CN116914709A - 一种直流感应电压的抑制方法、装置、设备和介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直流感应电压的抑制方法、装置、设备和介质，方法包括获取双极直流线路杆塔的几何尺寸数据，按照几何尺寸数据构建二维剖分模型，并提取基础数据；计算在预设导线粗糙系数下的起晕场强，并确定边界条件；根据基础数据、起晕场强和边界条件，结合二维剖分模型，迭代计算非停运导线对应的节点电荷密度；基于边界场强约束方程，计算停运导线表面的边界法向场强；根据节点电荷密度和边界法向场强，确定离子流总量；根据离子流总量和非停运导线的最大允许电压，确定接地电阻的阻值，并将非停运导线等电位相连后通过接地电阻接地，从而实现对非停运导线在停运导线上的直流感应电压的抑制，提高输电安全性。

Description

一种直流感应电压的抑制方法、装置、设备和介质
技术领域
本发明涉及电压抑制技术领域，尤其涉及一种直流感应电压的抑制方法、装置、设备和介质。
背景技术
目前，随着国家用电需求的快速增长和清洁能源发电网络地域差异显著的特点，直流输电线路周围的电磁环境问题愈来愈引起人们的关注。高压输电线路运行后，线路会通过电场感应和磁场感应耦合产生感应电压和感应电流。高压输电线路感应电压和感应电流随输电线路电压等级的升高而显著增强，在不利气象条件下会出现超过国家电磁环境控制标准限值的现象。当高压输电线路表面的电场强度超过空气击穿强度时，导线表面会产生电晕放电和高频脉冲电流，对无线电通信、电视信号传输等电信设施产生强烈干扰。
输电线路覆冰导致断线倒塔一直是湖南、广西、云南、贵州等部分地区冬春季节影响电力输送的主要因素。对于直流线路，为了解决线路覆冰问题，通常采用融冰装置接入不带电线路，在不带电线路中通入千安级直流电流，实现融冰。
但上述方案，在直流线路起晕情况下，停运线路汇集的离子流会导致线路电位升高，其最大值远远高于直流融冰装置的耐受电压，导致输电安全性降低。
发明内容
本发明提供了一种直流感应电压的抑制方法、装置、设备和介质，解决了在直流线路起晕情况下，停运线路汇集的离子流会导致线路电位升高，其最大值远远高于直流融冰装置的耐受电压，导致输电安全性降低的技术问题。
本发明第一方面提供了一种直流感应电压的抑制方法，涉及双极直流线路杆塔，所述双极直流线路杆塔包括停运导线和非停运导线，所述方法包括：
获取双极直流线路杆塔的几何尺寸数据，按照所述几何尺寸数据构建二维剖分模型，并提取基础数据；
计算在预设导线粗糙系数下的起晕场强，并确定边界条件；
根据所述基础数据、所述起晕场强和所述边界条件，结合所述二维剖分模型，迭代计算非停运导线对应的节点电荷密度；
基于边界场强约束方程，计算停运导线表面的边界法向场强；
根据所述节点电荷密度和所述边界法向场强，确定离子流总量；
根据所述离子流总量和所述非停运导线的最大允许电压，确定接地电阻的阻值，并将所述停运导线等电位相连后通过所述接地电阻接地。
可选地，所述获取双极直流线路杆塔的几何尺寸数据，按照所述几何尺寸数据构建二维剖分模型，并提取基础数据的步骤，包括：
获取双极直流线路杆塔的几何尺寸数据；
按照所述几何尺寸数据进行建模，得到二维计算模型；
采用三角形单元度所述二维计算模型进行场域离散，构建二维剖分模型；
从所述二维剖分模型中提取所述非停运导线和所述停运导线所处位置对应的基础数据。
可选地，所述计算在预设导线粗糙系数下的起晕场强，并确定边界条件的步骤，包括：
采用预设导线粗糙系数代入至peek公式，计算在预设导线粗糙系数下的起晕场强；
响应用户输入信息结合模拟电荷法，确定标称场电位；
从所述用户输入信息中提取地电位、非停运导线电位和停运导线电位，结合所述标称场电位，确定边界条件。
可选地，所述根据所述基础数据、所述起晕场强和所述边界条件，结合所述二维剖分模型，迭代计算非停运导线对应的节点电荷密度的步骤，包括：
根据所述二维剖分模型内的单元数量与节点数量，构建有限元离散方程；
采用所述基础数据求解所述有限元离散方程，确定各个节点的节点电位；
采用所述节点电位结合所述基础数据求解电流连续性模型，确定各个所述节点对应的空间电荷密度；
判断所述空间电荷密度是否满足所述起晕场强和所述边界条件；
