求平面电场边界的法向场强的一种新算法

本文介绍用有限元法求解平面静电场边界法向场强的方案。和一般流行方案不同,不是先求出节点电位值,而是先求出节点通量函数值,由此简单导出法向场强。法向场强的精度因此大大提高。文中介绍了如何把泊松方程变为拉氏方程。附有例题与解析法比较。     

直接求解静磁场的B分量法

本文提出直接求解静磁场问题的B分量方法.基于有限元技术,可直接获得场域内各节点上的磁感应强度矢量,克服了由矢量位A计算磁场的传统方法的不足.典型实例计算表明:用该法计算出的磁感应强度矢量,其计算精度比传统方法提高一个数量级,且高于矢量位的计算精度,具有较好的收敛性.本文还对分量方程、边界条件的处理,分量的解耦技术做了详细讨论.     

提高有限元法计算场强精度的几种方法

本文比较全面地分析了现有计算场强的各种方法的优缺点,并提出了尚存在的某些问题。本文首次将外推法引入电工领域,用来计算电位和场强,又从理论上分析了用二次插值函数可提高场强的计算精度。实践证明,它们都是行之有效的方法。另外,本文也提出结合场的定性分析,可选用不同的解析式近似计算局部场强,通过计算值与理论值相比较,证明该方法可大幅度提高场强的计算精度。     

在微机上用有限元法计算无源轴对称静电场域中的边界法向场强

本文提出一种有限元法的新方案,用于求解轴对称静电场的无源场域中的边界法向场强。在子午面内的任一三角形内,用节点电位值和通量函数值同时表达的线性插值函数来逼近其中的电场强度。这种混合模型使单元交界面上的电场不连续问题得到改善。和一般的节点电位法和节点通量函数值法相比较,用本文方法求出的边界法向场强更为准确。     

计算轴对称磁场的直接求解法

基于Maxwell方程组，本文通过加权有限元技术，推导了轴对称静磁场B分量的直接解法方程，分析了磁通密矢量B^→的二个分量Br^→，Bz^→在不同煤质交界面上满足的相互关系，处理了不同电流密度分布区域分界面上因电流值“跃变”带来的影响，从而得到直接求解法的有限元方程。应用该方法可以直接求得场域内各个节点上的B^→分量，有效地保证了B^→分布的连续和和各节点上B^→的单值性。从而克服了用矢量位A^→计算场的数值方方法的不足。实例计算表明，B^→分量法求场量的精度比矢量位有限元法高。     

MPCG算法在GIS三相共罐式SF6高压断路器电场计算中的应用

针对实际的GIS三相共罐式SF6高压断路器模型结构复杂的特点，分析了适用于计算多节点、多单元的大型稀疏正定实对称矩阵求解的修正预优共轭梯度算法MPCG，给出MPCG算法的迭代流程。根据系数矩阵稀疏、对称的特点，对系数矩阵的寻址方法进行了研究，引入了新的数据结构，该方法可以快速、有效地解决系数矩阵的寻址问题，占用内存少，寻址速度快。建立计算三维电场有限元模型及数理方程，根据该模型方程对高压断路器在工频测试电压下的电位和电场进行了计算，采用MPCG算法来求解所得到的大型有限元方程组。根据计算的电位和电场分布剖面图以及俯视图，可以为GIS断路器内部各部件的优化配置提供很好的参考。     

基于双标量位与等参元三维静磁场计算及数据前后处理

本文在双标量位法计算三维恒定磁场的理论基础上,引入等参元有限元法。在对两种位建立起来的场方程离散处理过程中,把对应于直角坐标系中的实际单元变换到局部坐标系中的标准单元处理,从而推导出适应场域边界较为复杂的20节点和8节点六面体有限元离散公式,据此编制了易于通用化的计算程序。本文采用与六面体等参元有限元计算完全配套的数据前后处理技术,包括有限元网格自动剖分;全域或局部(分材料区域)网格显示检查;能量、电磁力计算;全标量位域位线显示;场强显示。使上述计算方法便于在工程设计中应用。     

