一種基于配電工房母排工頻磁場的計(jì)算方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及配電工房母排領(lǐng)域，特別是一種基于配電工房母排工頻磁場的計(jì)算方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電磁兼容是配電系統(tǒng)中需要引起重視的必不可少的環(huán)節(jié)，與輸電能否安全穩(wěn)定運(yùn) 行及環(huán)境污染問題息息相關(guān)。在配電工房中，異開關(guān)柜、母排、電纜、變壓器等設(shè)備會產(chǎn)生較 強(qiáng)工頻磁場。這些磁場如果不能及時(shí)得到有效屏蔽的話，會對設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不 利影響，同時(shí)會污染環(huán)境，對人體健康產(chǎn)生負(fù)面影響。如果變壓器裝有屏蔽外殼，它所產(chǎn)生 的電力系統(tǒng)工頻磁場(Power Frequency Magnetic Fields，PFMFs)可以較好地被限制在屏 蔽外殼內(nèi)；電纜由于三相線緊密相鄰，三相平衡電流產(chǎn)生的磁場基本上相互抵消；而三相母 排由于相互存在一定的間距，三相平衡電流產(chǎn)生的磁場不能有效地相互抵消，因此母線是 配電房PFMFs的主要源頭。
[0003] 目前國內(nèi)外對建筑物電磁環(huán)境的評估沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而且評估尚處于對建筑物 內(nèi)的電磁場進(jìn)行測量，事后采取一些補(bǔ)償性的屏蔽措施，很少有在建筑方案設(shè)計(jì)前就充分 考慮并分析其可能存在的電磁污染并采取相關(guān)的有效解決措施。然而當(dāng)電磁場強(qiáng)度比較大 時(shí)，這種事后補(bǔ)償措施就顯得不合適了。近十幾年來，隨著人們對電能質(zhì)量的要求越來越 高，保持電氣設(shè)備處在良好的電磁環(huán)境，是電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障之一。
[0004 ]因此，需要一種能對配電工房母排工頻磁場進(jìn)行計(jì)算的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的就是提供一種能對配電工房母排工頻磁場進(jìn)行計(jì)算的方法。
[0006] 該方法針應(yīng)用于配電工房母排工頻磁場的屏蔽建設(shè);通過分析配電工房的母排電 流所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度，采用模擬電流的方法，分析母排的各項(xiàng)參數(shù)對電磁場強(qiáng)度的影響； 從而為配電工房母排工頻磁場屏蔽的規(guī)劃提供理論依據(jù)。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0008] 本發(fā)明提供的一種基于配電工房母排工頻磁場的計(jì)算方法，包括以下步驟：
[0009] 獲取配電工房中各母排的起始位置、寬度和間距值并通過輸入單元輸入到數(shù)據(jù)處 理單元；
[0010]在數(shù)據(jù)處理單元建立有限長載流導(dǎo)線周圍的工頻磁場的計(jì)算模型；
[0011]所述計(jì)算模型中以母排起始位置為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系;并根據(jù)輸入單元輸入的各母 排的寬度和間距值分別計(jì)算單相母排周圍空間點(diǎn)的單相磁場強(qiáng)度;根據(jù)單相磁場強(qiáng)度利用 疊加原理計(jì)算三相母排在空間所形成的整體磁場強(qiáng)度；
[0012] 將母排的各起始位置、寬度和間距值與對應(yīng)的整體磁場強(qiáng)度按照相應(yīng)關(guān)系存儲于 存儲單元。
[0013] 進(jìn)一步，所述工頻磁場中計(jì)算單相磁場強(qiáng)度的計(jì)算模型按照以下公式進(jìn)行：
[0014]
[0015] 式中，
[0016]
3電荷元到測量點(diǎn)P的距離；
[0017]
b點(diǎn)到導(dǎo)線的垂直距離。
[0018] dB為電荷元在空間點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度。
[0019]進(jìn)一步，所述三相母排在空間所形成的整體磁場強(qiáng)度的計(jì)算模型按照以下公式進(jìn) 行：
[0020]
[0021 ]式中，B為通入三相對稱電流時(shí)的磁場強(qiáng)度：
[0022]
[0023] 表示三相對稱電流時(shí)的磁場強(qiáng)度；
[0024] 珠表示單相電流時(shí)磁場強(qiáng)度；
[0025] Η為下邊沿距離地面高度；
[0026] b為母排的寬度；
[0027] R為空間點(diǎn)到母排的距離；
[0028] I為電流強(qiáng)度。
[0029] 進(jìn)一步，所述不同母排的參數(shù)包括母排下邊沿距離地面高度、母排的寬度、母排間 距。
[0030] 本發(fā)明還提供了一種基于配電工房母排工頻磁場的計(jì)算系統(tǒng)，包括輸入單元、數(shù) 據(jù)處理單元和存儲單元；
