模拟电荷法

摘要： 在三维空间中采用模拟电荷法计算输电线在电力杆塔周围产生的电场时,输电线和杆塔由若干段有限长导体构成,在模拟电荷法的计算过程中发现,电位系数矩阵的构建会消耗大量计算时间。为加速电位系数矩阵的构建,文中将整档输电线路分成多个区域,每个区域包含许多导体段,区域内部导体之间的电位系数和不同区域内导体之间的电位系数采用不同的计算方法,并且利用自适应交叉近似算法填充非对角子矩阵,只需计算出原始电位系数矩阵的部分元素即可近似表示原矩阵,从而减少计算时间。文中方案可有效减少电位系数矩阵的构建时间,提高计算效率。文中通过算例验证计算方法的正确性。文中计算方法适用于多档高压交流输电线路在输电杆塔周围产生电场的三维模型计算。

摘要： 为分析高速铁路站台接触网周围空间电场的影响,建立站台接触网与列车及建筑物的等效模型,通过模拟电荷法计算并分析AT供电方式站台区域工频电场的分布规律,运用MATLAB绘制出不同高度及有无建筑、有无列车等多种情况的电场强度变化曲线。分析得出垂直方向上距地面高度越高,场强越大;水平方向上以接触线为中心向远处衰减。列车对站台上场强屏蔽效果显著,在白色安全线处达到了86%;而建筑由于距离较远对电场屏蔽效果仅为6%,站台上电场强度的极大值出现在人体头部区域,无建筑无列车停靠时场强在头部已经接近5000V/m,所以旅客在无列车停靠时也尽可能站在白色安全线外候车。

摘要： 随着变电站等级的不断提高,其所造成的电磁环境问题也越来越突出,研究处于整个变电站电磁环境中的工作人员周围的电场强度分布具有重大意义。对此,结合模拟电荷法和有限元法,对处于500kV户外变电站变压器区域中的人体与周围电场强度分布以及人体内电流密度进行计算分析。结果表明,人体的存在降低了周围感应电位的分布,人体手臂对其下方的区域感应电位和感应电场强度的分布均有一定的屏蔽作用。其中,颈部和腿部的电流密度最大,这是因为颈部和腿部的相对截面积较小。变压器区域人体各部位的感应电流密度大小均未超过职业暴露的基本限值10mA/m^(2),工作人员可安全地在变电站变压器区域进行巡检工作。

摘要： 针对电磁场理论难学、难懂和难用的问题,设计了两平行输电线路的场分布电磁场实验。介绍了应用电轴法得到的电位分布解析解,ANSYS仿真建模的方法和模拟电荷法求电位和电场强度的公式及求解步骤,对3种方法的结果进行比较,验证了3种方法的正确性。实验以解决实际问题为出发点,设置分层次的实验任务,引导学生采用理论分析、仿真建模和数值分析的方法完成实验。培养了学生应用电磁场理论分析实际问题的能力,使学生充分体会到电磁场理论和工程软件ANSYS对实际工程问题的指导意义及数值算法的重要性。

摘要： 求解复杂多连通区域的保角变换函数是困难的.针对这一问题,该文将求解保角变换函数转化为利用模拟电荷法求解一对定义在问题区域上的共轭调和函数,再根据边界条件建立约束方程,并利用GMRES(m)(the generalized minimal residual method)算法求解约束方程,获得了模拟电荷,进而构造了高精度的近似保角变换函数,将有界多连通区域映射为三种无界正则狭缝域.数值实验验证了该文算法的有效性.

摘要： 针对基于模拟电荷法的数值保角变换计算法在复杂边界求解模拟电荷点电荷量时不精确及不稳定问题,提出一种基于(k,j)-Padé迭代法改进的SSOR方法并用于求解电荷点电荷量.首先通过模拟电荷法将数值保角变换的逼近问题转换为理论上较为成熟的共轭调和函数逼近问题;然后根据边界条件、正则化条件、约束条件和柯西条件构造出约束方程组,使用改进算法计算电荷点电荷量;最后利用电荷点电荷量计算出数值保角变换函数.实验结果表明,该方法能很好地保持映射前后角度之间的关系.与原方法相比,在橙形区域中最大精度提升率约为11.2％,在椭圆区域中最大精度提升率为5.4％,且比原方法稳定性高.

