关系计算分裂导线的表面场强分布;所述将输电线路的分裂导线等效成单根的等效导线的步骤具体包括:

采用一根圆柱形导线作为单根的等效导线以代替分裂导线进行分析,其中,等效导线的半径通过下式计算:

式中,R为分裂导线外接圆半径;n为分裂数;r为分裂子导线半径;所述对等效导线按照弧垂悬链线方程进行分段,以获得若干个线电荷单元小段的步骤具体包括:

当输电线路等高时,采用下式对抛物线进行解析:

式中,x,y为横纵坐标;f为导线弧垂;L为线路长度;H为挂点高度;

当给出档距两端点坐标(x1,y1),(x2,y2)时,即得线路长度L为:

令参数t∈[0,L],三维各点位置(x,y,z)采用以下二次函数计算:

2.根据权利要求1所述的分裂导线表面场强分布计算方法,其特征在于,所述对每个线电荷单元小段采用模拟电荷法进行计算的步骤具体包括:

任一个线电荷单元小段内线电荷密度恒定,A点表示线电荷单元小段上的任意一点,通过线电荷单元两端点P、Q的坐标得到该线电荷单元小段在坐标系下的参数方程,同时根据高斯定理,该线电荷单元小段在待测点B(x,y,z)所产生的电位用下式表示:

式中:L为线电荷单元小段的长度;

O=(X2-X1)2+(Y2-Y1)2+(Z2-Z1)2

P=-2((X2-X1)(x-X1)+(Y2-Y1)(y-Y1)+(Z2-Z1)(z-Z1));

Q=(x-X1)2+(y-Y1)2+(z-Z1)2

则线电荷单元小段在空间内任意点B(x,y,z)所产生的电位梯度分为z’、r两个方向:

B点的电场强度通过对线电荷单元小段进行角度积分求得:

式中:τ为电荷线密度;r为点B到线电荷单元小段的垂直距离;θ1和θ2分别是线电荷单元小段的两端点分别和B点的连线与z’轴形成的夹角;

通过在圆柱坐标系中计算出待测点B处的电场强度后,采用下式计算等效导线的表面场强,即三维直角坐标系下的幅值:

3.根据权利要求2所述的分裂导线表面场强分布计算方法,其特征在于,所述对每个线电荷单元小段采用模拟电荷法进行计算,以获得等效导线的表面场强的步骤中,对于每一个线电荷单元小段,在其以等效半径大小的圆周表面每隔一定的角度取点,采用模拟电荷法,取圆周内的场强最大值作为该小段的导线表面场强值。

4.根据权利要求3所述的分裂导线表面场强分布计算方法,其特征在于,所述根据等效导线的表面场强与分裂导线表面最大场强的等效关系计算分裂导线的表面场强分布的步骤具体包括:

采用下式计算分裂导线的表面场强分布:

式中:E max为分裂导线的最大表面场强;E maxeq为等效导线的最大表面场强;deq为导线等效半径;R为分裂导线外接圆半径;r为分裂子导线半径;n为导线分裂数。

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