若是，则定位所述非停运线路所处节点，并从所述空间电荷密度中确定所述非停运线路所处节点对应的节点电荷密度。
可选地，还包括：
若否，则按照预设的试探电位步长调整电位边界；
按照所述起晕场强调整导体表面电荷密度；
跳转执行所述采用所述基础数据求解所述有限元离散方程，确定各个节点的节点电位的步骤。
可选地，所述根据所述节点电荷密度和所述边界法向场强，确定离子流总量的步骤，包括：
采用各个节点分别对应的所述节点电荷密度和所述节点法向场强，结合预设离子流密度计算公式，确定各个所述节点分别对应的节点离子流密度；
叠加全部所述节点离子流密度，得到单位长度上的离子流密度；
计算所述离子流密度和线路全长之间的乘值，得到离子流总量。
可选地，所述根据所述离子流总量和所述非停运导线的最大允许电压，确定接地电阻的阻值，并将所述停运导线等电位相连后通过所述接地电阻接地的步骤，包括：
计算所述非停运导线的最大允许电压和所述离子流总量之间的比值，得到目标电阻值；
计算所述最大允许电压和所述离子流总量之间的乘值，得到长期运行允许功率；
选取所述目标电阻值和所述长期运行允许功率对应的接地电阻；
将所述停运导线等电位相连后，通过所述接地电阻接地。
本发明第二方面提供了一种直流感应电压的抑制装置，涉及双极直流线路杆塔，所述双极直流线路杆塔包括停运导线和非停运导线，所述装置包括：
基础数据获取模块，用于获取双极直流线路杆塔的几何尺寸数据，按照所述几何尺寸数据构建二维剖分模型，并提取基础数据；
起晕场强计算模块，用于计算在预设导线粗糙系数下的起晕场强，并确定边界条件；
电荷密度迭代计算模块，用于根据所述基础数据、所述起晕场强和所述边界条件，结合所述二维剖分模型，迭代计算非停运导线对应的节点电荷密度；
边界法向场强确定模块，用于基于边界场强约束方程，计算停运导线表面的边界法向场强；
离子流总量确定模块，用于根据所述节点电荷密度和所述边界法向场强，确定离子流总量；
电阻接地模块，用于根据所述离子流总量和所述非停运导线的最大允许电压，确定接地电阻的阻值，并将所述停运导线等电位相连后通过所述接地电阻接地。
本发明第三方面提供了一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器中储存有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如本发明第一方面任一项所述的直流感应电压的抑制方法的步骤。
本发明第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如本发明第一方面任一项所述的直流感应电压的抑制方法。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明通过获取双极直流线路杆塔的几何尺寸数据，按照几何尺寸数据构建二维剖分模型，并提取基础数据；计算在预设导线粗糙系数下的起晕场强，并确定边界条件；根据基础数据、起晕场强和边界条件，结合二维剖分模型，迭代计算非停运导线对应的节点电荷密度；基于边界场强约束方程，计算停运导线表面的边界法向场强；根据节点电荷密度和边界法向场强，确定离子流总量；根据离子流总量和非停运导线的最大允许电压，确定接地电阻的阻值，并将非停运导线等电位相连后通过接地电阻接地，从而实现对非停运导线在停运导线上的直流感应电压的抑制，提高输电安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例一提供的一种直流感应电压的抑制方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例提供的双极直流线路的实体模型示意图；
图3为本发明实施例提供的场域离散的剖分示意图；
图4为本发明实施例二提供的一种直流感应电压的抑制方法的步骤流程图；
图5为本发明实施例提供的一阶三角形单元的示意图；
图6为本发明实施例提供的停运线路在不同电压情况下的阻值、电流和功率的示意图；