内插入电极式结构复合绝缘子场强及电位分布试验研究

为了改善复合绝缘子高压端部电场强度,通过有限元仿真计算设计了一种新型的内插入电极武结构,同时对均压环进行了优化设计。为了检验优化设计后的内插入电极式结构复合绝缘子端部场强改善情况,在试验室利用光纤场强测试仪测量复合绝缘子伞裙的场强分布并计算出其电位分布。与未加内电极的绝缘子进行对比,研究表明这种内插入电极式结构复合绝缘子对改善复合绝缘子沿面场强分布和电位分布,降低复合绝缘子导线侧局部场强过于集中是非常明显和有效的。     

三维静磁场计算的B分量方法

本文提出计算三维静磁场的B分量方法,应用有限元技术,直接求解场域内各个节点上的磁通密度矢量,从根本上克服了由矢量位A计算静磁场的传统数值方法的不足。文中详细讨论了B的三个分量在介质交界面上的关系和分量方程的解耦技术。对一个实例的计算表明:这个方法计算精度较高,具有较好的收敛性。     

一种考虑PV节点的配电网三相线性潮流计算方法

为了响应配电系统快速分析的需求,提出了一种考虑PV节点的配电网三相线性潮流计算方法。根据配电网自身的特性,对极坐标形式的节点功率方程中的非线性项进行线性近似处理,并利用导纳矩阵的性质对节点功率方程进行化简,得到一种线性的节点功率方程。基于线性的节点功率方程,建立了一种考虑PV节点的配电网三相线性潮流计算模型。所提线性计算模型不仅考虑了PV节点,还适用于弱环配电网络,通用性较强。最后以牛顿-拉夫逊法潮流计算结果作为基准,通过33节点配电系统算例分析表明：所提方法的计算误差满足配电系统快速分析要求,与现有的线性潮流计算方法相比,具有更高精度。     

应用边界电场约束方程计算第一类边界上的场强分布

本文基于静电场问题的变分原理,提出边界电场约束方程,直接计算第一类边界上各个节点的场强分布。对两个实例计算表明:与现有的有限元法比较,场强的计算精度和收敛速度大为提高,较满意地解决了以往第一类边界上场强计算精度低的问题。     

基于PnP和自适应线性卡尔曼滤波的实时位姿估计

针对实时位姿估计中扩展卡尔曼滤波(EKF)线性化引入非线性误差和依赖已知噪声分布的缺点,提出一种基于Pn P的自适应线性卡尔曼滤波位姿估计求解方法。将Pn P位姿估计求解策略引入卡尔曼滤波观测方程,通过对动态方程误差统计参数实时估计,自适应调节卡尔曼滤波递推参数。所提算法求解精度高,固定了观测方程的观测向量维度,提高了算法实用性。通过仿真试验,比较了该算法与EKF的位姿估计精度,通过量化误差分析,证明了该方法可以提高三维运动位姿估计精度,也验证了该方法的有效性。     

HVDC输电线路合成场强解析计算方法研究

为研究和确定高压直流输电线路的电磁环境影响及电晕损耗,分析了高压直流线路周围的合成场强,根据Deutseh假设,认为空间电荷不影响场强的方向,只影响其大小,从而把合成场强的二维计算变为以电位为变量的函数一维计算。利用欧拉法求解描述电力线的微分方程,并对微分方程边界条件做了修改,使得电力线更为完整。给出了解析方法的地面合成场强计算的详细步骤,研究了次导线半径、次导线分裂间距,正、负极导线间距和导线高度对地面合成场强大小及分布的影响。通过与实验模型的测试结果对比,验证了算法在工程上的有效性和实用性。     