摘要： 根据模拟电荷法的基本原理,证明了当模拟电荷点和约束点给定时,外部数值保角变换的模拟电荷法的边界误差呈指数递减,并对结论进行了数值检验。

摘要： 根据模拟电荷法的基本原理,证明了当模拟电荷点和约束点给定时,外部数值保角变换的模拟电荷法的边界误差呈指数递减,并对结论进行了数值检验.

摘要： 针对模拟电荷法无界多连通区域的数值保角变换问题,文中提出了一种高精度的数值方法,即基于Hybrid迭代法的无界多连通区域的数值保角变换计算法.该方法通过模拟电荷法构造约束方程,对约束方程应用预处理构造对称正定的方程,获得新的模拟电荷和辐角,并构造近似保角变换函数.文中以多连通圆变换为径向狭缝域为例进行数值实验.使用解析函数的最大模原理作为误差的评价指标,并得出了天野法和文中算法的误差曲线.当模拟电荷数N=180,Jordan曲线为C2时,文中算法EA2的误差为1.6767×10-7,但是天野法EA2的误差为8.5977×10-4.当模拟电荷数N=180,Jordan曲线为C3时,文中算法EΘ3的误差为5.6351×10-10,天野法EΘ3的误差为1.1025×10-5.

摘要： 应用模拟电荷法计算有界多连通区域数值保角变换时,求解电荷量与变换半径的线性方程组为病态方程组,且随着模拟电荷点的增加,线性方程组系数矩阵的条件数也随之变大,导致求解结果精度下降及不稳定等问题.因此,提出采用GPBi-CG迭代算法,基于1-范数均衡法降低系数矩阵的条件数,建立基于1-范数均衡预处理GPBi-CG算法的数值保角变换新算法,并通过几个数值实验验证了该方法的有效性.相比于传统的Amano法与Gauss-Seidle法,随着模拟电荷点的增加,该方法误差远低于传统方法.当各边界上的模拟电荷点数N=120时,在以正方形为外边界的区域中,该方法的误差E1为2.20E-4,传统方法的误差E1分别为1.40E-3和1.32E-2;在以菱形为外边界的区域中,该方法的误差E1为9.10E-4,传统方法的误差E1分别为5.72E-1和3.44E-2,结果验证了该方法求解精度更高,且保持了误差稳定性.

摘要： 本文针对交叉跨越直流线路给出了计算标称电场的模拟电荷法,推导了计算标称电场的模拟电荷电位系数和场强系数,并提出用长度匀变的直线模拟电荷计算空间标称电场.经计算和实测对比,证明了该方法的有效性.交叉跨越直流线路会有导线局部表面电场变大的情况出现.

摘要： 特高压直流输电线路的可听噪声分布特性易受多种因素的影响,为准确掌握地形对其影响规律,基于镜像法并结合优化方法的模拟电荷法,提出了可用于计算复杂地形情况下特高压直流输电线路可听噪声的方法.该方法的有效性通过实测数据获得了验证.利用该方法仿真分析了不同斜坡角度,斜坡起点离导线距离以及凸凹地形对特高压直流输电线路可听噪声的影响规律,结果表明:地形对直流线路可听噪声的分布特性影响较为明显,在进行直流输电线路可听噪声评估时应适当考虑地形的影响.该计算方法及相应的仿真分析结果可为特高压直流输电线路经过复杂地形时的规划设计从可听噪声的角度技术参考.

摘要： 1000kV交流输电线路的工频电场分布特性受多种因素的影响,为准确掌握地形对其影响规律,基于镜像法并结合优化模拟电荷法,提出了可用于起伏地形下工频电场计算的方法,其有效性得到了实测数据的验证.利用该计算方法对1000kV交流输电线路在不同地形及起伏角度情况下的工频电场分布进行仿真分析,结果表明:起伏角度越大,工频电场的分布畸变越强;凹形地形靠近地面的两个拐角和凸形地形顶部的两个拐角会增大工频电场,而对应的另外两个拐角对工频电场有一定的抑制作用.该方法及相应的仿真分析结果可为1000kV交流输电线路经过起伏地形时线路规划设计从电磁环境角度提供技术参考.