图7为本发明实施例三提供的一种直流感应电压的抑制装置的结构框图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种直流感应电压的抑制方法、装置、设备和介质，用于解决在直流线路起晕情况下，停运线路汇集的离子流会导致线路电位升高，其最大值远远高于直流融冰装置的耐受电压，导致输电安全性降低的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1为本发明实施例一提供的一种直流感应电压的抑制方法的步骤流程图。
本发明提供的一种直流感应电压的抑制方法，涉及双极直流线路杆塔，双极直流线路杆塔包括停运导线和非停运导线，方法包括：
步骤101，获取双极直流线路杆塔的几何尺寸数据，按照几何尺寸数据构建二维剖分模型，并提取基础数据；
非停运线路，指架设在同一杆塔带电运行的线路；
停运线路，指架设在同一杆塔处于停电状态，进行融冰的线路。
在本发明实施例中，可以通过几何测量或点云扫描的方式，获取直流电力杆塔的尺寸数据，按照该尺寸数据构建二维计算模型并采用三角形单元对该计算模型进行场域离散以得到二维剖分模型，从中提取节点单元关系、边界节点编号和节点横纵坐标等基础数据。
其中，双极直流线路杆塔可以如图2所示，几何尺寸数据如下表1所示：
表1
场域离散指的是采用一定的网格剖分方式对直流电力杆塔所处区域进行剖分的操作，网格可以为三角形单元，剖分的区域以直流电力杆塔为中心，以预定半径与地面所形成的半圆为边界，剖分结果如图3所示。
步骤102，计算在预设导线粗糙系数下的起晕场强，并确定边界条件；
在本发明实施例中，可以在历史数据统计过程中确定非停运线路最强起晕情况下，停运线路上的感应电压。以此时的导线粗糙系数作为最强起晕情况的预设导线粗糙系数，通过结合peek公式计算在该预设导线粗糙系数下的起晕场强，通知在生成的二维剖分模型中确定对应的边界条件。
其中,非停运线路最强起晕情况定义为导线起晕场强为导线粗糙系数为0.35情况下对应的起晕场强。该数值的选取依据是考虑到通常导线粗糙系数一般高于0.4，考虑到环境影响，将裕度适当放大，取为0.35。
步骤103，根据基础数据、起晕场强和边界条件，结合二维剖分模型，迭代计算非停运导线对应的节点电荷密度；
在获取到基础数据、起晕场强和边界条件后，可以进一步结合二维剖分模型确定其对应的有限元离散方程，对其进行泊松方程的求解和电流守恒定律方程的求解。通过迭代分析其计算得到的节点电荷密度是否满足起晕场强和边界条件所构建的收敛条件。若是满足则可以得到非停运导线所对应的节点电荷密度。
步骤104，基于边界场强约束方程，计算停运导线表面的边界法向场强；
在计算节点电荷密度时，还可以进一步基于边界场强约束方程，对停运导线表面的边界法向场强。
步骤105，根据节点电荷密度和边界法向场强，确定离子流总量；
在计算得到各个节点电荷密度和节点法向场强后，可以进一步计算各个节点上的离子流密度，叠加停运线路所处位置的全部离子流密度，得到单位长度上的离子流密度，再结合停运线路导线的线路全长，计算离子流总量。
步骤106，根据离子流总量和非停运导线的最大允许电压，确定接地电阻的阻值，并将停运导线等电位相连后通过接地电阻接地。
在得到离子流总量和非停运导线的最大允许电压后，可以计算两者之间的比值和乘值的方式确定接地电阻的阻值以及对应的长期运行允许功率，选取对应的接地电阻，将非停运导线进行等电位相连后，连接该接地电阻进行接地操作，从而实现对非停运导线在停运导线上的直流感应电压的抑制。
在本发明实施例中，通过获取双极直流线路杆塔的几何尺寸数据，按照几何尺寸数据构建二维剖分模型，并提取基础数据；计算在预设导线粗糙系数下的起晕场强，并确定边界条件；根据基础数据、起晕场强和边界条件，结合二维剖分模型，迭代计算非停运导线对应的节点电荷密度；基于边界场强约束方程，计算停运导线表面的边界法向场强；根据节点电荷密度和边界法向场强，确定离子流总量；根据离子流总量和非停运导线的最大允许电压，确定接地电阻的阻值，并将非停运导线等电位相连后通过接地电阻接地，从而实现对非停运导线在停运导线上的直流感应电压的抑制，提高输电安全性。
请参阅图4，图4为本发明实施例二提供的一种直流感应电压的抑制方法的步骤流程图。
本发明提供的一种直流感应电压的抑制方法，涉及双极直流线路杆塔，双极直流线路杆塔包括停运导线和非停运导线，方法包括：
