垂直分层土壤中引外接地网的格林函数

为解决分层土壤中引外接地网的格林函数理论推导复杂和数值求解方法繁琐的问题,提出一种适用于具有任意分层的水平土壤结构的计算点电流源电流场的递推算法,即利用傅氏变换对贝塞尔函数进行转换,复镜像法对系数进行展开,通过土壤边界条件推导出格林函数通用表达式,避免了极为复杂的公式表达.经算例对比得出,该方法准确有效,可以应用于水平多层土壤接地问题的计算.     

分层土壤中点电流源格林函数的快速计算方法

为了解决分层土壤中点电流源的格林函数理论推导复杂和数值计算繁琐的问题,阐述了多层水平分层土壤中点电流源的格林函数模型及其建立过程,基于此模型得到了求解任意分层土壤中点电流源格林函数的快速计算方法,并利用MATLAB对其进行编程。经算例对比,得出了该方法计算接地网接地阻抗的结果准确有效,而且大大提高了接地网接地特性的计算效率。     

垂直多层土壤接地电阻的计算

提出垂直多层土壤中电流场的计算模型及计算公式，应用边界元法编制成垂直多层土壤结构模型中接地装置的接地参数计算程序     

多层水平分层土壤电阻率模型

确定大地模型和土壤参数是大型地网接地计算的首要工作,为了使模型能够较好地反映实际大地土壤特性,应该利用多层模型代替以往的两层或三层模型。基于等距四极法测得的土壤视在电阻率建立了反演多层水平分层土壤电阻率模型。土壤视在电阻率计算值由复镜像法进行逼近,复镜像法的采用大大加快了程序计算速度并且提高了计算精度。由最小二乘法建立目标函数,通过条件转换将约束非线性问题转化为非约束问题,使用拟牛顿DFP算法对目标函数进行优化。根据实际使用经验与土壤视在电阻率特性的表现,确定了一种由计算机自动选择初始值的有效方法,使程序可以很快获得收敛解。并将分析结果与国际著名接地计算软件CDEGS的计算结果进行比较,充分验证了方法的有效性。     

变电站内水平多层土壤参数反演

接地网是变电站的重要组成,起到保障变电站设备安全运行和工作人员安全的作用。IEEE Std80-2000指出,变电站内水平多层土壤的参数分布特性对接地网的接地性能有很大影响。视在电阻率是直接反映水平多层土壤参数的电学指标,因此基于Wenner法建立水平多层土壤的视在电阻率模型是研究其参数特性的重要手段。基于点电流源在水平多层土壤中满足的泊松方程和边界条件,建立了广义积分形式的视在电阻率计算公式;结合 Prony 展开式和 Lipschitz积分得出了有限项求和形式的视在电阻率复镜像表达式。利用视在电阻率测量值和计算值间的均方根误差函数建立了水平多层土壤参数反演模型。采用改进粒子群算法(improved particle swarm optimization,IPSO)拟合不同电极间距离d情况下视在电阻率;优化过程结束后,最小适应度函数对应的粒子被作为最优土壤参数输出。通过与已发表论文中水平两层和三层土壤参数模型对比,验证了所提算法在反演水平多层土壤参数时是有效、可行的。此外,由于测量的视在电阻率是在d>10t(d为电极间距,t为电极入地深度)假设下进行简化得出的,所以提出剔除d<1m时无效的视在电阻率测量值的方法来提高水平多层土壤参数估计的精度,该方法也能够对采用Wenner法的视在电阻率现场测量提出指导意见。     

多层土壤中垂直电极接地电阻的解析方法

对于日本人马渊定行和高木子平的多层土壤垂直电极接地电阻的解析计算法——等效均匀土壤电阻率法进行了分析，指出其优点是简单，缺点是计算误差较大，可能达到2196以上。此文以双层土壤模型为基础，提出了计算多层土壤中垂直电极接地电阻的新方法，与计算机数值算法比较，所提出的新方法的计算误差通常小于5％。     

模拟镜像法求解平板导体涡流场格林函数

为快速精确计算均匀无限大平板导体涡流场的格林函数,提出了模拟镜像方法（SIM）。对于垂直电偶极子,SIM将格林函数表示成复镜像与模拟镜像之和。对于水平电偶极子,SIM将格林函数表示成复镜像与模拟镜像之和。模拟镜像的位置由经典镜像或复镜像方法给出,其强度通过广义逆方法逼近格林函数的截断误差部分来确定,因考虑了偶极子高阶镜像作用,故当导体板的厚度与其透入深度为任意比值时,SIM的计算结果都十分精确。     

水平层状土壤接地问题的理论推导与数值分析

水平层状结构土壤格林函数的理论推导过程复杂且数值求解步骤繁琐.为降低理论难度和提高算法可靠性,把水平多层土壤接地问题等价为首层电阻率为无穷大的全空间层状土壤的情况,并根据分离变量法和全空间层状土壤的边界条件给出全空间任意层格林函数的通用理论表达式.通过对格林函数数值特性的分析提出了格林函数系数的智能采样方法,讨论了格林...     

