直流输电线路邻近房屋平台合成电场计算方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种直流输电线路邻近房屋平台合成电场计算方法及系统，包括：确定每一种房屋平台简化模型内的模拟电荷布置方式，建立针对所有房屋平台简化模型的直流输电线路邻近房屋平台合成电场计算方法库；实测获取待测房屋平台基本尺寸参数以及房屋与输电线路相对位置；对待测房屋平台进行模型分割形成以平台为核心的房屋平台简化模型；根据构建的房屋平台简化模型，从计算方法库中调用与之匹配的计算方法对待测房屋平台处合成电场进行计算。本发明专利技术不仅可以计算以单一立方体为简化模型的房屋周围的合成电场，还可以利用多种典型房屋平台简化模型计算复杂房屋平台处合成电场。屋平台简化模型计算复杂房屋平台处合成电场。屋平台简化模型计算复杂房屋平台处合成电场。

【技术实现步骤摘要】
直流输电线路邻近房屋平台合成电场计算方法及系统


[0001]本专利技术是关于一种直流输电线路邻近房屋平台合成电场计算方法及系统，涉及高压直流输电领域。

技术介绍

[0002]随着我国越来越多的直流输电工程的开工建设，直流输电线路邻近存在民房、堤坝等建筑物的情况势必会时有发生，特别是在我国长三角和珠三角的东部经济发达地区，人口密集、建筑物多，这种情况更加突出。在环保意识增强的今天，人们越来越关注直流输电线路附近存在建筑物时周围的合成电场情况。
[0003]2020年5月，新的国家标准GB 39220
‑
2020《直流输电工程合成电场限值及其监测方法》(以下简称新国标)发布，该标准从2020年12月1日起开始实施。新国标明确规定，将建筑物外侧靠近直流输电工程侧，以及建筑物的阳台或用于居住、工作或学习的平台位置处作为合成电场监测点。在此之前，我国在直流输电线路设计过程中对合成电场限值要求仅针对房屋地面，而新国标GB 39220
‑
2020的合成电场限值针对房屋平台。因此，面对新国标的推行，需要对直流线路邻近房屋时房屋平台处的合成电场进行有效预测。
[0004]如要预测直流线路邻近房屋平台处合成电场，首先需要开展房屋平台模型的研究。长距离架空直流输电线路沿线房屋结构多变，单栋房屋可能是含有多个平台的复杂结构，多栋相邻建造的房屋可能形成结构复杂的密集房屋群。鉴于当前直流输电线路周围三维合成电场计算方法研究仍处于起步阶段，从工作量和时效性角度考虑暂时无法对每个复杂房屋分别建模然后进行研究。因此，迫切需要能够对直流输电线路邻近平台房屋合成电场进行预测的方法。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种能够准确预测高压直流输电线路邻近房屋平台时合成电场的直流输电线路邻近房屋平台合成电场计算方法及系统。
[0006]第一方面，本专利技术提供的一种直流输电线路邻近房屋平台合成电场计算方法，包括：
[0007]确定每一种房屋平台简化模型内的模拟电荷布置方式，建立针对所有房屋平台简化模型的直流输电线路邻近房屋平台合成电场计算方法库；
[0008]实测获取待测房屋平台基本尺寸参数以及房屋与输电线路相对位置；
[0009]对待测房屋平台进行模型分割形成以平台为核心的房屋平台简化模型；
[0010]根据构建的房屋平台简化模型，从计算方法库中调用与之匹配的计算方法对待测房屋平台处合成电场进行计算。
[0011]进一步地，房屋平台简化模型的构建，包括：
[0012]获取房屋平台信息；
[0013]基于平台信息建立平台模型；
[0014]根据平台与房屋的相对位置关系完成房屋平台的建模，得到房屋平台简化模型。
[0015]进一步地，房屋平台简化模型包括Model
‑
A、Model
‑
B、Model
‑
C、Model
‑
D和Model
‑
E；
[0016]当房屋本身屋顶部分设置有平台，则房屋平台的简化模型采用Model
‑
A，Model
‑
A为1个立方体的简化模型；当房屋四周附近设置有平台，则房屋平台的简化模型采用Model
‑
B、Model
‑
C、Model
‑
D或Model
‑
E，其中：
[0017]Model
‑
B为采用2个立方体组构成的简化模型，当平台周围前后左右只有1面紧邻房屋则采用Model
‑
B；
[0018]Model
‑
C为采用3个立方体组构成的简化模型，包括Model
‑
C
‑
1和Model
‑
C
‑
2，当平台周围前后左右若有2面紧邻房屋且位于不相邻的两侧则采用Model
‑
C
‑
1，当平台周围前后左右若有2面紧邻房屋且位于相邻的两侧则采用Model
‑
C
‑
2；
[0019]Model
‑
D为采用4个立方体组成的简化模型，当平台周围前后左右有3面紧邻房屋则采用Model
‑
D；
[0020]Model
‑
E为采用5个立方体组成的简化模型，当平台周围前后左右有四面紧邻房屋则采用Model
‑
E。
[0021]进一步地，确定每一种房屋平台简化模型内的模拟电荷布置方式，包括：
[0022]对于每一种房屋平台简化模型，分别确定导线内部以及房屋平台简化模型内部模拟线电荷和模拟点电荷的布置方式；
[0023]在导线内部，由m个模拟线电荷单元首尾相接组成每条离散线电荷，将n根离散线电荷离散地均匀布置在导线内部与导线同轴的圆柱面上；