步骤201，获取双极直流线路杆塔的几何尺寸数据，按照几何尺寸数据构建二维剖分模型，并提取基础数据；
可选地，步骤201可以包括以下子步骤：
获取双极直流线路杆塔的几何尺寸数据；
按照几何尺寸数据进行建模，得到二维计算模型；
采用三角形单元度二维计算模型进行场域离散，构建二维剖分模型；
从二维剖分模型中提取非停运导线和停运导线所处位置对应的基础数据。
在本发明实施例中，可以通过对双极直流线路杆塔上的各条导线与杆塔、地面之间的距离进行扫描测量，以获取到的几何尺寸数据如图2所示。
进一步按照该几何尺寸数据进行建模，得到二维计算模型，再采用三角形单元对二维计算模型进行场域离散并进行场域离散，得到如图3所示的二维剖分模型。从二维剖分模型中提取非停运导线和停运导线所处位置，将其位置在二维剖分模型内的运行工况等电压参数进行提取，例如右侧距地面H0高度的下导线电压为+500kV，右侧距地面H1+H0高度的上导线电压为-500kV，右侧最上层的导地线电压为0V，融冰设备允许电压为20kV以及节点单元关系，边界节点编号，节点横纵坐标等。
步骤202，计算在预设导线粗糙系数下的起晕场强，并确定边界条件；
可选地，步骤202可以包括以下子步骤：
采用预设导线粗糙系数代入至peek公式，计算在预设导线粗糙系数下的起晕场强；
响应用户输入信息结合模拟电荷法，确定标称场电位；
从用户输入信息中提取地电位、非停运导线电位和停运导线电位，结合标称场电位，确定边界条件。
在本发明实施例中，非停运线路最强起晕情况定义为导线起晕场强为导线粗糙系数为0.35情况下对应的起晕场强。该数值的选取依据是考虑到通常导线粗糙系数一般高于0.4，考虑到环境影响，将裕度适当放大，取为0.35。
起晕场强Eonset在确定粗糙系数后可以由peek公式计算得到。正负离子迁移率K在有限元计算中假设为定值，其中K+＝1.5e-4m2/V·sec，K-＝1.7e-4m2/V·sec。复合系数R假设在计算中保持不变，R＝2e-12m2/sec。
人工边界电位为标称场电位，由模拟电荷法求解；导线电位(U为导线运行电压)；地电位/>悬浮电位假设为一类边界条件/>其中/>为试探电位，0到150kV步长为1kV循环代入计算。起晕场强Eonset满足kaptzov条件，即导线起晕后，导线表面场强保持起晕场强不变。
步骤203，根据基础数据、起晕场强和边界条件，结合二维剖分模型，迭代计算非停运导线对应的节点电荷密度；
可选地，步骤203可以包括以下子步骤：
根据二维剖分模型内的单元数量与节点数量，构建有限元离散方程；
采用基础数据求解有限元离散方程，确定各个节点的节点电位；
采用节点电位结合基础数据求解电流连续性模型，确定各个节点对应的空间电荷密度；
判断空间电荷密度是否满足起晕场强和边界条件；
若是，则定位非停运线路所处节点，并从空间电荷密度中确定非停运线路所处节点对应的节点电荷密度。
进一步地，步骤203还可以包括以下子步骤：
若否，则按照预设的试探电位步长调整电位边界；
按照起晕场强调整导体表面电荷密度；
跳转执行采用基础数据求解有限元离散方程，确定各个节点的节点电位的步骤。
正向过程求解，即求解泊松方程：
上流有限元的计算速度主要取决于泊松方程的求解。假设对计算区域进行一次离散后，可以生成m个单元和n个节点。有限元离散方程如下所示：
式中，i＝1,2,…,n；为单元e的形状函数，Ωe为单元场域，ε为介电常数，ρ为节点电荷密度。
把有限元离散后的方程可以改写成矩阵形式：
下面讨论强制边界条件的代入问题。设边界节点i的电位为ui。将其代入时，将系数矩阵主对角线元素Sii置1，i行与i列其他元素全部置零，右端改为给定电位值ui；其余方程的右端项同时减去该节点电位与未处理前对应的i列中系数的乘积。
可以看到用有限元离散后实际上是要求解齐次线性方程组。这里的S是总系数矩阵(又称为刚度矩阵)，为对称稀疏矩阵。因为在程序计算时需要处理双极离子流场中导体经大电阻接地的问题，所以需要悬浮电位的循环代入来计算对应的离子流。而每一次电位代入的时候，因为要通过迭代计算达到收敛要求，所以需要反复求解这个方程组。传统的ICCG或者SOR-PCG采用迭代法进行计算会比较慢；本计算程序中采用节点优化排序和正交分解相结合的直接法，速度提高10倍以上。
