[发明专利]一种基于Ansys仿真的同塔双回线路电磁环境仿真系统

权利要求书

1.一种基于Ansys仿真的同塔双回线路电磁环境仿真系统，其特征在于，包括同塔双回线路仿真模块和人体仿真模块，其中：所述同塔双回线路仿真模块为仿真500kV、800kV混合组合的同塔双回路输电线路模型；所述人体仿真模块为仿真人体等效模型，并且通过与所述同塔双回线路仿真模块配合以模拟计算同塔双回线路仿真模块中悬垂直线塔周围的电场分布以及人体在悬垂直线塔上时周围的电场分布。

2.根据权利要求1所述的基于Ansys仿真的同塔双回线路电磁环境仿真系统，其特征在于，所述同塔双回线路仿真模块主要由悬垂直线塔模型、500kV输电线路模型、800kV输电线路模型和避雷线模型组成；

所述悬垂直线塔模型为S1048S-T0120-001^SZ29101悬垂直线塔模型，该悬垂直线塔模型为对称结构，模拟参数设置为：下回输电线路距地面54米，距悬垂直线塔对称轴7米，上回输电线路距地面70米，距悬垂直线塔对称轴10米；

所述500kV输电线路模型设置在悬垂直线塔模型的下回输电线路上，为四根排列成正方形的分裂导线；

所述800kV输电线路模型设置在悬垂直线塔模型的上回输电线路上，为六根排列成正六边形的分裂导线；

所述避雷线模型的设置位置参数为：距地面84米、距悬垂直线塔对称轴12米处，为单根导线。

3.根据权利要求1或2所述的基于Ansys仿真的同塔双回线路电磁环境仿真系统，其特征在于，所述人体仿真模块包括仿真人体等效模型的头部、颈部、腰部、腿部和手部；所述头部被看作是圆球；所述颈部是一个圆柱，直径为16厘米，高度为7厘米；所述腰部为半径16cm、高65cm的圆柱；所述腿部为半径10cm、高80cm的圆柱。

4.根据权利要求1所述的基于Ansys仿真的同塔双回线路电磁环境仿真系统，其特征在于，所述仿真系统模拟计算同塔双回线路仿真模块中悬垂直线塔周围的电场分布以及人体在悬垂直线塔上时周围的电场分布的方法包括以下步骤：

1)首先输入各模型的几何参数，包括输电线路的导线参数、杆塔的导体参数、线路的运行电压参数和避雷线的接地参数；模型的几何参数输入后，将模型区分为有限长线形状的导体，并取得导体运行相量电压列向量V；

2)通过静电场模型，实现导体运行相量电压列向量V与导体带电荷量列向量Q的求解：

FQ＝V

式中，F为模型线导体之间的静电场耦合矩阵；

F对角线上的元素表示导体段对自身的电位耦合，非对角线元素表示不同导体段之间的定位耦合；很明显，F是对称矩阵；

对于F对角线上的元素F_i,i，等于处于导体段轴线的细线段与处于导体表面的细线段之间的互感，计算表达式为：

式中，p为导体的等效半径；l为导体段的长度；ε为空气的介电常数；r为导体表面到导体轴线之间的距离；

如果导线为分裂导线，p的求解公式为：

式中，R₀为分裂导线外接圆的半径；N为导线的分裂数；b₀为分裂子导线的半径；

对于F非对角线上的元素F_i,j，根据电磁场理论，互感F_i,j的表达式为：

式中，θ_i,j为导体i和j之间的夹角，D表示两导体微段dl_i和dl_j间的距离；

3)求解1)、2)里的公式，得到导体带电荷量列向量Q；

4)根据每个带电导体携带的电荷求解空间的电位和电场分布；

5)检核检修人员的人身安全，提出相关的保护措施。