The present invention relates to a quick determination method, a medium frequency electric field distribution of the adaptive step is: get 1. parameters: position of geometric parameters of geometry and spatial coordinates of various media is arranged in the vicinity of work in substation corridor; measuring various medium dielectric constant; Determination of 2. power frequency electric field includes the establishment and cesarean section the physical model of the power frequency electric field, build a data storage structure, the power frequency electric field in physical model to determine the node values of the electric field; 3. space electric field distribution map drawing a line. The invention can be judged from the ground 1.8 meters and below the regional power frequency electric field value exceeds the limit prescribed by the state of 4KV / M; the invention in memory requirement than the conventional method at least 70% lower; 50% shorter than the conventional method in the calculation of time; in calculation precision was 5% higher than conventional. Applied to the rapid determination and evaluation of field power frequency field, and the safety design of power transmission and transformation.
【技術實現步驟摘要】
本專利技術針對諸如變電站這中多種介質共存條件下，工頻電場分布的現行確定方法的瓶頸問題，專利技術了 。
技術介紹
隨著電力工業的不斷發展和輸電線路電壓等級的提高，工頻高壓電場對人體健康 的損害已引起了人們的廣泛關注。目前還沒有一種切實有效的方法用來快速確定諸如變電 站內多介質共存下的工頻電場分布。由于變電站內多介質的存在，導致變電站工頻電場的 分布確定是一個在無限區域中由多種介質共同作用的復雜問題。采用有限元法處理該類問 題時需要離散的求解區域為無限大，因此應用該方法求解將是效率極其低下。而邊界元雖 然求解無限區域問題無需離散整個無限區域而只需離散問題的邊界和不同介質的交界面， 但是離散后生成的邊界元電位系數矩陣為滿秩矩陣，其計算量和存儲量都為0(N2)數量級， 所述N為多介質工頻電場問題的節點數，應用此方法確定多介質工頻電場分布事效率同樣 低下。基于快速多極子法的邊界元計算方法可大幅度降低計算量和存儲量，從而提高計算 效率。該方法已應用到其他領域，如可加速邊界元解決三維靜態和動態的裂痕問題，縮短求 解時間；在模擬計算復合材料剛性夾雜問題，幾小時可求解未知量上千萬的問題，具有很高 的運算效率和低計算成本，但是該方法在確定多介質工頻電場分布的應用目前還沒有相關 的報告。
技術實現思路
鑒于快速多極子方法加速求解邊界元問題在其他領域取得良好應用效果。本專利技術 采用快速多極子方法結合邊界元法自適應快速確定多介質工頻電場分布，解決由運算量和 存儲量所引起計算效率的瓶頸現象，實現高效率的快速確定變電站多介質工頻電場分布， 快速了解工頻電場超標的污染源和工頻高壓電場...
【技術保護點】
一種多介質工頻電場分布的自適應快速確定方法，其特征在于：方法包括以下步驟： １）、參數的獲取 ａ）、采用具有串口通信功能的紅外測距儀獲取設置在變電站內工作走廊附近的各種介質的幾何尺寸和空間坐標位置；所述各種介質的幾何尺寸和相對所述工作走廊起點的空間坐標位置，包括： 含刀閘的設備的幾何尺寸和空間坐標位置是設備總高度、支柱高度、絕緣高度、支柱半徑、絕緣半徑、橫刀高度、絕緣片數、刀閘間距和刀閘支柱中心距離變電站工作走廊起點的水平和垂直距離； 含斷路器的設備的，其中Ｎ為分解的正方體的個數， ｃ）、工頻電場物理模型中各節點電場值的確定 給定每個節點的電場值初始向量，并保存在數組（Ｄ）中，數組（Ｄ）的大小為Ｌ； 工頻電場物理模型中某節點電場值的確定由該節點所在立方體的近親貢獻Ｇ↓［ｊｉ］和遠親貢獻Ｆ↓［ｊｌｍ］疊加而成； 每個立方體的近親貢獻Ｇ↓［ｊｉ］通過（１）式進行確定 Ｇ↓［ｊｉ］＝∫↓［Ｓ↓［ｉ］］σ（ｙ）Ｇ（ｘ，ｙ）ｄＳ （１） 式中：ｓ↓［ｉ］為第ｉ個單元，Ｇ（ｘ，ｙ）為三維的格林函數； 而遠親貢獻Ｆ↓［ｊｌｍ］通過以...