在进行节点优化排序时，调用suitesparse(稀疏矩阵库)中的symamd函数。因为刚度矩阵每次在修改悬浮导体电位进行计算时都是保持不变的，所以可以通过节点优化排序先处理得到的矩阵再在每一个循环内用正交分解进行计算，节点优化排序只需要进行一次即可。通过刚度矩阵的形成确定在稀疏矩阵哪些位置上有非零元素，用动态数组来存储。
symamd函数需要输入的数据是矩阵的维数，按列存储时非零元素的行索引，按列存储时非零元的求和。
symamd函数得到的结果是一个置换向量，及把对应行列的元素按照置换向量的元素顺序进行重排。
再进行正交分解时，每一步计算因为非零元的填入个数减少，可以使得速度大大提升。
逆向求解过程，即求解电流守恒定律方程：
根据全迎风格式的计算原理，节点上的空间电荷由其所在的迎风单元传递。在图5中给出的一阶三角形单元中，节点M的迎风单元的判定方法为：
bivMx+civMy≤0(i＝L,N)
式中，vMx、vMy为节点M上电荷速度矢量的方向分量；bi、ci为单元形状函数对x、y坐标的导数。
在迎风有限元方法中，以正电荷计算为例，在待求节点M上进行数值离散，有：
式中，Se为三角形单元面积。
在迎风单元中，只有节点M的电荷密度是未知的，因此可以看成是一元二次方程的求解。在求解一种极性的电荷密度时，认为全部节点上的另一种极性电荷密度已知。取方程的两个解中较大的值作为节点M上的空间电荷密度。
在逆向计算中，节点电荷密度由其上流元决定，即由上流元其他2个节点的电荷密度决定，故节点电荷密度更新的先后次序会直接影响算法的收敛速度。在无风情况下，沿电荷运动方向更新正电荷，可根据电位由高到低依次进行，按照电位对节点进行排序更新；反之更新负电荷时，按照电位从低到高的顺序进行更新。有风情况下，将风场与电场进行类比，形成一个虚拟的合成标量电位，按照合成标量电位的大小进行节点排序，建立节点电荷的更新顺序。由于风对正负电荷的作用力的方向是相同的，而电场对正负电荷的作用力方向是相反的，故在有风情况下正电荷与负电荷更新的顺序将不再完全相反。但在计算前应首先记录各个节点关联的单元序号，以便于搜索其上流单元。采用上述方法，节点电荷更新顺序不需要考虑有限元网格的拓扑结构，计算复杂度较低，容易实现，可以严格按照沿电荷运动方向更新电荷，算法容易收敛。
导线每进行一次正向计算和反向计算，就完成一次迭代的过程。此时就需要对所求出的解(合成场强和电荷密度)进行检验以判断是否为所求解。解的检验包括边界条件和空间各点电荷密度的收敛性。第一类边界条件为强制边界条件，在上述正向计算过程中已经自动满足。所以只需验证第二类边界条件和空间各点电荷密度的收敛性。
当以下两个条件满足时，认为即行收敛，计算结果为所求解，计算结束：
式中，Emax为导线表面最大电场强度；ρn(i)为第n次迭代电荷密度计算结果；ρs+、ρs-分别为导线表面正负电荷密度的最大值。
对于本计算中的多极线路，由每极导体表面分别同时向外计算，得出每极单独存在时空间各点电荷密度，对每极计算出的电荷密度分别判断其收敛程度，都满足时才认为电荷密度收敛稳定，否则重新计算。将各极导体算出的电荷密度相加得到各点的总电荷密度。
当不能够满足时,对导体表面电荷密度进行修正：
修正后从正向过程重新开始计算，直到满足精度为止。
对于本计算中的多极线路，由每极导体表面分别同时向外计算，得出每极单独存在时空间各点电荷密度，对每极计算出的电荷密度分别判断其收敛程度，都满足时才认为电荷密度收敛稳定，否则重新计算。将各极导体算出的电荷密度相加得到各点的总电荷密度。
需要说明的是，极导体为非停运线路，悬浮导体为停运线路。
步骤204，基于边界场强约束方程，计算停运导线表面的边界法向场强；
在本发明实施例中，根据边界场强约束方程进行计算可以得到悬浮导体表面的边界法向场强。
静电场的泊松方程为：
边界条件为：
式中，为第一类边界Γ1上给定电位，ψ为第二类边界Γ2的给定函数。以电位/>为待求量的边值问题为：
式中，Ω为静电场的计算区域。等价于以上边值问题的拉格朗日泛函J为：
在二维区域中，使用一阶三角形单元将场域Ω离散，其插值基函数为：
式中，Se为三角形单元的面积；ai、bi、ci为节点i对应的插值系数，由三角形单元的三个节点坐标值确定。采用插值方法构造泛函中单元电位与ρe的近似解：
