CN111859714A - 工频电场强度计算方法、系统及工频电场屏蔽装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工频电场强度计算方法、系统及工频电场屏蔽装置，其中方法包括：设置多个模拟电荷以及与所述模拟电荷同等数量的匹配点；基于多个所述模拟电荷和匹配点计算电位系数矩阵；根据所述电位系数矩阵构建模拟电荷方程组，并通过模拟电荷方程组求解模拟电荷量值；基于所述模拟电荷量值计算检验点的电位，并使用天牛须算法反复设置检验点，直至电位误差小于预定值；根据优化后的模拟电荷求解场点工频电场强度。本方法具有简单易行和收敛速度快等特点；能自动寻求最佳模拟电荷位置，提高工频电场强度计算效率和精度。使用屏蔽装置屏蔽工频电场，可以有效降低感应电对居民生产生活的干扰。

Description

工频电场强度计算方法、系统及工频电场屏蔽装置

技术领域

本发明涉及输变电技术领域，特别是涉及一种工频电场强度计算方法、系统及工频电场屏蔽装置。

背景技术

随着城镇和电网规模的不断扩大，架空输电线路不可避免的经过居民区，其引起的“工频电场、工频磁场、无线电干扰和可听噪声”等环境问题一直备受政府部门和电网企业的重视。其中工频电场效应，尤其是感应电现象经常引起附近居民和当地政府的强烈关注，尽管按照国家现行架空输电线路设计技术规范所设计的输电线路，在环保影响因子满足环保标准要求的情况下，仍然会在局部区域存在感应电扰民问题，国内多地也曾出现过感应电相关投诉或纠纷。简单来说，上述感应电现象主要表现为电场中人体接触对地绝缘物体或接地不良的物体(包括建筑物)后产生的电击以及人在电场中的直接感受。通常，电击按作用的时间长短，可以分为稳态电击和暂态电击，人体主要遭受的是暂态电击。感应电是客观存在的，现象是不可回避的，因此需要一种简单、实用且容易被居民接受的屏蔽装置对工频电场进行屏蔽。同时，为了能有效的对工频电场进行屏蔽就需要计算出各个点位的工频电场的强度，因此还需要一种高速快速计算工频电场强度的方法。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种工频电场强度计算方法、系统及工频电场屏蔽装置，通过该方法简单、快速的对工频电场强度进行计算，提高工频电场强度计算效率和精度；同时通过该屏蔽装置对架空输电线路的工频电场进行屏蔽，有效降低感应电对居民生产生活的干扰。

第一方面，本发明提供一种工频电场强度计算方法，包括：

设置多个模拟电荷以及与所述模拟电荷同等数量的匹配点；

基于多个所述模拟电荷和匹配点计算电位系数矩阵；

根据所述电位系数矩阵构建模拟电荷方程组，并通过模拟电荷方程组求解模拟电荷量值；

基于所述模拟电荷量值计算检验点的电位，并使用天牛须算法反复设置检验点，直至电位误差小于预定值；

根据优化后的模拟电荷求解场点工频电场强度。

进一步，所述根据优化后的模拟电荷求解场点工频电场强度，还包括：根据所述检验点的电位计算场点场强系数，再根据所述场点场强系数求解场点工频电场强度。

进一步，基于所述模拟电荷量值计算检验点的电位，并使用天牛须算法优化模拟电荷位置，重复计算检验点的电位，得到电位误差，直至电位误差小于预定值或者达到最大迭代次数，还包括：

基于所述模拟电荷量值计算检验点的电位；

判断电位误差与预定值之间大小：当电位误差不小于预定值时使用天牛须算法优化模拟电荷位置，重新计算模拟电荷量值，再计算检验点的电位，当电位误差小于预定值时进行下一步计算。

进一步，基于所述模拟电荷量值计算检验点的电位，并使用天牛须算法优化模拟电荷位置，重复计算检验点的电位，得到电位误差，直至电位误差小于预定值或者达到最大迭代次数，还包括：