[0031] 所述輸入單元，用于獲取配電工房中各母排的起始位置、寬度和間距值并通過輸 入單元輸入到數(shù)據(jù)處理單元；
[0032]所述數(shù)據(jù)處理單元，用于在數(shù)據(jù)處理單元建立有限長載流導(dǎo)線周圍的工頻磁場的 計(jì)算模型;所述計(jì)算模型中以母排起始位置為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系;并根據(jù)輸入單元輸入的各 母排的寬度和間距值分別計(jì)算單相母排周圍空間點(diǎn)的單相磁場強(qiáng)度;根據(jù)單相磁場強(qiáng)度利 用疊加原理計(jì)算三相母排在空間所形成的整體磁場強(qiáng)度；
[0033] 所述存儲單元，用于將母排的各起始位置、寬度和間距值與對應(yīng)的整體磁場強(qiáng)度 按照相應(yīng)關(guān)系存儲于存儲單元。
[0034] 進(jìn)一步，所述工頻磁場中計(jì)算單相磁場強(qiáng)度的計(jì)算模型按照以下公式進(jìn)行：
[0035]
[0036] 式中，
[0037] ......r為電荷元到測量點(diǎn)P的距離；
[0038]
:為點(diǎn)到導(dǎo)線的垂直距離。
[0039] dB為電荷元在空間點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度。
[0040] 進(jìn)一步，所述三相母排在空間所形成的整體磁場強(qiáng)度的計(jì)算模型按照以下公式進(jìn) 行：
[0041]
[0042]式中，B為通入三相對稱電流時(shí)的磁場強(qiáng)度：
[0043]
[0044] 表示三相對稱電流時(shí)的磁場強(qiáng)度；
[0045] 喪表示單相電流時(shí)磁場強(qiáng)度；
[0046] Η為下邊沿距離地面高度；
[0047] b為母排的寬度；
[0048] R為空間點(diǎn)到母排的距離；
[0049] I為電流強(qiáng)度。
[0050] 進(jìn)一步，所述不同母排的參數(shù)包括母排下邊沿距離地面高度、母排的寬度、母排間 距。
[0051] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)：
[0052] 本發(fā)明根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度與電流之間的關(guān)系，計(jì)算出有限長導(dǎo)線的空間電磁場分布 計(jì)算;建立合適的空間坐標(biāo)系，以母排起始位置為對應(yīng)原點(diǎn)，沿母排電流軸向建立坐標(biāo)系， 用運(yùn)動(dòng)電荷概念和畢奧一薩伐爾定律，采用數(shù)值分析積分法計(jì)算出單相母排附近空間點(diǎn)的 磁感應(yīng)強(qiáng)度。將三相電流產(chǎn)生的磁效應(yīng)進(jìn)行疊加，算出三相母排通大電流時(shí)空間的磁場強(qiáng) 度公式。通過分析不同長度母線、不同間距母線在空間各個(gè)位置的磁場變化情況，最終求得 各個(gè)參數(shù)與磁場強(qiáng)度之間的關(guān)系。最終可應(yīng)用于配電工房的母排工頻磁場屏蔽方案設(shè)計(jì)。 [0053]本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并 且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可 以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書和權(quán)利要 求書來實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0054] 本發(fā)明的【附圖說明】如下。
[0055] 圖1為有限長導(dǎo)線周圍工頻磁場計(jì)算的幾何圖。
[0056] 圖2為母排周圍工頻磁場計(jì)算的幾何圖。
[0057]圖3為本發(fā)明的不同空間高度的磁場變化情況。
[0058] 圖4為本發(fā)明的不同母線長度L的磁場變化情況。
[0059] 圖5為本發(fā)明的不同母排間距d的磁場變化情況。
[0060] 圖6為本發(fā)明的不同母排寬度b的磁場變化情況。
[0061] 圖7為本發(fā)明的基于配電工房母排工頻磁場的計(jì)算方法流程圖。
[0062] 圖8為本發(fā)明的基于配電工房母排工頻磁場的計(jì)算系統(tǒng)圖
【具體實(shí)施方式】
[0063]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0064] 實(shí)施例1
[0065] 如圖所示，本實(shí)施例提供的一種基于配電工房母排工頻磁場的計(jì)算方法，應(yīng)用于 配電工房三相母排設(shè)計(jì)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括輸入單元、數(shù)據(jù)處理單元和存儲單元;包括以下步 驟：
[0066] 所述輸入單元用于獲取配電工房中各母排的起始位置、寬度和間距值并通過輸入 單元輸入到數(shù)據(jù)處理單元；
[0067]所述數(shù)據(jù)處理單元用于在數(shù)據(jù)處理單元建