一种计及建筑物材料的离子流场计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种计及建筑物材料的离子流场计算方法及装置。其中，方法包括：在导线起晕的情况下，建立考虑建筑材料的离子流场计算模型，并设定建筑物边界的电压分布预估值；利用离子流场计算模型，确定正、负导线表面的最大场强，并根据正、负导线表面的最大场强以及正、负导线起晕场强，确定建筑物边界的离子流密度分布；根据建筑物边界的离子流密度分布，利用电流场计算模型确定建筑物内部的电场强度分布，并根据建筑物内部的电场强度分布确定建筑物边界的电压分布计算值；根据电压分布预估值和电压分布计算值，确定建筑物边界的电压分布值；根据建筑物边界的电压分布值，并利用离子流场计算模型，确定考虑材料的建筑物上方离子流场分布。离子流场分布。离子流场分布。

【技术实现步骤摘要】
一种计及建筑物材料的离子流场计算方法及装置


[0001]本专利技术涉及直流离子流场计算领域，并且更具体地，涉及一种计及建筑物材料的离子流场计算方法及装置。

技术介绍

[0002]特高压是指电压等级在交流1000千伏及以上和直流
±
800千伏及以上的输电技术，具有输送容量大、距离远、效率高和损耗低等技术优势。截至2022年3月，国家电网建成投运“十四交十三直”27项特高压工程，核准、在建“两交两直”4项特高压工程。在运在建31项特高压输电工程线路长度达到4.1万千米，变电(换流)容量超过4.5亿千伏安(千瓦)。在具备上述技术优势的同时，特高压交流、直流输电工程也会在线路周围产生电磁环境问题。特高压直流输电线路周围电磁环境的关键因子之一便是直流离子流场，有效地预测直流离子流场对于控制直流输电线路周围的电磁环境问题，保证输变电工程沿线居民生活区的电磁环境友好，具有重要的现实意义。
[0003]由于输电走廊有限，特高压直流输电线路不可避免地靠近人口密集区域，居民的民房平台、阳台等区域常常作为电磁环境敏感点，是环境评价的关键对象。平台、阳台等敏感点由于场域畸变和建筑物材料等因素，容易出现离子流场超标的现象，这可能会引起公众担忧、恐慌及投诉，不利于“环境友好型”电网建设。建筑物材料多样，各个地区也有所不同，然而现有算法普遍不考虑建筑物材料特性，仅将其直接接地处理，离子流场的计算结果存在偏差。因此，基于现有的离子流场计算方法得到的离子流场计算结果准确性差。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的离子流场计算结果准确性差的技术问题，本专利技术提供一种计及建筑物材料的离子流场计算方法及装置。
[0005]根据本专利技术的一个方面，提供了一种计及建筑物材料的离子流场计算方法，包括：
[0006]在基于预设的规则判断导线起晕的情况下，建立考虑建筑材料的离子流场计算模型，并设定建筑物边界的电压分布预估值；
[0007]利用离子流场计算模型，确定正、负导线表面的最大场强，并根据正、负导线表面的最大场强以及正、负导线起晕场强，确定建筑物边界的离子流密度分布；
[0008]根据建筑物边界的离子流密度分布，利用电流场计算模型确定建筑物内部的电场强度分布，并根据建筑物内部的电场强度分布确定建筑物边界的电压分布计算值；
[0009]根据电压分布预估值和电压分布计算值，确定建筑物边界的电压分布值；
[0010]根据建筑物边界的电压分布值，并利用离子流场计算模型，确定考虑材料的建筑物上方离子流场分布。
[0011]可选地，该方法还包括通过以下操作步骤判断导线是否起晕：
[0012]确定正、负导线表面的标称场强以及正、负导线起晕场强；
[0013]将正导线表面的标称场强与正导线起晕场强进行比较，将负导线表面的标称场强
与负导线起晕场强进行比较；
[0014]当正导线表面的标称场强大于正导线起晕场强并且负导线表面的标称场强大于负导线起晕场强时，判定导线起晕，否则导线不起晕。
[0015]可选地，确定正、负导线表面的标称场强以及正、负导线起晕场强，包括：
[0016]建立高压输电线路的标称电场计算模型；
[0017]利用标称电场计算模型和镜像法，确定正、负导线表面的标称场强；
