基于MATLAB获取高压交流线路电场的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于MATLAB获取高压交流线路电场的方法及系统，属于高压交流输电技术领域，包括：一、录入数据；所述数据包括输电走廊信息、导线信息和采样点信息；二、检查数据；对数据进行检查，若检查结果正确，则执行三，否则执行一；三、计算高压交流输电线路空间电场；将导体划分为若干直线段，设各段上的导体电荷密度为常数，获得导体段的电荷密度；对于多档高压交流输电线路，获得高压交流输电线路空间电场；四、结果输出；通过图形和列表的方式显示采样线与采样面的电场强度交流、直流分量曲线和曲面图。本发明专利技术基于电荷积分方程的多档输电线路周期边界条件，获取高压交流线路电场，可提高输电线路周边电场的计算效率。

【技术实现步骤摘要】
基于MATLAB获取高压交流线路电场的方法及系统
本专利技术属于高压交流输电
，特别是涉及一种基于MATLAB获取高压交流线路电场的方法及系统。
技术介绍
众所周知，高压交流输电线路的电场计算和分析是输电线路电磁环境分析和评估的基础之一。从计算方法的角度，高压交流输电线路的电场计算并不是新问题，目前常见的计算方法包括基于微分方程求解的有限元法、有限差分法和基于积分方程求解的边界元方法、模拟电荷法和矩量法。针对高压输电线路结构和计算区域为半无限大空间的特点，基于积分方程求解的数值计算方法得到了广泛的应用。从计算的场景来看，假定线路为无穷长导体，忽略导体的端部效应，可采用二维模型简化分析和计算输电线路在空间产生的电场分布。若考虑输电线路的弧垂和高压交流输电线路存在转角、交叉跨越和并行的情况，此时无法简化为二维模型，应采用三维模型进行分析和求解空间电场。但是，在数值实现上，三维模型的计算量远大于二维模型，从计算时间和计算精度两方面考虑，需要对三维进行一定的简化，从而获得计算精度和计算时间的折衷。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种基于MATLAB获取高压交流线路电场的方法，基于电荷积分方程的多档输电线路周期边界条件，获取高压交流线路电场，可提高输电线路周边电场的计算效率。本专利技术的第一目的是提供一种基于MATLAB获取高压交流线路电场的方法，包括：S1、录入数据；所述数据包括输电走廊信息、导线信息和采样点信息；S2、检查数据；对所述数据进行检查，若检查结果正确，则执行S3，否则执行S1；S3、计算高压交流输电线路空间电场；具体为：将导体划分为若干直线段，设各段上的导体电荷密度为常数，通过下面公式获得导体段的电荷密度：对于多档高压交流输电线路，通过下面公式获得高压交流输电线路空间电场：其中：P(i)(j)表示第(i)部分和第(j)部分之间的电位系数,σ(0)为导体电荷线密度,金属导线表面电位为V0；S4、结果输出；通过图形和列表的方式显示采样线与采样面的电场强度交流、直流分量曲线和曲面图。优选地，录入输电走廊信息为：添加新的输电走廊，并对输电走廊的起点、延伸方向与档数、弧垂和是否使用周期边界条件进行基础参数设置，建立输电走廊坐标系。优选地，录入导线信息为：添加交流线路、直流线路、地线以及屏蔽线；输入导线信息的坐标系，导线信息的坐标系建立在与输电走廊垂直的切面上，其y轴垂直地面并通过输电走廊的中心，正方向竖直向上；局部坐标系的x轴与地面重合，其方向为输电走廊第一段延伸方向顺时针旋转90°。优选地，录入采样点信息为设置采样点坐标系。本专利技术的第二目的是提供一种基于MATLAB获取高压交流线路电场的系统；至少包括：输入模块；用于录入输电走廊信息、导线信息和采样点信息；检查模块，对输入模块录入的数据进行检查，若检查结果正确，则执行计算模块，否重新录入；计算模块，计算高压交流输电线路空间电场；具体为：将导体划分为若干直线段，设各段上的导体电荷密度为常数，通过下面公式获得导体段的电荷密度：对于多档高压交流输电线路，通过下面公式获得高压交流输电线路空间电场：其中：P(i)(j)表示第(i)部分和第(j)部分之间的电位系数,σ(0)为导体电荷线密度,金属导线表面电位为V0；结果输出模块；通过图形和列表的方式显示采样线与采样面的电场强度交流、直流分量曲线和曲面图。优选地，录入输电走廊信息为：添加新的输电走廊，并对输电走廊的起点、延伸方向与档数、弧垂和是否使用周期边界条件进行基础参数设置，建立输电走廊坐标系。优选地，录入导线信息为：添加交流线路、直流线路、地线以及屏蔽线；输入导线信息的坐标系，导线信息的坐标系建立在与输电走廊垂直的切面上，其y轴垂直地面并通过输电走廊的中心，正方向竖直向上；局部坐标系的x轴与地面重合，其方向为输电走廊第一段延伸方向顺时针旋转90°。优选地，录入采样点信息为设置采样点坐标系。本专利技术的第三目的是提供一种实现上述基于MATLAB获取高压交流线路电场的方法的信息数据处理终端。本专利技术的第四目的是提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的基于MATLAB获取高压交流线路电场的方法。本专利技术具有的优点和积极效果是：本专利技术以matlab作为工具，采用电荷模拟法来求解高压交流和高压直流输电线路附近的电磁场分布情况、周围悬浮导体的感应电压以及线路附近装设屏蔽网以后的电场分布情况。通过输入环境参数，并通过修改电位积分方程的格林函数，将输电线路周期结构的影响归并在一档线路之内，减少了待解未知数的个数。本专利技术可以通过模拟计算空间中任意一点的电场强度，对于一些难以到达的测量点位和需要大量重复的测量工作，减少了现场测量的工作量，提高了现场测试效率。附图说明图1是本专利技术优选实施例的流程图；图2为长直金属棒分段和坐标系统示意图；图3为长直导体棒各部分电荷分布示意图；图4为本专利技术优选实施例采样结果的曲线图；图5为本专利技术优选实施例采样结果的曲面图。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：请查阅图1至图5：一种基于MATLAB获取高压交流线路电场的方法，包括：S1、录入数据；所述数据包括输电走廊信息、导线信息和采样点信息；输入分为输电走廊信息输入、导线信息输入和采样点信息输入。在输电走廊信息输入模块添加新的输电走廊，点击添加输电走廊按钮，并对输电走廊的起点、延伸方向与档数、弧垂和是否使用周期边界条件进行基础参数设置，建立输电走廊坐标系。点击添加线路按钮，在导线信息输入模块添加交流线路、直流线路、地线以及屏蔽线。输入导线信息的坐标系，导线信息的坐标系建立在与输电走廊垂直的切面上，其y轴垂直地面并过输电走廊的中心，正方向竖直向上；局部坐标系的x轴与地面重重合，其方向为输电走廊第一段延伸方向顺时针旋转90°。S2、检查数据；对所述数据进行检查，若检查结果正确，则执行S3，否则执行S1；点击主界面中的“查看所有设置”按钮，查看弹出的列表框内的信息(包括输电走廊信息、导线位置与电气参数、采样区域信息)可以检查之前的输入是否有误。点击“显示输电走廊”按钮，即可将用户设定的所有输电走廊俯视图显示在图框内，不同输电走廊的颜色不同，并且有相应的文字标注。点击“显示导线挂点”并选择要查看的输电走廊，即可显示该输电走廊中所有导线的挂点示意图。其中交流线路用红色实心圆圈表示，直流线路用蓝色实心圆圈表示，地线与屏蔽线用黑色实心圆圈表示。在每一条线路旁边有相应的文字以及坐标标注。S3、计算高压交流输电线路空间电场；具体为：首先以单根导体的电荷周期边界条件的处理为例，说明计算的要点和步骤。然后，将此计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MATLAB获取高压交流线路电场的方法；其特征在于，包括如下步骤：/nS1、录入数据；所述数据包括输电走廊信息、导线信息和采样点信息；/nS2、检查数据；对所述数据进行检查，若检查结果正确，则执行S3，否则执行S1；/nS3、计算高压交流输电线路空间电场；具体为：/n将导体划分为若干直线段，设各段上的导体电荷密度为常数，通过下面公式获得导体段的电荷密度：/n

