改进电力线法求解特高压直流输电线路合成电场

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1、２０１７年５月２５日第３４卷第３期ＴｅｌｅｃｏｍＰｏｗｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＭａｙ．２５，２０１７，Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．３ｄｏｉ：１０．１９３９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｔｐｔ．２０１７．０３．０１７研制开发改进电力线法求解特高压直流输电线路合成电场杜鹏飞１，２，佘瑾１，３，肖遥１，４，李利２（１．三峡大学电气与新能源学院，湖北宜昌４４３００２；２．国网许昌供电公司，河南许昌４６１０００；３．国网咸宁供电公司，湖北咸宁４３７０００；４．国网长春供电公司，吉林长春１３００２１）摘要：传统电力线法求解合成电场时无法考虑风速的影响，文章基于改进后的电力线法开发了相应的计算平台，并将平台

2、计算结果与实测结果进行对比验证。最后，分析了地形对地面处合成电场的影响情况，分析结果可为特高压直流输电线路的设计提高参考。关键词：合成电场；离子流密度；电力线法；风速ＴｏｔａｌＥｌｅｃｔｒｉｃＦｉｅｌｄＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆＵＨＶＤＣＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＬｉｎｅＢａｓｅｄｏｎＩｍｐｒｏｖｅｄＰｏｗｅｒＬｉｎｅＭｅｔｈｏｄ１，２，ＳＨＥＪｉｎ１，３，ＸＩＡＯＹａｏ１，４，ＬＩＬｉ２ＤＵＰｅｎｇｆｅｉ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ＮｅｗＥｎｅｒｇｙ，ＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｃｈａｎｇ４４３００２，Ｃｈｉ

3、ｎａ；２．ＳｔａｔｅＧｒｉｄＸｕｃｈａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙ，Ｘｕｃｈａｎｇ４６１０００，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｔａｔｅＧｒｉｄＸｉａｎｎｉｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙ，Ｘｉａｎｎｉｎｇ４３７０００，Ｃｈｉｎａ；４．ＳｔａｔｅＧｒｉｄＣｈａｎｇｃｈｕｎＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｗｉｎｄｃａｎｎｏｔｂｅｔａｋｅｎｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔｗｈｅｎｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｐｏｗｅｒｌｉｎｅｍｅｔｈｏｄ

4、ｉｓｕｓｅｄｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｔｏｔａｌｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｐｏｗｅｒｌｉｎｅｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｃｏｍｐｕｔｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｒｅｓｕｌｔｓｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｏｐｏｇｒａｐｈｙｏｎｔｈｅｔｏｔａｌｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅｇｒｏｕｎｄｉｓａｎａｌ

5、ｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｃａｎｂｅｕｓｅｄａｓｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｏｔａｌｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄ；ｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙ；ｐｏｗｅｒｌｉｎｅｍｅｔｈｏｄ；ｗｉｎｄ了电力线法计算时无法考虑风速的缺陷，同时考虑了０引言地形的影响，实现了不同风速和地形情况下合成电场特高压直流输电技术具有传输容量大、输电距离的计算，随后搭建了相应的计算平台，并据此分析了地远、损耗小等优点，能够较大地提升电网的传输能力，形对地面处合成电场和离子流密度的影响。分析结果但线路运行过程中会产生一系列的电磁环境问

6、题，引可为直流输电线路的设计提供参考。发附近居民的恐慌。因此，在线路的设计阶段应对其１离子流场计算的基本理论进行准确预测，并提出相应的改进措施使其限制在标准值之内，消除居民的担忧，保证工程的顺利开展。１．１常用假设随着直流输电工程的开展，国内外学者已对直流离子流场的数学方程为非线性偏微分方程组，其输电线路合成电场的预测方法开展了大量研究，文献解析解较难获得。通常需要采取适当的假设对其进行［１］提出的电力线法能够实现合成电场的快速求解，但简化处理，以便进行求解。其常用的假设如下：其计算过程中无法考虑风速的影响；文献［２］对电力线（１）Ｄｅｕｔｓｃｈ假设：空间电荷只影响场强的

7、幅值，法进行了推广应用；文献［３］结合上流有限元法的理念不改变场强方向；解决了有限元法求解离子流场时数值不稳定的问题；（２）Ｋａｐｔｚｏｖ假设：导线发生电晕后，导线表面电文献［４］采用新的电荷密度迭代方式提高了上流有限场强度维持在起晕场强不变；元法计算时的收敛稳定性；文献［５］将改进后的上流有（３）不考虑离子的扩散效应和复合效应。限元法应用到同塔双回输电线路合成电场计算中；文１．２描述方程献［６］采用电力线与等位线交割方法形成网格，并沿着高压直流离子流场求解是定边界条件下的边值问电力线求解有限元法计算所需的节点电荷密度值，实题