初始化线电荷坐标作为初始个体，将使用天牛须算法优化的模拟电荷位置定义为天牛，且所述天牛具有方向不同的左须和右须；

根据初始个体计算电位误差；

初始化天牛移动速度及步长，并计算天牛左须及右须电位误差；

判断天牛前进方向并更新其位置，根据更新后的位置计算新天牛的电位误差；

重复迭代直至达到最大迭代次数。

进一步，所述重复迭代直至达到最大迭代次数，还包括：

在未达到最大迭代次数时，更新天牛的步长以及左须和右须间的距离，然后重新计算天牛左须及右须间电位误差；

直到达到最大迭代次数后迭代结束。

进一步，所述重复迭代直至达到最大迭代次数，还包括：随着迭代次数增加，步长由大减小。

进一步，通过单相导线模型和/或三相导线模型和/或户内变电站和/或变压器室验证工频电场强度。

第二方面，本发明还提供一种工频电场强度计算系统，包括：

模拟单元，用于设置多个模拟电荷以及与所述模拟电荷同等数量的匹配点；

矩阵计算单元，用于基于多个所述模拟电荷和匹配点计算电位系数矩阵；

模拟单元，用于根据所述电位系数矩阵构建模拟电荷方程组并通过模拟电荷方程组求解模拟电荷量值；

判断单元，用于基于所述模拟电荷量值计算检验点的电位，并使用天牛须算法优化模拟电荷位置，重复计算检验点的电位，得到电位误差，直至电位误差小于预定值或者达到最大迭代次数；

强度计算单元，用于根据所述检验点的电位计算场点场强系数再根据所述场点场强系数求解场点工频电场强度。

进一步，还包括验证单元，用于对计算的工频电场强度结果进行验证。

第三方面，本发明还提供一种工频电场屏蔽装置，包括有：

多个支撑杆，多个所述支撑杆沿输电线路方向依次设置，所述支撑杆固定设置在地面上；

钢质框架，设置在每个所述支撑杆的顶部；

相邻两个钢质框架间通过屏蔽线连接，所述屏蔽线位于输电线路的下方，使用上述工频电场强度计算方法计算输电线路下方距离地面预设高度位置的工频电场强度，并根据计算的工频电场强度设置屏蔽线数量和钢质框架的尺寸；

钢质横担，所述钢质横担设置在钢质框架上，所述屏蔽线固定在钢质横担上。

如上所述，本发明提供一种工频电场强度计算方法、系统及工频电场屏蔽装置，具有以下有益效果：设置多个模拟电荷以及与所述模拟电荷同等数量的匹配点；基于多个所述模拟电荷和匹配点计算电位系数矩阵；根据所述电位系数矩阵构建模拟电荷方程组，并通过模拟电荷方程组求解模拟电荷量值；基于所述模拟电荷量值计算检验点的电位，并使用天牛须算法反复设置检验点，直至电位误差小于预定值；根据优化后的模拟电荷求解场点工频电场强度。具有简单易行和收敛速度快等特点；能自动寻求最佳模拟电荷位置，提高工频电场强度计算效率和精度。再利用由支撑杆、钢质框架和屏蔽线构成的屏蔽装置屏蔽工频电场，可以有效降低感应电对居民生产生活的干扰，避免了一味地提高线路离地高度，可以极大地降低工程成本，经济效益显著。

附图说明

图1为实施例一提供的工频电场强度计算方法步骤图；

图2为实施例一提供的工频电场强度计算方法流程图；

图3为实施例一提供的工频电场强度计算方法另一流程图；

图4为实施例一提供的为单相导线的模型图；

图5为实施例一提供的模拟电荷与匹配点的位置图；

图6为实施例一提供的天牛须优化模拟电荷法的迭代过程；

图7为实施例一提供的天牛须优化模拟电荷法模拟线电荷分布规律；

图8为实施例一提供的三相导线模型图；

图9为实施例一提供的变压器室俯视图；

图10为实施例一提供的变压器室内部三维结构；

图11为实施例一提供的天牛须优化模拟电荷法的变压器室电场计算结果；

图12为实施例一提供的计算结果验证图；

图13为实施例三提供的工频电场屏蔽装置示意图；

图14为实施例三提供的工频电场屏蔽方案示意图。

附图标记：

1-太阳能电池板；2-钢质框架；3-支架；4-钢质横担；5-LED灯；6-支撑杆；7-地面；8-输电线路；9-屏蔽线。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一，参阅图1～12，本实施例提供了一种工频电场强度计算方法，包括：