摘要： 直流线路交叉跨越是我国特高压输电技术发展中可能出现的新问题.为了建设满足环评需求的高压直流输电工程,需要提出相应的离子流场预测方法.由于两回直流线路相互影响,线路下方离子流场的计算属于三维问题.本文提出了一种计算两回直流线路交叉跨越时地面离子流场的方法,该方法基于通量线法,采用模拟电荷法计算标称电场,利用Deutsch假设计算离子流场.通过在实验室内搭建直流导线交叉跨越实验平台,对计算方法进行了验证.基于该方法,对±800kV 与±500kV直流线路交叉跨越时地面离子流场的分布进行了研究.由于交叉跨越时,线路上各点电晕放电程度不同,造成地面标称电场与合成电场的分布规律会有所不同.对于实际工程问题,线下离子流场分布应根据线路结构和电压,通过三维计算获得.

摘要： 随着人们环保意识的增强，电力从业人员曝露于高场强输变电区域的情况受到广泛关注。本文提出了一种改进的变电站工频电场空间分布计算方法，该方法将模拟电荷法和边界元法结合，考虑了变电站内重要设备的影响，可更加准确地确定变电站内工频电场空间分布。本文采用了合理简化剖分的方法，减少了冗长的叠加过程，在保证了计算精度的同时，大大缩短了计算时间，为变电站内工频电场计算提供了一种快速并且有效的方法。本文仿真结果与变电站实测结果基本一致，证明该方法能够用于变电站工频电场空间分布的预测。本文的计算结果与ICNIRP工频电场职业曝露参照水平进行了比较，发现该变电站中断路器、CT、隔离开关附近的空间电场比较高，超过了职业曝露参照水平。

摘要： 随着我国电力事业的发展，采用分裂导线的超特高压输电线路越来越多，分裂导线表面最大电场强度是超特高压线路导线选择的主要依据，其表面电场计算也是各国输电部门关心的主要问题之一。本文以1000kv交流特高压紧凑型输电线路为例，基于模拟电荷法，计算分析了分裂导线表面电场的和线路参数的关系。研究结果可为相关参数选择提供理论依据，为输电线路设计提供参考。

摘要： 研究双回交流输电线路周围的电场分布对于改善电磁环境有重要意义。本文采用模拟电荷法，计算了特高压交流双回输电线路不同相序布置下三维线路模型的空间电场强度分布。通过分析空间电场强度的分布特性发现，不同相序排列时的空间电场变化的单调特性不同。由此提出了对于需要降低空间不同位置电场强度的问题，应选择不同相序布置的思想。并根据不同相序空间电场强度的分布特性，给出了选择最优相序的方法。计算结果对于线路交叉跨越等需要降低空间电场强度的问题具有参考意义。

摘要： 本文在Deutecsh假设的前提下，应用模拟电荷法对高压直流输电线路离子流场进行计算分析。主要考虑避雷线对线路电磁环境的影响，具体分析了避雷线对导线表面电场、地面标称电场、地面合成电场、地面离子流密度的影响以及避雷线自身的高度和半径变化带来的影响。结果表明，实际的线路中，避雷线的存在对地面合成电场和地面离子流的影响很微弱，变化在1％以内，工程计算时可以忽略。

摘要： 为了准确计算交直流并行输电线路线下混合电场,本文针对交流输电线路对直流导线表面电场的影响进行了分析,采用贪心算法优化模拟电荷,计算了直流导线各部分起晕的程度,在考虑交流线路对直流线路空间离子轨迹影响的情况下,基于Deutsch假设分别计算了从子导线表面不同位置出发的电力线,得到了导线表面电荷密度,较准确的计算了并行输电线路线下混合电场.研究表明,子导线表面在其分布的圆外侧起晕较大,其表面的电荷发射量随着交流导线电压的变化而变化,子导线内侧几乎不起晕.最后分析了线路邻近间距对线下合成场强的影响,结果表明,交直流线路间距对直流线路线下混合电场有很大影响,在设计线路时应予以考虑.