[0018]利用预设的公式，确定正、负导线起晕场强。
[0019]可选地，利用离子流场计算模型，确定正、负导线表面的最大场强，包括：
[0020]设定正、负导线表面的电荷密度初值；
[0021]利用离子流场计算模型以及有限元法，基于正、负导线表面的电荷密度初值，预估空气场域的电荷密度分布初值，进而确定空气场域的电场强度分布；
[0022]利用离子流场计算模型以及上流元法，基于空气场域的电场强度分布，确定空气场域的电荷密度更新值；
[0023]根据空气场域中电荷密度初值和电荷密度更新值，判断空气场域的电荷密度分布是否稳定；
[0024]在空气场域的电荷密度分布稳定的情况下，利用离子流场计算模型，确定正、负导线表面的最大场强。
[0025]可选地，该方法还包括：
[0026]在空气场域电荷密度分布不满足误差限值的情况下，将电荷密度分布更新值设定为空气场域新的电荷密度分布初值；
[0027]利用离子流场计算模型以及有限元法，基于重新设定的空气场域的电荷密度分布初值，重新计算空气场域的电场强度分布；
[0028]利用离子流场计算模型以及上流元法，基于重新确定的空气场域的电场强度分布，重新确定空气场域的电荷密度更新值，直至空气场域的电荷密度分布稳定。
[0029]可选地，根据正、负导线表面的最大场强以及正、负导线起晕场强，确定建筑物边界的离子流密度分布，包括：
[0030]将正导线表面的最大场强与正导线起晕场强进行比较，将负导线表面的最大场强与负导线起晕场强进行比较；
[0031]在正导线表面的最大场强与正导线起晕场强之间的差值以及负导线表面的最大场强与负导线起晕场强之间的差值均小于预设阈值的情况下，利用离子流场计算模型，并基于空气场域电荷密度分布，获得建筑物边界的电场强度分布，进而确定建筑物边界的离子流密度分布。
[0032]可选地，根据建筑物边界的离子流密度分布，利用离子流场计算模型确定建筑物内部的电场强度分布，包括：
[0033]根据建筑物边界的离子流密度分布以及欧姆定律，确定建筑物边界的电场强度；
[0034]根据建筑物边界的电场强度，利用电流场计算模型以及有限元法，确定建筑物内部的电场强度分布。
[0035]可选地，根据建筑物内部的电场强度分布确定建筑物边界的电压分布计算值，包括：
[0036]利用电流场计算模型，基于建筑物内部的电场强度分布，确定建筑物边界的电压分布计算值。
[0037]可选地，根据电压分布预估值和电压分布计算值，确定建筑物边界的电压分布值，包括：
[0038]判断电压分布预估值和电压分布计算值之间的差值是否小于预设误差值；
[0039]在电压分布预估值和电压分布计算值之间的差值小于预设误差值时，将电压分布预估值确定为建筑物边界的电压分布值；
[0040]在电压分布预估值和电压分布计算值之间的差值不小于预设误差值时，对电压分布预估值进行修正，并重复计算，直至电压分布预估值和电压分布计算值之间的差值小于预设误差值。
[0041]可选地，根据建筑物边界的电压分布值，并利用离子流场计算模型，确定考虑材料的建筑物上方离子流场分布，包括：
[0042]利用离子流场计算模型，基于建筑物边界的电位值，确定考虑材料的建筑物上方离子流场分布。
[0043]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种计及建筑物材料的离子流场计算装置，包括：
[0044]模型建立及预估值设定模块，用于在基于预设的规则判断导线起晕的情况下，建立考虑建筑材料的离子流场计算模型，并设定建筑物边界的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及建筑物材料的离子流场计算方法，其特征在于，包括：在基于预设的规则判断导线起晕的情况下，建立考虑建筑材料的离子流场计算模型，并设定建筑物边界的电压分布预估值；利用离子流场计算模型，确定正、负导线表面的最大场强，并根据正、负导线表面的最大场强以及正、负导线起晕场强，确定建筑物边界的离子流密度分布；根据建筑物边界的离子流密度分布，利用电流场计算模型确定建筑物内部的电场强度分布，并根据建筑物内部的电场强度分布确定建筑物边界的电压分布计算值；根据电压分布预估值和电压分布计算值，确定建筑物边界的电压分布值；根据建筑物边界的电压分布值，并利用离子流场计算模型，确定考虑材料的建筑物上方离子流场分布。