S1、设置多个模拟电荷以及与所述模拟电荷同等数量的匹配点；

S2、基于多个所述模拟电荷和匹配点计算电位系数矩阵；

S3、根据所述电位系数矩阵构建模拟电荷方程组，并通过模拟电荷方程组求解模拟电荷量值；

S4、基于所述模拟电荷量值计算检验点的电位，并使用天牛须算法反复设置检验点，直至电位误差小于预定值；

S5、根据优化后的模拟电荷求解场点工频电场强度。

进一步，所述根据优化后的模拟电荷求解场点工频电场强度，还包括：根据所述检验点的电位计算场点场强系数，再根据所述场点场强系数求解场点工频电场强度。

进一步，基于所述模拟电荷量值计算检验点的电位，并使用天牛须算法优化模拟电荷位置，重复计算检验点的电位，得到电位误差，直至电位误差小于预定值或者达到最大迭代次数，还包括：

基于所述模拟电荷量值计算检验点的电位；

判断电位误差与预定值之间大小：当电位误差不小于预定值时使用天牛须算法优化模拟电荷位置，重新计算模拟电荷量值，再计算检验点的电位，当电位误差小于预定值时进行下一步计算。

具体的，首先使用模拟电荷法设置多个模拟电荷以及与所述模拟电荷同等数量的匹配点；

基于多个所述模拟电荷和匹配点计算电位系数矩阵；

根据所述电位系数矩阵构建模拟电荷方程组，并通过模拟电荷方程组求解模拟电荷量值；

基于所述模拟电荷量值计算检验点的电位，判断电位误差与预定值之间大小：当电位误差不小于预定值时使用天牛须算法重新调整模拟电荷重新计算模拟电荷量值，再计算检验点的电位，当电位误差小于预定值时进行下一步计算；

根据所述检验点的电位计算场点场强系数，再根据所述场点场强系数求解场点工频电场强度。

使用模拟电荷法将带电设施表面连续分布的自由电荷用位于计算场域边界之外的虚设的一组数量有限、布置在一定几何位置上、离散化的模拟电荷替代，进而计算分析设施周围工频电场的一种电磁场数值计算方法。基于获取的模拟电荷量值，可近似求得原连续分布电荷在空间任意一点处产生的电场。一般情况下，越多的模拟电荷，越合理的模拟电荷位置，电场计算精度越高。再通过天牛须算法反复设置校验点，检验校验点电位是否符合精度要求；在保证精度的前提下，以较少的模拟电荷数，自动获取合理的布点方案和模拟电荷量值。

进一步，基于所述模拟电荷量值计算检验点的电位，并使用天牛须算法优化模拟电荷位置，重复计算检验点的电位，得到电位误差，直至电位误差小于预定值或者达到最大迭代次数，还包括：

S41、初始化线电荷坐标作为初始个体，将使用天牛须算法优化的模拟电荷位置定义为天牛，且所述天牛具有方向不同的左须和右须；在可行域范围[X_min,X_max]内生成初始个体X＝(x₁,x₂,...,x_n)，x_i(i＝1,2,...,n)表示模拟电荷的坐标，n为模拟电荷的个数；初始个体的适应度值为F；

S42、根据初始个体计算电位误差；用步长step表示天牛移动的速度，d表示两须之间的距离。其更新公式如下：

step^k＝a×step^k-1+0.001

d^k＝c×d^k-1+d₀

其中，k为当前迭代次数，a为0～1之间的常数，c与d₀为大于0的常数。为让算法具有良好的全局搜索能力，初始步长step⁰通常设置为等于X_max的常数，随着迭代次数的增加，为防止错过最优解，步长应由大减小；