ρe(x,y)＝NLρL+NMρM+NNρN (7)
将第一类边界节点最后编号。由拉格朗日泛函的极值求解节点电位的有限元方程为：
式中，Φ为待求节点电位列向量；u为第一类边界上已知节点电位列向量；F2为已知右端列向量；F1为未知右端列向量，其中包含待求的第一类边界上的电场强度的法向分量；S11、S21和S22分别为分块后的刚度矩阵；H1和H2为分块后的右端已知列向量。待求节点的电位计算公式为：
第一类边界上法向电场强度列向量En可以由F1给出：
KEn＝-F1 (10)
式中，K为第一类边界上的刚度阵，在二维计算中其公式为：
式中，k和n代表边界上与m节点相邻的节点，lkm和lmn分别表示线段km和mn的长度。根据式(8)～(11)，可求得边界法向场强：
En＝-K-1(S21Φ+S22u-H2) (12)
步骤205，根据节点电荷密度和边界法向场强，确定离子流总量；
可选地，步骤205可以包括以下子步骤：
采用各个节点分别对应的节点电荷密度和节点法向场强，结合预设离子流密度计算公式，确定各个节点分别对应的节点离子流密度；
叠加全部节点离子流密度，得到单位长度上的离子流密度；
计算离子流密度和线路全长之间的乘值，得到离子流总量。
在本发明实施例中，结合离子流密度计算公式可以计算得到各个节点上的离子流密度，把所有悬浮导体上节点的离子流密度加起来就可以得到单位长度上的离子流密度：
im＝ρmKEm(lkm+lmn)/2
其中，ρm代表节点电荷密度，K代表离子迁移率，Em代表节点法向场强，k和n代表边界上与m节点相邻的节点，lkm和lmn分别表示线段km和mn的长度。
计算离子流密度和线路全长之间的乘值，得到离子流总量，非停运线路按照实际运行工况取其最大运行电压Umax。
得到的离子流单位为A/km，该数值乘以线路全长即可得到离子流总量I。
步骤206，计算非停运导线的最大允许电压和离子流总量之间的比值，得到目标电阻值；
步骤207，计算最大允许电压和离子流总量之间的乘值，得到长期运行允许功率；
在本发明实施例中，目标电阻值R为：
R＝Umax/I
长期运行允许功率P为：
P＝IUmax
步骤208，选取目标电阻值和长期运行允许功率对应的接地电阻；
步骤209，将停运导线等电位相连后，通过接地电阻接地。
在本发明实施例中只考虑三根悬浮导体等电位相连经过一个高阻接地。确定导线的运行电压以及起晕场强，悬浮导体电位从0～150kV循环代入计算作为一类强制边界条件。按照上面所说的计算离子流密度的步骤得到入地电流，用悬浮导体电位除以电流可以得到接地电阻的大小。这时候根据悬浮导体电位的变化得出数据可以绘制出电流和电阻随电压变化的曲线，通过matlab中的一维插值函数由电阻可反推得到相应的电压和功率曲线。这时候根据电压的限值要求可以对应得到电阻以及功率。在考虑不同情况时，改变导线运行电压或者改变导线粗糙系数进行计算得到一组电阻——电压/功率曲线，根据电压上限综合所有曲线进行泄流电阻大小和电阻长期运行功率选型。
在得到目标电阻值和长期运行允许功率后，可以选取与该目标电阻值相同且拥有该长期运行允许功率的接地电阻。通过各停运导线等电位相连后，通过接地电阻进行接地，完成对该导线的感应电压抑制。
在本发明实施例中，通过获取双极直流线路杆塔的几何尺寸数据，按照几何尺寸数据构建二维剖分模型，并提取基础数据；计算在预设导线粗糙系数下的起晕场强，并确定边界条件；根据基础数据、起晕场强和边界条件，结合二维剖分模型，迭代计算非停运导线对应的节点电荷密度；基于边界场强约束方程，计算停运导线表面的边界法向场强；根据节点电荷密度和边界法向场强，确定离子流总量；根据离子流总量和非停运导线的最大允许电压，确定接地电阻的阻值，并将非停运导线等电位相连后通过接地电阻接地，从而实现对非停运导线在停运导线上的直流感应电压的抑制，提高输电安全性。
请参阅图7，图7示出了本发明实施例三的一种直流感应电压的抑制装置的结构框图。
本发明实施例提供了一种直流感应电压的抑制装置，涉及双极直流线路杆塔，双极直流线路杆塔包括停运导线和非停运导线，装置包括：
基础数据获取模块701，用于获取双极直流线路杆塔的几何尺寸数据，按照几何尺寸数据构建二维剖分模型，并提取基础数据；