[0024]对于不同的房屋平台简化模型，在组成简化模型的每一个立方体内设置模拟立方体，用等间距的水平线和垂线对该模拟立方体表面进行均匀划分、形成网格，在水平线和垂线的交点上放置模拟点电荷。
[0025]进一步地，建立针对所有房屋平台简化模型的直流输电线路邻近房屋平台合成电场计算方法库，包括：
[0026]根据模拟电荷布置方式形成电位系数矩阵，导出电位方程组，求解电位方程组，得到模拟线电荷单元端点位置的线电荷密度以及模拟点电荷的带电量，其中，电位方程组为：
[0027][0028]式中，N是模拟线电荷单元端点的总数；τ
j
是线电荷单元j端点处的线电荷密度，P
ij
为模拟线电荷j对场点i的电位系数，N
p
是模拟点电荷总数；q
j
是点电荷的带电量，P
ij
’
是模拟点电荷j对场点i的电位系数，M是导线表面匹配点总数；Mp是平台房屋表面匹配点总数；
[0029]对于每一种房屋平台简化模型，分别采用基于Deutsch假设的三维通量线法计算平台处合成电场，获得不同房屋平台简化模型的合成电场计算方库。
[0030]进一步地，获得不同房屋平台简化模型的合成电场计算方库，包括：
[0031]根据导线表面起晕场强和极导线内各子导线表面最大场强的平均值计算导线表面A
e
：
[0032][0033]其中，E
on
是导线的起晕场强，E
e
是极导线内各子导线表面最大场强的平均值；
[0034]计算经过平台上任意观测点P的电力线；
[0035]基于电场强度和电荷密度计算经过点P的电力线上的平均电荷密度ρ
m
；
[0036]基于极导线电压和起晕电压计算每一条电场线上的平均电荷密度ρ
mc
[0037]给定导线表面电荷密度的数值ρ
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流输电线路邻近房屋平台合成电场计算方法，其特征在于包括：确定每一种房屋平台简化模型内的模拟电荷布置方式，建立针对所有房屋平台简化模型的直流输电线路邻近房屋平台合成电场计算方法库；实测获取待测房屋平台基本尺寸参数以及房屋与输电线路相对位置；对待测房屋平台进行模型分割形成以平台为核心的房屋平台简化模型；根据构建的房屋平台简化模型，从计算方法库中调用与之匹配的计算方法对待测房屋平台处合成电场进行计算。2.根据权利要求1所述的直流输电线路邻近房屋平台合成电场计算方法，其特征在于，房屋平台简化模型的构建，包括：获取房屋平台信息；基于平台信息建立平台模型；根据平台与房屋的相对位置关系完成房屋平台的建模，得到房屋平台简化模型。3.根据权利要求2所述的直流输电线路邻近房屋平台合成电场计算方法，其特征在于，房屋平台简化模型包括Model
‑
A、Model
‑
B、Model
‑
C、Model
‑
D和Model
‑
E；当房屋本身屋顶部分设置有平台，则房屋平台的简化模型采用Model
‑
A，Model
‑
A为1个立方体的简化模型；当房屋附近设置有平台，则房屋平台的简化模型采用Model
‑
B、Model
‑
C、Model
‑
D或Model
‑
E，其中：Model
‑
B为采用2个立方体组构成的简化模型，当平台周围前后左右只有1面紧邻房屋则采用Model
‑
B；Model
‑
C为采用3个立方体组构成的简化模型，包括Model
‑
C
‑
1和Model
‑
C
‑
2，当平台周围前后左右若有2面紧邻房屋且位于不相邻的两侧则采用Model
‑
C
‑
1，当平台周围前后左右若有2面紧邻房屋且位于相邻的两侧则采用Model
‑
C
‑
2；Model
‑
D为采用4个立方体组成的简化模型，当平台周围前后左右有3面紧邻房屋则采用Model
‑
D；Model
‑
E为采用5个立方体组成的简化模型，当平台周围前后左右有四面紧邻房屋则采用Model
‑
E。4.根据权利要求1～3任一项所述的直流输电线路邻近房屋平台合成电场计算方法，其特征在于，确定每一种房屋平台简化模型内的模拟电荷布置方式，包括：对于每一种房屋平台简化模型，分别确定导线内部以及房屋平台简化模型内部模拟线电荷和模拟点电荷的布置方式；在导线内部，由m个模拟线电荷单元首尾相接组成每条离散线电荷，将n根离散线电荷离散地均匀布置在导线内部与导线同轴的圆柱面上；对于不同的房屋平台简化模型，在组成简化模型的每一个立方体内设置模拟立方体，用等间距的水平线和垂线对该模拟立方体表面进行均匀划分、形成网格，在水平线和垂线的交点上放置模拟点电荷。5.根据权利要求4所述的直流输电线路邻近房屋平台合成电场计算方法，其特征在于，建立针对所有房屋平台简化模型的直流输电线路邻近房屋平台合成电场计算方法库，包括：根据模拟电荷布置方式形成电位系数矩阵，导出电位方程组，求解电位方程组，得到模
拟线电荷单元端点位置的线电荷密度以及模拟点电荷的带电量，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭铭群，李本良，马晓倩，鲁俊，张林枫，刘培杰，李静波，卢飞，刘颢，
申请(专利权)人：国网经济技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：