一种高海拔直流输电线路地面合成电场计算方法技术

本发明专利技术提供了一种高海拔直流输电线路地面合成电场计算方法，包括步骤1：计算零海拔下的导线表面起晕电场强度E0；步骤2：计算高海拔下的导线表面起晕电场强度Eh；步骤3：依据导线表面起晕电场强度Eh，利用低海拔的地面合成电场计算方法计算高海拔直流线路地面合成电场。与现有技术相比，本发明专利技术提供的一种高海拔直流输电线路地面合成电场计算方法，计算得到的高海拔直流线路地面合成电场结果与其实际测试结果更加吻合，能够更好的满足在高海拔地区建设输电线路时的环境保护要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及直流输电
，具体涉及一种高海拔直流输电线路地面合成电场计算方法。
技术介绍
近年来，我国直流输电技术发展迅速，电压等级已涵盖±400kV～±800kV。但我国地域辽阔，西部主要为高海拔地区，海拔高于1000m的山地和高原超过全国土地总面积的一半。由于水能、煤炭、风能等一次能源主要分布于西部高海拔地区，发展直流输电不可避免要面临高海拔问题。海拔增加，空气密度降低，空气分子间的自由行程增大，使电子更容易获得足够的动能引发导线表面电晕放电，导致高海拔地区的直流线路地面合成电场水平比低海拔地区的大。但由于高海拔与低海拔地区执行同样的环境保护标准，因此在高海拔地区建设直流线路，必须采取相应措施以保证地面合成电场满足环保限值要求，这就要求对高海拔地区直流输电线路合成电场有一个较为准确的预测。目前零海拔下的直流线路地面合成电场计算方法主要包括基于Deutsch假设的计算方法、有限元法和有限差分法等，但上述方法均涉及到导线表面起晕电场强度的取值问题。目前计算直流线路导线起晕场强普遍采用皮克(PEEK)公式，但该公式需要用到导线表面粗糙系数m，而该系数较难准确测量，在实际计算中一般凭借经验假设，因此导致导线起晕场强与实际情况差异很大，进而使直流线路地面合成电场计算结果与实际测量结果差别较大。在高海拔直流线路地面合成电场计算方法方面，虽然有研究人员在高海拔开展了直流地面合成电场的测试或试验工作，获得了个别海拔下直流线路地面合成电场的水平和分布规律，但未总结出一套行之有效的高海拔直流地面合成电场计算方法。直流线路地面合成电场的大小不仅关系到环境保护，更决定直流线路导线型式和线路对地高度，进而决定输电线路工程投资，因此，需要提供一种高海拔直流输电线路地面合成电场计算方法，从而能够开展不同海拔高度下的直流线路地面合成电场试验研究。
技术实现思路
为了满足现有技术的需要，本专利技术提供了一种高海拔直流输电线路地面合成电场计算方法。本专利技术的技术方案是：所述方法包括：步骤1：计算零海拔下的导线表面起晕电场强度E0；步骤2：依据所述电场强度E0计算高海拔下的导线表面起晕电场强度Eh；步骤3：将所述电场强度Eh作为低海拔下导线表面起晕电场强度Es的边界条件，利用低海拔的地面合成电场计算方法计算高海拔直流线路地面合成电场的电场强度E'h。本专利技术提供的一个优选实施例为：所述零海拔下的导线表面起晕电场强度E0的计算公式为：E0＝f(Req)·E'0 (1)其中，E'0为零海拔下的基准导线的表面起晕电场强度，f(Req)为导线修正系数；Req为测试导线的电气等效半径，R'eq为所述基准导线的电气等效半径。本专利技术提供的一个优选实施例为：所述电气等效半径Req的计算公式为： R e q = R n · r R n - - - ( 2 ) ]]>其中，R为测试导线的线束半径，n为测试导线中子导线的根数，r为所述子导线的半径。本专利技术提供的一个优选实施例为：所述高海拔下的导线表面起晕电场强度Eh的计算公式为：Eh＝E0(1-kh) (3)其中，h为海拔高度，k为导线表面起晕电场强度海拔修正系数。本专利技术提供的一个优选实施例为：所述步骤3中计算高海拔直流线路地面合成电场包括：步骤31：设定空间各点的电荷密度初始值ρ；步骤32：采用通量线法或者有限元法计算空间各点的电位和电场强度；步骤33：依据所述空间各点的电位和电场强度E计算空间各点的电荷密度实际值ρ'；步骤34：判断所述边界条件和空间各点的电荷密度实际值ρ'是否满足收敛条件：若满足，则依据所述空间各点的电荷密度实际值ρ'计算所述电场强度E'h；若不满足，则修正所述空间各点的电荷密度初始值ρ，并将所述电荷密度实际值ρ'赋值到空间各点的电荷密度初始值ρ，返回步骤32。本专利技术提供的一个优选实施例为：所述收敛条件包括：所述边界条件的收敛条件为所述空间各点的电荷密度实际值ρ'的收敛条件为其中，ρn为第n次计算过程中的电荷密度实际值ρ'的值，ρn+1为第n+1次计算过程中的电荷密度实际值ρ'的值，ε和ε'均为常数。