【技術特征摘要】
一種多介質工頻電場分布的自適應快速確定方法，其特征在于方法包括以下步驟1)、參數的獲取a)、采用具有串口通信功能的紅外測距儀獲取設置在變電站內工作走廊附近的各種介質的幾何尺寸和空間坐標位置；所述各種介質的幾何尺寸和相對所述工作走廊起點的空間坐標位置，包括含刀閘的設備的幾何尺寸和空間坐標位置是設備總高度、支柱高度、絕緣高度、支柱半徑、絕緣半徑、橫刀高度、絕緣片數、刀閘間距和刀閘支柱中心距離變電站工作走廊起點的水平和垂直距離；含斷路器的設備的幾何尺寸和空間坐標位置是設備總高度、支柱高度、絕緣高度、支柱半徑、絕緣半徑、絕緣片數和斷路器支柱中心距離變電站工作走廊起點的水平和垂直距離；含電壓互感器的設備的幾何尺寸和空間坐標位置是設備總高度、支柱高度、絕緣高度、支柱半徑、絕緣半徑、絕緣片數和電壓互感器支柱中心距離變電站工作走廊起點的水平和垂直距離；含母線的設備的幾何尺寸和空間坐標位置是設備總高度、支柱高度、絕緣高度、支柱半徑、絕緣半徑和母線支柱中心距離變電站工作走廊起點的水平和垂直距離；含避雷器的設備的幾何尺寸和空間坐標位置是設備總高度、支柱高度、絕緣高度、支柱半徑、絕緣半徑和避雷器支柱中心距離變電站工作走廊起點的水平和垂直距離；b)、采用具有串口通信功能的介電常數測量儀測量各種介質的相對介電常數；所述相對介電常數分別是刀閘、斷路器、電壓互感器、母線或避雷器的設備中絕緣部分、支柱部分和設備部分的介電常數與空氣的介電常數的比值，所述設備部分為刀閘、斷路器、電壓互感器、母線或避雷器本身；2)、工頻電場的確定a)、工頻電場物理模型的建立與剖分將采集到的介質幾何尺寸和空間坐標位置、以及各種介質的相對介電常數構建物理模型，即采用美國Altair公司的市售軟件產品Hypermesh繪制包裹所述介質的支柱部分、絕緣部分及設備部分三維圖形；由所述軟件自動對所得三維圖形進行自適應剖分；自動進行幾何剖分得到構成物理模型的節點數(L)和單元數(M)，所述節點數(L)表示該模型運用了L個三維空間點來描述所有介質，所述單元數(M)表示該模型運用了M個三維空間平面來描述所有介質，分別用數組(A)和(B)存儲節點和單元基本信息，數組(A)中的每一行對應一個節點的編號和該點相對前述工作走廊起點的三維空間的坐標值，數組(B)中的每一行對應一個單元的編號和前述3個不同節點的編號來描述某個介質的部分空間信息所有單元的信息構成整個求解區域；b)、構建數據存儲結構利用前述節點基本信息數組(A)和單元基本信息數組(B)構建八叉樹結構，對前述整個求解區域進行分解，所述八叉樹結構中每個點是一個正方體包含的介質的單元信息，分解的正方體的個數為N；每個正方體的多極子動量矩用數組(E)來表示，數組(E)的大小為N×10×10，其中N為分解的正方體的個數，c)、工頻電場物理模型中各節點電場值的確定給定每個節點的電場值初始向量，并保存在數組(D)中，數組(D)的大小為L；工頻電場物理模型中某節點電場值的確定由該節點所在立方體的近親貢獻Gji和遠親貢獻Fjlm疊加而成；每個立方體的近親貢獻Gji通過(1)式進行確定 <mrow><msub> <mi>G</mi> <mi>ji</mi></msub><mo>=</mo><msub> <mo>∫</mo> <msub><mi>S</mi><mi>i</mi> </msub></msub><mi>σ</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo></mrow><mi>G</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo></mrow><mi>dS</mi><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>式中si為第i個單元，G(x，y)為三維的格林函數；而遠親貢獻Fjlm通過以下步驟進行確定逐層聚合逐層聚合是指從八叉樹結構的葉子結點開始，逐層向上聚合。根據以上形成的節點信息數組A、單元信息數組B、以及節點電場強度初始值數組D，對于八叉樹結構中任意一個葉子j由(2)式確定該單元在前述的葉子結點中心的多極子動量矩，并將葉子結點內其他單元在葉子結點中的多極子動量矩進行累加，形成該葉子結點內所有單元在葉子中心的多極子動量矩三維數組(E)； <mrow><msub> <mi>E</mi> <mi>jlm</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>y</mi><mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi></munderover><munder> <mo>∫</mo> <msub><mi>S</mi><mi>i</mi> </msub></munder><msub> <mi>R</mi> <mi>lm</