运用用等值复数镜像法求解复合分层土壤结构的格林函数

通过用等值复数镜像法求解水平多层和垂直多层土壤结构的格林函数，并结合镜像的物理概念，将等值复数镜像法运用于水平和垂直复合分层的土壤结构中，推导出这种复合土壤结构的格林函数。根据得到的格林函数编制了接地计算软件，将计算结果与有关计算结果相比较，证实了该文求解得到的格林函数是正确的。     

多层水平土壤地表电位分布的仿真分析

直流输电入地电流可能在交流系统内分布,对变压器和电网安全运行造成一系列不良影响。地表电位（ESP）分布是直流分布的重要参数,为提高数值计算的精度,基于矩阵束方法提出了一种求解格林函数的高阶复镜像法。算例证明了接地标准软件CDEGS在求解奇异格林函数时存在缺陷,高阶复镜像法克服了过往方法的不足,可以精确求解任意参数多层水...     

水平分层土壤中点电流源电流场的计算

为解决地网仿真计算中多层土壤点电流源的格林函数计算复杂问题,以典型4层水平分层土壤模型为例,对点电流源格林函数公式进行了化简。因为格林函数的计算中涉及到含有贝塞尔函数的广义积分,被积函数高速振荡,难以数值积分。通过对被积函数的分析,提取衰减较慢的成分,给出了级数形式的解析表达式;对剩余部分,按照贝塞尔函数的零点分区间进行积分,收敛很快,提高了计算效率。最后使用数值方法给出了地电流的分布图像。     

格林函数法在电磁层析成像技术中的应用

EMT的逆问题求解很困难但也是必要的,采用格林函数法可以得到表示EMT多层媒质传感系统逆问题的积分式。合理忽略某些媒质层,可以得到简化了的逆问题的积分表达式,从而可构造图像重建算法,并得到了较好的重建结果。     

平板导体涡流场并矢格林函数的快速计算

用积分方程法求解平板导体中含有裂缝的涡流场时，需要大量计算并矢格林函数中包含的广义Sommerfeld积分(generalized Sommerfeld integrals , GSI)。将矩阵束方法推广应用于涡流场中广义Sommerfeld积分的计算，将极点的求解转变为矩阵广义特征值问题的求解，分别用奇异值分解方法和最小二乘法确定极点和留数，讨论了不同采样间隔和矩阵束参数对极点分布的影响。该方法将GSI转化为有限项级数之和，极大地加速了并矢格林函数的计算。根据涡流无损检测中的几组典型数据，比较了用该文方法和直接数值积分法计算并矢格林函数的精度和求解速度。大量计算表明，在场点与源点距离小于5倍透入深度时，该文方法计算误差均在2 %以下，计算速度较之数值积分法提高100倍以上，为用积分方程法快速计算涡流场奠定了基础。     

浅析垂直接地极对地网的降阻作用

详细分析了多根垂直接地极之间的电流屏蔽效应,给出了均质土壤中垂直接地极对正方形接地网接地电阻的降阻率公式,得出了垂直接地板对降低接地网接地电阻效果并不显著的结论。     

多层水平土壤对交流电网直流分布的影响

直流输电入地电流在交流系统内分布,对变压器和电网造成不良影响。为探讨多层水平土壤情况下直流分布的规律,建立了直流分布的完整计算模型,通过数值计算分析了直流极的简化处理方法案和4层水平土壤对直流分布的影响。计算结果表明:在变电站距离大于10倍直流极尺寸的情况下可以用点电流源代替具体的直流极;场参数的求解是本模型关键,直流模型的场参数实质就是互阻,大型交流电网直流分布不能忽略变电站间互阻的影响;变电站接地电阻和地电位分布均受到大地参数作用呈现一致变化,但受影响程度不同,两者对交流电网总体直流分布的作用相反,造成直流分布呈现非线性变化;大地参数变化至一定程度时不会明显直流分布改变。     

两层土壤中变电站接地网的精确计算

复镜象法是一种模拟计算变电站接地网的新方法 ,该方法适用于多层大地模型中任意结构接地网的模拟。但在分析大型地网时 ,由于接地导体数n较大 ,接地电阻的互导矩阵阶数为n ,数据待求量则为n2 。这是一个很庞大的数据计算量 ,而提出的对称复镜象法则可以大大减少数据输入量 ,并用这种方法分析了几个实际的接地网 ,取得了满意的结果     

分层土壤中三维复合接地网分析软件的开发

基于电磁场和最优化理论开发分层土壤电阻率模型的核心计算程序,基于电路和电磁场相结合的方法,建立分层土壤下复杂三维接地系统接地电阻及地表电位、跨步电势和接触电势分布的核心计算程序。结合工程分析习惯、接地国家标准、IEEE标准,开发分层土壤中三维复合接地网分析软件。该软件能够分析大地地质的不均匀性,并进一步分析其中接地网的性能。分析中能够考虑接地装置的材料特性、结构变化、各种降阻措施、以及周围其他埋地管线的影响,不但所分析的模型能够尽量接近实际情况,而且计算速度快、结果准确。软件采用向导式应用和三维全景图形模式,具有界面友好、便于使用、可视化强的特点。为发、变电站、输电杆塔的接地设计和安全评估提供有力的技术支撑。