摘要： 为了准确计算交直流并行输电线路线下混合电场,本文针对交流输电线路对直流导线表面电场的影响进行了分析,采用贪心算法优化模拟电荷,计算了直流导线各部分起晕的程度,在考虑交流线路对直流线路空间离子轨迹影响的情况下,基于Deutsch假设分别计算了从子导线表面不同位置出发的电力线,得到了导线表面电荷密度,较准确的计算了并行输电线路线下混合电场.研究表明,子导线表面在其分布的圆外侧起晕较大,其表面的电荷发射量随着交流导线电压的变化而变化,子导线内侧几乎不起晕.最后分析了线路邻近间距对线下合成场强的影响,结果表明,交直流线路间距对直流线路线下混合电场有很大影响,在设计线路时应予以考虑.

摘要： 本发明是一种基于模拟电荷法的电晕放电后绝缘材料表面电势的计算方法，其特点是，包括建立坐标系、在电晕放电针电极设置模拟电荷及模拟电荷相对应的匹配点、根据叠加原理构建模拟电荷方程组和根据模拟电荷电荷量的大小计算绝缘材料表面的电势分布等步骤。能够对针‑板电晕放电后绝缘材料的表面电势进行有效的计算，电晕放电后绝缘材料表面电势计算的准确性高，计算难度低，计算量少，适用于不同形状的电极。具有方法科学，适用性强，效果佳等优点。

摘要： 本发明提供的一种基于模拟电荷法确定起伏地面架空输电线路的工频电场的方法，包括如下步骤：a.选定镜像地面，并假定镜像地面延伸至起伏地面内；b.在导线和非镜像地面上设置模拟电荷以及与模拟电荷相对应的匹配点，使起伏地面的电位为0；c.根据叠加原理，构建模拟电荷方程组，并根据模拟电荷的方程组求解模拟电荷的大小；d.根据模拟电荷的大小计算起伏地面的工频电场分布，本发明基于镜像原理并结合优化模拟电荷法，能够对于架空导线路所经过的复杂地形的电场分布进行计算，有效地克服了传统方法中对于起伏地形的电场分布无法进行准确计算的技术难题，大大提高了导线路的工频电场计算的准确性，而且大大降低了计算难度，减少计算量，使得计算精度进一步得到提高，而且增强了电场计算方法的适用性。

摘要： 本发明公开了基于麻雀搜索算法和模拟电荷法的输电线电场计算方法，属于高压输电线路技术领域。本发明改进传统SSA算法，引入Sine‑Cosine混沌映射生成遍历均匀性较高的初始化种群，引入动态比例因子调整种群中发现者所占的比例，引入相似度函数判断是否陷入了局部最优，有效地解决了传统SSA算法后期种群多样性减少、易陷入局部最优等问题；并通过改进的SSA算法得到最优模拟线电荷，有效避免了传统模拟电荷法中凭借使用者的直观经验设置模拟电荷引入的人为误差；本发明可用于精确计算高压输电线周围产生的三维空间电场，对于环境保护、光缆线路架设、人体安全等方面的研究有较大的助益。

摘要： 本发明公开了一种基于模拟电荷法的ADSS光缆挂点位置确定方法，属于高压输电线路技术领域。本发明通过对实际的杆塔模型进行了1:1比例建模的建立，同时考虑输电线的弧垂影响，采用悬链线模型建立包含杆塔两侧的输电线模型。对模型采取分非均匀划分处理，使离散后的结果更加贴合实际模型的状态，根据对模型的划分后的结果设置了相应的模拟线电荷，模拟电荷的数量与实际分裂子导线相一致，使得所计算出的场域内各点的电场值精确度更高，结合杆塔的实际尺寸，找出适合ADSS光缆悬挂的位置。同时，本申请利用空间变换在单个线电荷所处的独立坐标系中推导出了简洁的电场系数的数值解计算式，使得计算量更小。