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括通过以下操作步骤判断导线是否起晕：确定正、负导线表面的标称场强以及正、负导线起晕场强；将正导线表面的标称场强与正导线起晕场强进行比较，将负导线表面的标称场强与负导线起晕场强进行比较；当正导线表面的标称场强大于正导线起晕场强并且负导线表面的标称场强大于负导线起晕场强时，判定导线起晕，否则导线不起晕。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定正、负导线表面的标称场强以及正、负导线起晕场强，包括：建立高压输电线路的标称电场计算模型；利用标称电场计算模型和镜像法，确定正、负导线表面的标称场强；利用预设的公式，确定正、负导线起晕场强。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用离子流场计算模型，确定正、负导线表面的最大场强，包括：设定正、负导线表面的电荷密度初值；利用离子流场计算模型以及有限元法，基于正、负导线表面的电荷密度初值，预估空气场域的电荷密度分布初值，进而确定空气场域的电场强度分布；利用离子流场计算模型以及上流元法，基于空气场域的电场强度分布，确定空气场域的电荷密度更新值；根据空气场域中电荷密度初值和电荷密度更新值，判断空气场域的电荷密度分布是否稳定；在空气场域的电荷密度分布稳定的情况下，利用离子流场计算模型，确定正、负导线表面的最大场强。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：在空气场域电荷密度分布不满足误差限值的情况下，将电荷密度分布更新值设定为空气场域新的电荷密度分布初值；利用离子流场计算模型以及有限元法，基于重新设定的空气场域的电荷密度分布初值，重新计算空气场域的电场强度分布；利用离子流场计算模型以及上流元法，基于重新确定的空气场域的电场强度分布，重
新确定空气场域的电荷密度更新值，直至空气场域的电荷密度分布稳定。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据正、负导线表面的最大场强以及正、负导线起晕场强，确定建筑物边界的离子流密度分布，包括：将正导线表面的最大场强与正导线起晕场强进行比较，将负导线表面的最大场强与负导线起晕场强进行比较；在正导线表面的最大场强与正导线起晕场强之间的差值以及负导线表面的最大场强与负导线起晕场强之间的差值均小于预设阈值的情况下，利用离子流场计算模型，并基于空气场域电荷密度分布，获得建筑物边界的电场强度分布，进而确定建筑物边界的离子流密度分布。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据建筑物边界的离子流密度分布，利用电流场计算模型确定建筑物内部的电场强度分布，包括：根据建筑物边界的离子流密度分布以及欧姆定律，确定建筑物边界的电场强度；根据建筑物边界的电场强度，利用电流场计算模型以及有限元法，确定建筑物内部的电场强度分布。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据建筑物内部的电场强度分布确定建筑物边界的电压分布计算值，包括：利用电流场计算模型，基于建筑物内部的电场强度分布，确定建筑物边界的电压分布计算值。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据电压分布预估值和电压分布计算值，确定建筑物边界的电压分布值，包括：判断电压分布预估值和电...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐吉来，万保权，张建功，干喆渊，刘洋，许洪华，路遥，张业茂，刘兴发，谢辉春，贺伟，廖正海，王延召，倪园，李妮，赵军，滕子涵，祁鹏，鲁浩男，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：