【技术特征摘要】
1.一种基于MATLAB获取高压交流线路电场的方法；其特征在于，包括如下步骤：
S1、录入数据；所述数据包括输电走廊信息、导线信息和采样点信息；
S2、检查数据；对所述数据进行检查，若检查结果正确，则执行S3，否则执行S1；
S3、计算高压交流输电线路空间电场；具体为：
将导体划分为若干直线段，设各段上的导体电荷密度为常数，通过下面公式获得导体段的电荷密度：



对于多档高压交流输电线路，通过下面公式获得高压交流输电线路空间电场：



其中：P(i)(j)表示第(i)部分和第(j)部分之间的电位系数,σ(0)为导体电荷线密度,金属导线表面电位为V0；
S4、结果输出；通过图形和列表的方式显示采样线与采样面的电场强度交流、直流分量曲线和曲面图。


2.根据权利要求1所述的基于MATLAB获取高压交流线路电场的方法，其特征在于，录入输电走廊信息为：添加新的输电走廊，并对输电走廊的起点、延伸方向与档数、弧垂和是否使用周期边界条件进行基础参数设置，建立输电走廊坐标系。


3.根据权利要求2所述的基于MATLAB获取高压交流线路电场的方法，其特征在于，录入导线信息为：添加交流线路、直流线路、地线以及屏蔽线；输入导线信息的坐标系，导线信息的坐标系建立在与输电走廊垂直的切面上，其y轴垂直地面并通过输电走廊的中心，正方向竖直向上；局部坐标系的x轴与地面重合，其方向为输电走廊第一段延伸方向顺时针旋转90°。


4.根据权利要求1所述的基于MATLAB获取高压交流线路电场的方法，其特征在于，录入采样点信息为设置采样点坐标系。


5.一种基于MATLAB获取高压交流线路电场的系统；其特征在于，至少包括：
输入模块；用于录入输电走廊信息、导线信息和采样点信...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑中原，姜玲，张佳成，于奔，赵鹏，苏展，于金山，郝春艳，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司电力科学研究院，国网天津市电力公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12