摘要： 本发明涉及一种基于模拟电荷法的交流输电线路电磁环境的仿真计算方法，首先建立线路模型坐标，确定对地电压和电位系数；然后计算导线模拟电荷值；最后计算空间任意一点的电场强度。本发明与编程仿真软件配合使用，将线路的各种参数代入方法模型中，来模拟交流输电线路周围不同电位的空间最大电场值，可以应用于输电线路的规划设计阶段，通过对导线对地高度、导线档距、线路电压、导线分裂等效半径等参数变量进行变化，来模拟找出电场强度最小的线路设计方案以及周边电磁环境敏感点的预计场强值，避免线路建成后的投诉以及减少后续的施工及治理费用，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。

摘要： 本发明提出一种基于模拟电荷法精确计算导线表面电场强度的方法，通过对分裂导线的每个子导线内部设置模拟电荷；在每极的每个子导线给定边界上设定与模拟电荷数相同数量的匹配点，由模拟电荷点和匹配点位置、电位信息建立的线性代数方程组求得每个子导线内部的模拟电荷量；然后经过设置与匹配点数相同数量的校验点，用求得的每个子导线内部的模拟电荷量对每个校验点进行电位校验，得到满足精度要求的模拟电荷量；最后利用公式计算出每个子导线表面的电场强度。本发明的方法充分考虑线路分裂导线的影响，有效地克服了分裂导线等效对导线表面电场无法准确计算的难题，大大提高了导线表面电场强度的计算的准确性。

摘要： 本发明涉及一种复杂结构工频电场计算的粒子群优化模拟电荷法，属于电气工程技术领域。复杂结构工频电场计算的粒子群优化模拟电荷法以下步骤：S1：传统优化模拟电荷法CSM；S2：粒子群优化算法PSO；S3：粒子群优化模拟电荷法PSO‑CSM。本优化模拟电荷法解决带电设施形状复杂或计算规模较大时，单独使用模拟电荷法难以找到较为合理的模拟电荷布置方式的难题。且连续运行结果基本稳定，均可保持较高的优化水平，具有较好的鲁棒性。

摘要： 本发明提供一种可高效、准确的计算出复杂场景中输变电系统的工频电场的方法。基于分区域模拟电荷法的复杂场景工频电场计算方法，包括以下内容：a、建模，根据待计算工频电场强度的实际空间区域建立三维模型；b、区域划分，将三维模型划分为若干个子模型区域；c、虚拟边界的设置，为子模型区域分别设置虚拟边界，其中，两两相邻的子模型区域的虚拟边界相互交叉；d、确定每一个子模型区域虚拟边界的电位趋近值；e、根据每一个子模型区域虚拟边界的电位趋近值，确定每一个子模型区域中的模拟电荷值；f、根据确定的模拟电荷值，计算每一个子模型区域中的工频电场强度。本发明通过仿真实验，验证了本计算方法的高效性和可靠性，可以为输变电系统复杂场景下的工频电场的计算与研究提供技术参考。

摘要： 本发明是一种基于模拟电荷法的电晕放电后绝缘材料表面电势的计算方法，其特点是，包括建立坐标系、在电晕放电针电极设置模拟电荷及模拟电荷相对应的匹配点、根据叠加原理构建模拟电荷方程组和根据模拟电荷电荷量的大小计算绝缘材料表面的电势分布等步骤。能够对针‑板电晕放电后绝缘材料的表面电势进行有效的计算，电晕放电后绝缘材料表面电势计算的准确性高，计算难度低，计算量少，适用于不同形状的电极。具有方法科学，适用性强，效果佳等优点。

摘要： 本发明提供的一种基于模拟电荷法的起伏地面架空输电线路的工频电场计算方法，包括如下步骤：a.选定镜像地面，并假定镜像地面延伸至起伏地面内；b.在导线和非镜像地面上设置模拟电荷以及与模拟电荷相对应的匹配点，使起伏地面的电位为0；c.根据叠加原理，构建模拟电荷方程组，并根据模拟电荷的方程组求解模拟电荷的大小；d.根据模拟电荷的大小计算起伏地面的工频电场分布，本发明基于镜像原理并结合优化模拟电荷法，能够对于架空导线路所经过的复杂地形的电场分布进行计算，有效地克服了传统方法中对于起伏地形的电场分布无法进行准确计算的技术难题，大大提高了导线路的工频电场计算的准确性，而且大大降低了计算难度，减少计算量，使得计算精度进一步得到提高，而且增强了电场计算方法的适用性。