复镜像法在平板导体涡流场计算中的应用

为了根据涡流检测中积分方程法(IEM)的理想裂缝模型,用矢量磁位推导出平板导体涡流场的并矢格林函数,将复镜像法用于涡流场并矢格林函数的计算,用Prony方法对矢量磁位中广义Sommerfeld积分(GSI)的被积函数进行指数逼近,使GSI转化为有限项级数之和,加速了无穷积分的计算,提高了涡流场的求解速度和计算精度。用涡流无损检测中的两组典型数据比较用复镜像法和直接数值积分法计算广义Sommerfeld积分的计算精度和求解速度,结果表明复镜像法在涡流场GSI积分计算中准确且高效。用复镜像法计算平板导体中含有平行裂缝和十字型裂缝的涡流场,其结果与有限元一边界元耦合法的计算结果对比表明求解方法正确和高效。     

含悬浮电极的550kV六氟化硫终端电场的有限元分析

推导了含悬浮电极时的轴对称结构的有限元方程,并利用该方法计算了550kV六氟化硫终端中有无悬浮电位屏蔽罩时的电场分布。计算表明,终端中采用悬浮电位的屏蔽罩后能有效地降低终端外表面的最大场强,避免了此处空气中局部放电的发生,提高了终端运行的可靠性。     

电机电磁场域无单元法节点布置的研究

无单元法节点的布置合理与否对于计算结果的误差有很大影响,为减小计算误差,提高计算精度,提出一种新的无单元法节点布置方法。该方法首先通过自组织特征映射法来生成背景网格,然后依据等参变化,布置计算点,再依据无单元法节点的布置原则,通过计算点群来确定无单元节点。计算实例证明其节点布置算法便于生成合理的节点分布,提高求解精度,并将该方法应用到电机电磁场的计算中,取得了满意的结果。     

含悬浮电极的550 kV六氟化硫终端E电场的有限元分析

推导了含悬浮电极时的轴对称结构的有限元方程,并利用该方法计算了550 kV六氟化硫终端中有无悬浮电位屏蔽罩时的电场分布.计算表明,终端中采用悬浮电位的屏蔽罩后能有效地降低终端外表面的最大场强,避免了此处空气中局部放电的发生,提高了终端运行的可靠性.     

UHVAC同塔双回输电线路表面场强分析

为了研究特高压同塔双回输电线路分裂导线表面电场分布,本文基于改进的模拟电荷法,通过多步寻优找到模拟电荷在对应子导线内的最佳位置并建模,然后编程计算出分裂导线表面场强。利用该方法计算了浙江-上海段特高压交流输电线路分裂导线的表面场强,并研究了分裂数、子导线半径等对其影响。计算结果表明,本文方法与传统模拟电荷法相比更为准确,可将电位误差控制在0.05%以内;计算得该线路表面最大场强为1 783.5 kV/m,小于晴天和云雾条件下的起晕场强,但大于雨天条件下的起晕场强;适当增加导线分裂数或增加分裂导线的子导线半径,可明显降低导线表面最大场强。     

考虑负荷电压静特性和PV节点的配电网线性化潮流计算

鉴于原有的高维非线性潮流模型无法适用于配电网线性规划,而现有的线性化潮流模型存在通用性不强的问题,提出了一种考虑负荷电压静特性和PV节点的配电网线性化潮流计算方法。所提方法基于极坐标系下的潮流方程,利用配电网的特征对潮流方程的电压幅值和相角进行解耦;再根据PV节点自身的控制特性,推导出一种含PV节点的线性化潮流计算模型。所提模型不仅考虑了PV节点和负荷电压静特性,而且兼顾对过负载和弱环网的适应性,无需迭代便可求解配电网的电压分布。仿真结果表明：所提方法具有较高的精度和通用性,可用于配电网的快速分析。     

一种含PV节点的配电网线性潮流计算方法

为了解决线性潮流计算方法无法处理PV节点的问题,提出了一种含PV节点的配电网线性潮流计算方法。所提方法从极坐标的牛顿-拉夫逊法潮流计算的节点功率方程出发,利用配电网的特征对节点功率方程中的非线性项进行线性近似处理,得出一种线性潮流方程。所提方法不仅适用于弱环网络,还克服了大多数线性潮流计算方法无法处理PV节点的缺陷。算例分析表明,以牛顿-拉夫逊法潮流计算结果作为基准,所提方法的最大误差的数量级保持在10~(-4),计算精度与计算效率满足配电系统快速分析的要求。