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>y</mi> <mo>,</mo> <msub><mi>y</mi><mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow><mi>σ</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo></mrow><mi>dS</mi><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>其中y0為正方體的中心坐標，W為正方體內單元的個數，si為第i個單元，Ejlm(y0)為第j個立方體在中心y0的lm階多極子動量矩，l和m的取值范圍分別為0～9；然后從前述的八叉樹的葉子結點開始，按照(3)式將前述的八叉樹中每個立方體的多極子動量矩傳遞到其父結點中心的多極子動量矩Ejlm，直到八叉樹結構的第二層結點的多極子動量矩確定完為止； <mrow><msub> <mi>E</mi> <mi>jlm</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <msup><mi>y</mi><mo>′</mo> </msup> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><msup> <mi>l</mi> <mo>′</mo></msup><mo>=</mo><mn>0</mn> </mrow> <mi>l</mi></munderover><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><msup> <mi>m</mi> <mo>′</mo></msup><mo>=</mo><mo>-</mo><msup> <mi>l</mi> <mo>′</mo></msup> </mrow> <msup><mi>l</mi><mo>′</mo> </msup></munderover><mrow> <mo>(</mo> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow><msub> <mi>R</mi> <mrow><msup> <mi>l</mi> <mo>′</mo></msup><msup> <mi>m</mi> <mo>′</mo></msup> </mrow></msub><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>y</mi><mn>0</mn> </msub> <mo>,</mo> <msup><mi>y</mi><mo>′</mo> </msup> <mo>)</mo></mrow><msub> <mi>E</mi> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <mi>j</mi> <mo>)</mo></mrow><mrow> <mo>(</mo> <mi>l</mi> <mo>-</mo> <msup><mi>l</mi><mo>′</mo> </msup> <mo>)</mo></mrow><mrow> <mo>(</mo> <mi>m</mi> <mo>-</mo> <msup><mi>m</mi><mo>′</mo> </msup> <mo>)</mo></mrow> </mrow></msub><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>y</mi><mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>其中y′為父結點立方體中心坐標。逐層轉移和發散用數組F存儲八叉樹結構中每個立方體的轉移和發散系數Fjlm，其大小為N×10×10；利用多極子動量矩三維數組E中的數據，對八叉樹結構中大于兩層的立方體，通過(4)式進行確定其遠親交互集轉移系數Fjlm； <mrow><msub> <mi>F</mi> <mi>jlm</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <msup><mi>x</mi><mo>′</mo> </msup> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo&g...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張占龍，鄧軍，朱禎海，何為，李德文，
申請(專利權)人：重慶大學，
類型：發明
國別省市：85[中國|重慶]
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。