S43、初始化天牛移动速度及步长，并计算天牛左须及右须电位误差；在空间中产生单位随机向量dir，则天牛的左须坐标与右须坐标分别为X_l＝X+d₀×dir，X_r＝X-d₀×dir，并求出左须及右须对应的适应度值F_l与F_r；若F_l<F_r，则天牛向左须方向前进，否则向右须方向前进，步长为step，方向与X_l-X_r一致；计算天牛在新位置上的适应度值并更新最优适应度值；

S44、判断天牛前进方向并更新其位置，根据更新后的位置计算新天牛的电位误差；根据迭代次数更新天牛运动步长以及两须距离；

S45、在未达到最大迭代次数时，更新天牛的步长以及左须和右须间的距离，然后重新计算天牛左须及右须间电位误差，且随着迭代次数增加，步长由大减小，直到达到最大迭代次数后迭代结束。若到达最大迭代次数T，则迭代结束，否则继续步骤S43。

具体的，对于函数优化，其不要求函数连续可微，对多变量、非线性问题求解具有较好的优势。将天牛须优化算法与模拟电荷法结合，形成天牛须优化模拟电荷法(BAS-CSM)，利用天牛须算法快速自动寻优的特点，改善传统模拟电荷法(CSM)在布点与精度上的问题，在保证精度的前提下，以较少的模拟电荷数，自动获取合理的布点方案和模拟电荷量值，大大减少计算量，实现高效快速的目的。

进一步，通过单相导线模型和/或三相导线模型和/或户内变电站和/或变压器室验证工频电场强度。

具体的，通过单相导线模型进行验证，图4为单相导线的模型图，其导线长5m，沿x轴对称分布，平行于大地，高5m，半径为0.04m。线电荷布置在导线的轴心，每个线电荷元的横坐标取值范围为[-2.5,2.5]。为增加结果的精确度，匹配点数量设置为模拟电荷的两倍，均匀地布置在模拟电荷的正下方，校验点的位置在两个匹配点的中间。单相导线的相位角为0，电位选取220kV户内变电站变压器低压侧导线的10kV。地表视为水平，电位为0V。图5表示了模拟电荷与匹配点的位置。

将导线分成n+1个线电荷元，可确定n个线电荷坐标，表示为X＝(x₁,x₂,...,x_n)，x_i(i＝1,2,...,n)。校验点与匹配点的个数均为2n个。确定适应度函数，则单相导线的优化问题可以表示为

天牛须优化模拟电荷法算法的参数设置如表1所示。图6为算法的迭代过程，纵坐标是每次迭代过程中的最优适应度值。将优化算法的适应度最优值即电位误差与传统模拟电荷法的电位误差进行对比，传统模拟电荷法在输电导线中心轴线位置布置50个等长的线电荷，匹配点和校验点的数量与位置均与优化算法的设置相同。对比结果如表2。

表1天牛须优化模拟电荷法算法参数设置

表2天牛须优化模拟电荷法与模拟电荷法算法的误差对比

为研究模拟电荷优化配置时的模拟线电荷分布规律，多次运行天牛须优化模拟电荷法程序，将最优结果取平均值，图7表示了优化算法的模拟线电荷分布规律。结果表明，单相输电线的优化模拟电荷布点呈中间线电荷元较长，越往两边越短的规律。由于线电荷越长，电位系数越大，输电导线等电位，因此线电荷量越小。这是由于在模拟电荷法中，匹配点的电位是所有模拟电荷在匹配点上作用的电位叠加的结果，越靠近中间的点离所有线电荷的距离和越小，因此受全局线电荷的“贡献”作用越大，只需要较少的电荷量就能达到电位φ₀，而越远离中间的点受线电荷的“贡献”作用越小，需要的电荷量越多，导致线电荷长度越短。

三相导线模型验证：实际的变电站中输电导线为三相，将上述研究结果应用到三相输电导线中，以验证天牛须优化模拟电荷法计算电场的准确性。建立户内变电站10kV三相导线模型如图8。

三相导线相间距0.5m，高度5m，长度沿x轴长5m，相序从左至右依次增加120度，线电压为10kV，因此每相电压绝对值为

将图7中的线电荷优化结果安排到每根导线中，用公式(2)计算A、B、C三相导线的电位误差，与采用传统线电荷分布方式计算的误差进行对比，结果如表3。表3表明，单相输电导线的模拟线电荷优化结果可以直接用在三相输电导线中，优化模拟线电荷比传统线电荷能得到更加精确的计算精度。