起晕场强计算模块702，用于计算在预设导线粗糙系数下的起晕场强，并确定边界条件；
电荷密度迭代计算模块703，用于根据基础数据、起晕场强和边界条件，结合二维剖分模型，迭代计算非停运导线对应的节点电荷密度；
边界法向场强确定模块704，用于基于边界场强约束方程，计算停运导线表面的边界法向场强；
离子流总量确定模块705，用于根据节点电荷密度和边界法向场强，确定离子流总量；
电阻接地模块706，用于根据离子流总量和非停运导线的最大允许电压，确定接地电阻的阻值，并将停运导线等电位相连后通过接地电阻接地。
可选地，基础数据获取模块701具体用于：
获取双极直流线路杆塔的几何尺寸数据；
按照几何尺寸数据进行建模，得到二维计算模型；
采用三角形单元度二维计算模型进行场域离散，构建二维剖分模型；
从二维剖分模型中提取非停运导线和停运导线所处位置对应的基础数据。
可选地，起晕场强计算模块702具体用于：
采用预设导线粗糙系数代入至peek公式，计算在预设导线粗糙系数下的起晕场强；
响应用户输入信息结合模拟电荷法，确定标称场电位；
从用户输入信息中提取地电位、非停运导线电位和停运导线电位，结合标称场电位，确定边界条件。
可选地，电荷密度迭代计算模块703具体用于：
根据二维剖分模型内的单元数量与节点数量，构建有限元离散方程；
采用基础数据求解有限元离散方程，确定各个节点的节点电位；
采用节点电位结合基础数据求解电流连续性模型，确定各个节点对应的空间电荷密度；
判断空间电荷密度是否满足起晕场强和边界条件；
若是，则定位非停运线路所处节点，并从空间电荷密度中确定非停运线路所处节点对应的节点电荷密度。
可选地，电荷密度迭代计算模块703具体还用于：
若否，则按照预设的试探电位步长调整电位边界；
按照起晕场强调整导体表面电荷密度；
跳转执行采用基础数据求解有限元离散方程，确定各个节点的节点电位的步骤。
可选地，离子流总量确定模块705具体用于：
采用各个节点分别对应的节点电荷密度和节点法向场强，结合预设离子流密度计算公式，确定各个节点分别对应的节点离子流密度；
叠加全部节点离子流密度，得到单位长度上的离子流密度；
计算离子流密度和线路全长之间的乘值，得到离子流总量。
可选地，电阻接地模块706具体用于
计算非停运导线的最大允许电压和离子流总量之间的比值，得到目标电阻值；
计算最大允许电压和离子流总量之间的乘值，得到长期运行允许功率；
选取目标电阻值和长期运行允许功率对应的接地电阻；
将停运导线等电位相连后，通过接地电阻接地。
本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器中储存有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如本发明任一实施例所述的直流感应电压的抑制方法的步骤。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如本发明任一实施例所述的直流感应电压的抑制方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种直流感应电压的抑制方法，其特征在于，涉及双极直流线路杆塔，所述双极直流线路杆塔包括停运导线和非停运导线，所述方法包括：
获取双极直流线路杆塔的几何尺寸数据，按照所述几何尺寸数据构建二维剖分模型，并提取基础数据；
计算在预设导线粗糙系数下的起晕场强，并确定边界条件；
根据所述基础数据、所述起晕场强和所述边界条件，结合所述二维剖分模型，迭代计算非停运导线对应的节点电荷密度；
基于边界场强约束方程，计算停运导线表面的边界法向场强；
根据所述节点电荷密度和所述边界法向场强，确定离子流总量；
根据所述离子流总量和所述非停运导线的最大允许电压，确定接地电阻的阻值，并将所述停运导线等电位相连后通过所述接地电阻接地。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取双极直流线路杆塔的几何尺寸数据，按照所述几何尺寸数据构建二维剖分模型，并提取基础数据的步骤，包括：
获取双极直流线路杆塔的几何尺寸数据；
按照所述几何尺寸数据进行建模，得到二维计算模型；