与最接近的现有技术相比，本专利技术的优异效果是：本专利技术提供的一种高海拔直流输电线路地面合成电场计算方法，适用的导线型式范围更广、更具有普适性，且利用该方法得到的高海拔直流线路地面合成电场计算结果与其实际测试结果更加吻合，能够更好的满足在高海拔崎岖建设输电线路时的环境保护要求。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步说明。图1：本专利技术实施例中一种高海拔直流输电线路地面合成电场计算方法流程图；图2：本专利技术实施例中导线表面起晕场强与海拔高度之间的关系曲线图；图3：本专利技术实施例中海拔50m时直流地面合成电场横向分布曲线与实际测量结构对比图；图4：本专利技术实施例中海拔4300m时直流地面合成电场横向分布曲线与实际测量结构对比图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术提供的一种高海拔直流输电线路地面合成电场计算方法，针对高海拔地区高压直流输电线路地面合成电场预测问题，可方便准备地计算高海拔高压直流线路的地面合成电场水平。图1为本专利技术实施例中高海拔直流输电线路地面合成电场计算方法流程图，如图所示，本实施例中高海拔直流输电线路地面合成电场计算方法包括下述步骤：步骤S101：计算零海拔下的导线表面起晕电场强度E0。本实施例中零海拔下的导线表面起晕电场强度E0的计算公式为：E0＝f(Req)·E'0 (1)其中，E'0为零海拔下的基准导线的表面起晕电场强度；f(Req)为导线修正系数，与导线的电气等效半径Req有关，即：Req为测试导线的电气等效半径，R'eq为基准导线的电气等效半径。本实施例中基准导线的电气等效半径R'eq通过对零海拔下直流线路地面合成电场试验结果进行反推计算得到，R'eq＝18.14cm，E'0＝18kV/cm。电气等效半径Req的计算公式为： R e q = R n · r R n - - - ( 2 ) ]]>其中，R为测试导线的线束半径，n为测试导线中子导线的根数，r为子导线的半径。步骤S102：依据电场强度E0计算高海拔下的导线表面起晕电场强度Eh。图2为本实施例中导线表面起晕场强与海拔高度之间的关系曲线图，如图所示，本实施例中高海拔下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高海拔直流输电线路地面合成电场计算方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：计算零海拔下的导线表面起晕电场强度E0；步骤:2：依据所述电场强度E0计算高海拔下的导线表面起晕电场强度Eh；步骤3：将所述电场强度Eh作为低海拔下导线表面起晕电场强度Es的边界条件，利用低海拔的地面合成电场计算方法计算高海拔直流线路地面合成电场的电场强度E'h。

【技术特征摘要】
1.一种高海拔直流输电线路地面合成电场计算方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：计算零海拔下的导线表面起晕电场强度E0；步骤:2：依据所述电场强度E0计算高海拔下的导线表面起晕电场强度Eh；步骤3：将所述电场强度Eh作为低海拔下导线表面起晕电场强度Es的边界条件，利用低海拔的地面合成电场计算方法计算高海拔直流线路地面合成电场的电场强度E'h。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述零海拔下的导线表面起晕电场强度E0的计算公式为：E0＝f(Req)·E'0 (1)其中，E'0为零海拔下的基准导线的表面起晕电场强度，f(Req)为导线修正系数；Req为测试导线的电气等效半径，R'eq为所述基准导线的电气等效半径。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电气等效半径Req的计算公式为： R e q = R n · r R n - - - ( 2 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：鞠勇，赵录兴，陆家榆，谢莉，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网新疆电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11