表3天牛须优化模拟电荷法与模拟电荷法电位误差对比

户内变电站计算结果验证：户内变电站中由于变压器室存在裸导线、设备分布复杂，因此是电场计算的重点。户内变电站占地面积小，布置紧凑，宜采用小型化设备。现有220kV户内变电站多采用三相一体式油浸式变压器。对于变压器220kV出线侧，采用油气套管方式与GIS设备连接，110kV出线从变压器套管通过铜排连接到电缆终端，与10kV配电装置的连接则采用没有屏蔽的软导线。变压器室的基本结构如图9～10。

变压器室整体长×宽×高为17×11×11m，变压器主体大小为9×3×4m，位于变压器室的正中间，220kV GIS管道半径为0.25m，从建筑物顶部进入，与变压器220kV套管连接，套管高出变压器顶面1.5m，半径0.4m，三相套管圆心之间距离2m；110kV套管高出变压器顶面1m，半径0.3m，裸导线平行于地表，长1.65m，每相之间距离1.5m，图9中从左往右依次为A、B、C相，电缆通往变压器室下面，通过电缆沟连接到110kV配电装置；10kV裸导线高出变压器顶面0.3m，总长度4.2m，每相间距0.5m，图9中从下往上依次为A、B、C相，导线穿过墙壁连接到限流电抗器，其出线套管几何尺寸较小，对整体电场的影响可以忽略；变压器油枕为半径0.65m，长4.25m的圆柱，其圆心高于地表7m；控制柜大小为1×1×1.5m。

变压器室电场计算及验证：220kV与110kV出线相位沿x方向按照A、B、C三相排列，10kV出线沿y方向按照A、B、C三相排列，三相电角度依次相差120度。除了裸导线上电位非零，其他位置电位均为0。

分别用传统模拟电荷法与优化模拟电荷法计算变压器室离地表1.5m高位置的电场分布。为研究计算结果的准确性，在设备与外墙上选取5713个校验点，线路上选取180个校验点，与匹配点的个数一致。对于线路，按照式(2)计算校验点上的电位误差，由于设备与外墙上的电位为0，不能用式(2)对其误差进行评估，因此采用下式计算其误差。

其中，m为校验点的个数，φ_j为校验点上的电位。

对比传统模拟电荷法与两种优化模拟电荷法的电位误差计算结果和电场计算时间，如表4。

表4变压器室中两种算法电位误差与计算时间对比

由表4可知，采用优化模拟电荷法对变压器室的电场进行计算，计算时间加快了45.13％。天牛须优化模拟电荷法算法中，线路上和设备与外墙上的电位误差分别降低了97.97％与64.03％。整个变压器室的优化算法电场计算结果如图11所示。

为进一步验证计算方法的准确性，在Comsol有限元软件中建立相同变压器室模型，添加电位等边界条件，计算室内1.5m高处的电场强度。去除畸变电场外，电场取得最大值的一条路径与本文天牛须优化模拟电荷法算法的计算结果进行对比，此时y＝8.9m，x＝0-17m，对比结果如图12。天牛须优化模拟电荷法算法计算结果与Comsol计算结果吻合较好，且电场计算结果比Comsol更加平滑，使本发明算法的有效性得到验证。

实施例二，本实施例提供一种工频电场强度计算系统，包括：

模拟单元，用于设置多个模拟电荷以及与所述模拟电荷同等数量的匹配点；

矩阵计算单元，用于基于多个所述模拟电荷和匹配点计算电位系数矩阵；

模拟单元，用于根据所述电位系数矩阵构建模拟电荷方程组并通过模拟电荷方程组求解模拟电荷量值；

判断单元，用于基于所述模拟电荷量值计算检验点的电位，并使用天牛须算法优化模拟电荷位置，重复计算检验点的电位，得到电位误差，直至电位误差小于预定值或者达到最大迭代次数；