采用三角形单元度所述二维计算模型进行场域离散，构建二维剖分模型；
从所述二维剖分模型中提取所述非停运导线和所述停运导线所处位置对应的基础数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算在预设导线粗糙系数下的起晕场强，并确定边界条件的步骤，包括：
采用预设导线粗糙系数代入至peek公式，计算在预设导线粗糙系数下的起晕场强；
响应用户输入信息结合模拟电荷法，确定标称场电位；
从所述用户输入信息中提取地电位、非停运导线电位和停运导线电位，结合所述标称场电位，确定边界条件。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述基础数据、所述起晕场强和所述边界条件，结合所述二维剖分模型，迭代计算非停运导线对应的节点电荷密度的步骤，包括：
根据所述二维剖分模型内的单元数量与节点数量，构建有限元离散方程；
采用所述基础数据求解所述有限元离散方程，确定各个节点的节点电位；
采用所述节点电位结合所述基础数据求解电流连续性模型，确定各个所述节点对应的空间电荷密度；
判断所述空间电荷密度是否满足所述起晕场强和所述边界条件；
若是，则定位所述非停运线路所处节点，并从所述空间电荷密度中确定所述非停运线路所处节点对应的节点电荷密度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
若否，则按照预设的试探电位步长调整电位边界；
按照所述起晕场强调整导体表面电荷密度；
跳转执行所述采用所述基础数据求解所述有限元离散方程，确定各个节点的节点电位的步骤。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述节点电荷密度和所述边界法向场强，确定离子流总量的步骤，包括：
采用各个节点分别对应的所述节点电荷密度和所述节点法向场强，结合预设离子流密度计算公式，确定各个所述节点分别对应的节点离子流密度；
叠加全部所述节点离子流密度，得到单位长度上的离子流密度；
计算所述离子流密度和线路全长之间的乘值，得到离子流总量。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述离子流总量和所述非停运导线的最大允许电压，确定接地电阻的阻值，并将所述停运导线等电位相连后通过所述接地电阻接地的步骤，包括：
计算所述非停运导线的最大允许电压和所述离子流总量之间的比值，得到目标电阻值；
计算所述最大允许电压和所述离子流总量之间的乘值，得到长期运行允许功率；
选取所述目标电阻值和所述长期运行允许功率对应的接地电阻；
将所述停运导线等电位相连后，通过所述接地电阻接地。
8.一种直流感应电压的抑制装置，其特征在于，涉及双极直流线路杆塔，所述双极直流线路杆塔包括停运导线和非停运导线，所述装置包括：
基础数据获取模块，用于获取双极直流线路杆塔的几何尺寸数据，按照所述几何尺寸数据构建二维剖分模型，并提取基础数据；
起晕场强计算模块，用于计算在预设导线粗糙系数下的起晕场强，并确定边界条件；
电荷密度迭代计算模块，用于根据所述基础数据、所述起晕场强和所述边界条件，结合所述二维剖分模型，迭代计算非停运导线对应的节点电荷密度；
边界法向场强确定模块，用于基于边界场强约束方程，计算停运导线表面的边界法向场强；
离子流总量确定模块，用于根据所述节点电荷密度和所述边界法向场强，确定离子流总量；
电阻接地模块，用于根据所述离子流总量和所述非停运导线的最大允许电压，确定接地电阻的阻值，并将所述停运导线等电位相连后通过所述接地电阻接地。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器中储存有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-7任一项所述的直流感应电压的抑制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1-7任一项所述的直流感应电压的抑制方法。
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