强度计算单元，用于根据所述检验点的电位计算场点场强系数再根据所述场点场强系数求解场点工频电场强度。

还包括验证单元，用于对计算的工频电场强度结果进行验证。

实施例三，参阅图13～14，本实施例提供一种工频电场屏蔽装置，包括有：

多个支撑杆6，多个所述支撑杆6沿输电线路8方向依次设置，所述支撑杆6固定设置在地面7上；

钢质框架2，设置在每个所述支撑杆6的顶部；

相邻两个钢质框架2间通过屏蔽线9连接，所述屏蔽线9位于输电线路8的下方，使用实施例一中的工频电场强度计算方法计算输电线路8下方距离地面7预设高度位置的工频电场强度，并根据计算的工频电场强度设置屏蔽线9数量和钢质框架2的尺寸；

钢质横担4，所述钢质横担4设置在钢质框架2上，所述屏蔽线9固定在钢质横担4上。

优选地，将屏蔽装置设置为太阳能路灯，将支撑杆6作为灯杆，将支撑杆6插入地面7固定安装，并将LED灯5设置在支撑杆6上，将太阳能电池板1固定在钢质框架2上，然后将钢质框架2通过支架3固定在支撑杆6上，然后将蓄电池埋设在地下，并在地下设置接地端。

将屏蔽装置设置为太阳能路灯与对带电物体(建筑物)进行有效接地相比，对感应电降低任何建筑物或物体均有效，且可以获取太阳能为居民生产生活提供照明，从影响居民正常生产生活变为方便居民正常生产生活，可以减小居民心中的心理压力甚至恐慌，且对新建线路和运行线路的设置均操作简单，无需停电，且可以大大降低工程成本。

具体的，根据仿真计算确定路灯安装位置和钢质框架2最优长宽大小值，将太阳能路灯的框架材质改造为钢质框架2，通过屏蔽线9连接相邻路灯的钢质框架2，达到屏蔽感应电的效果，如图13～14。具体设置如下：

A1、收集相关基础数据，建立输电线路8及其下方重要建筑物模型。

A2、计算输电线路8下方离地面7高1.5m处工频电场强度大小分布。

A3、根据计算结果分布状况，在计算模型中加入太阳能路灯，并根据所要屏蔽的范围拟定的初始的路灯太阳能电池板1的大小、空间高度和水平位置等；依次来确定支撑杆6和钢质横担4的尺寸。

A4、在此模型的基础上计算下方离地面7高1.5m处的工频电场大小，并以确保电场强度不超过某给定值(居民区为4kV/m)为前提，对太阳能电池板1的大小、空间高度和水平位置进行优化计算，最终得到相应的优化参数值。

或者按如下步骤设置形成屏蔽方案：

B1、在收集相关基础数据的基础上，建立输电线路8及其下方重要建筑物模型。

B2、计算输电线路8下方离地面7高1.5m处电场强度大小分布。

B3、根据计算结果分布状况，在计算模型中加入太阳能路灯及中间所连接的屏蔽线9，并根据所要屏蔽的范围拟定的初始的路灯太阳能电池板1的大小、空间高度和水平位置，以及屏蔽导线的根数和空间位置等。

B4、在此模型的基础上计算下方离地面7高1.5m处的工频电场大小，并以确保电场强度不超过某给定值(居民区为4kV/m)为前提，对太阳能电池板1的大小、屏蔽线9的根数以及它们的空间位置参等参数。

B5、根据上述所获取的优化参数进行设计、制造和安装。

本实施例设计的屏蔽装置美观环保，且可以获取太阳能为居民的生产生活提供照明，容易被居民接受，符合建设美丽中国、美丽乡村的要求，具有极大的社会效益，同时可以有效降低感应电对居民生产生活的干扰，避免了一味地提高线路离地高度，可以极大地降低工程成本，经济效益显著。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种工频电场强度计算方法，其特征在于，包括：

设置多个模拟电荷以及与所述模拟电荷同等数量的匹配点；

基于多个所述模拟电荷和匹配点计算电位系数矩阵；

根据所述电位系数矩阵构建模拟电荷方程组，并通过模拟电荷方程组求解模拟电荷量值；

基于所述模拟电荷量值计算检验点的电位，并使用天牛须算法优化模拟电荷位置，重复计算检验点的电位，得到电位误差，直至电位误差小于预定值或者达到最大迭代次数；

根据优化后的模拟电荷求解场点工频电场强度。

2.根据权利要求1所述的工频电场强度计算方法，其特征在于，所述根据优化后的模拟电荷求解场点工频电场强度，还包括：根据所述检验点的电位计算场点场强系数，再根据所述场点场强系数求解场点工频电场强度。

3.根据权利要求2所述的工频电场强度计算方法，其特征在于，基于所述模拟电荷量值计算检验点的电位，并使用天牛须算法优化模拟电荷位置，重复计算检验点的电位，得到电位误差，直至电位误差小于预定值或者达到最大迭代次数，还包括：

基于所述模拟电荷量值计算检验点的电位；

判断电位误差与预定值之间大小：当电位误差不小于预定值时使用天牛须算法优化模拟电荷位置，重新计算模拟电荷量值，再计算检验点的电位，当电位误差小于预定值时进行下一步计算。

4.根据权利要求3所述的工频电场强度计算方法，其特征在于，基于所述模拟电荷量值计算检验点的电位，并使用天牛须算法优化模拟电荷位置，重复计算检验点的电位，得到电位误差，直至电位误差小于预定值或者达到最大迭代次数，还包括：

初始化线电荷坐标作为初始个体，将使用天牛须算法优化的模拟电荷位置定义为天牛，且所述天牛具有方向不同的左须和右须；

根据初始个体计算电位误差；

初始化天牛移动速度及步长，并计算天牛左须及右须电位误差；

判断天牛前进方向并更新其位置，根据更新后的位置计算新天牛的电位误差；

重复迭代直至达到最大迭代次数。

5.根据权利要求4所述的工频电场强度计算方法，其特征在于，所述重复迭代直至达到最大迭代次数，还包括：

在未达到最大迭代次数时，更新天牛的步长以及左须和右须间的距离，然后重新计算天牛左须及右须间电位误差；

直到达到最大迭代次数后迭代结束。

6.根据权利要求5所述的工频电场强度计算方法，其特征在于，所述重复迭代直至达到最大迭代次数，还包括：随着迭代次数增加，步长由大减小。

7.根据权利要求1～6任一项所述的工频电场强度计算方法，其特征在于，通过单相导线模型和/或三相导线模型和/或户内变电站和/或变压器室验证工频电场强度。

8.一种工频电场强度计算系统，其特征在于，包括：

模拟单元，用于设置多个模拟电荷以及与所述模拟电荷同等数量的匹配点；

矩阵计算单元，用于基于多个所述模拟电荷和匹配点计算电位系数矩阵；

模拟单元，用于根据所述电位系数矩阵构建模拟电荷方程组并通过模拟电荷方程组求解模拟电荷量值；

判断单元，用于基于所述模拟电荷量值计算检验点的电位，并使用天牛须算法优化模拟电荷位置，重复计算检验点的电位，得到电位误差，直至电位误差小于预定值或者达到最大迭代次数；

强度计算单元，用于根据所述检验点的电位计算场点场强系数再根据所述场点场强系数求解场点工频电场强度。

9.根据权利要求8所述的工频电场强度计算系统，其特征在于，还包括验证单元，用于对计算的工频电场强度结果进行验证。

10.一种工频电场屏蔽装置，其特征在于，包括：

多个支撑杆，多个所述支撑杆沿输电线路方向依次设置，所述支撑杆固定设置在地面上；

钢质框架，设置在每个所述支撑杆的顶部；

相邻两个钢质框架间通过屏蔽线连接，所述屏蔽线位于输电线路的下方，使用权利要求1～7任一项所述工频电场强度计算方法计算输电线路下方距离地面预设高度位置的工频电场强度，并根据计算的工频电场强度设置屏蔽线数量和钢质框架的尺寸；

钢质横担，所述钢质横担设置在钢质框架上，所述屏蔽线固定在钢质横担上。

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