(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221085952 2.1 (22)申请日 2022.07.21 (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区清华园 (72)发明人 旦乙画　杨健　殷君君　 (74)专利代理 机构 北京鸿元知识产权代理有限 公司 11327 专利代理师 董永辉　曹素云 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 17/10(2006.01) (54)发明名称 一种山坡地形中的电参数计算方法 (57)摘要 本发明涉及一种山坡地形中的电参数计算 方法， 主要用于计算山坡地形中输电杆塔的接地 参数。 本发明通过分析山坡地形、 无穷大地、 接地 网三者之间的边界条件， 得到三者边界参量的计 算方法。 研究考虑边界条件影 响下山坡地形中的 空间电场计算和空间电位计算。 通过分析空间电 场和空间电位的关系， 得到了边界电荷及接地金 属表面泄露电流的计算方法。 根据求得的边界电 荷及泄露电流分布， 可进一步获取空间任意一点 的场量及山坡地形中任意接地参数。 本发明可适 应不同结构的山坡地形， 实现山坡地形中接地网 接地参数的准确计算， 为山坡地形中接地网的优 化设计、 接地参数测量等运维工作奠定理论基 础。 权利要求书4页 说明书10页 附图3页 CN 115422790 A 2022.12.02 CN 115422790 A 1.一种山坡地形中的电参数计算方法， 其特 征在于， 包括： 步骤S1， 构建杆塔接地网边界模型， 并对各边界进行切分为多个微段， 各区域包括空气 区域Ω0、 山坡地形区域Ω1、 大地区域Ω2， 各边界包括边界Γ1为山坡地形区域与空气 区域 Ω0的分界面， 边界Γ2为大地区域Ω2与空气区域Ω0的分界面， 边界Γ3为大地区域Ω2和山 坡地形区域Ω1的分界面， 边界Γ4为接地导体和山坡地形区域Ω1的分界面； 其中， 对各边界进行切分为多个微段包括对Γ1、 Γ2和Γ3进行剖分， 剖分边界单元的编 号总计为M+N+K个， 编号1到M为Γ1和Γ2上的剖分单元， 编号M+1到M+N为Γ3上的剖分单元， 接地导体上分为K 段， 编号M+N+1到 M+N+K为Γ4上的剖分单 元； 步骤S2， 对边界Γ1、 Γ2和Γ3上的场点j， 根据公式8来确定电场系数Aj,i、 Bj,i， 式中， Aj,i表示边界Γ1、 Γ2和Γ3上电荷源点i在场点j处产生的电场强度， Bj,i表示边界 Γ4上电流源点i在场点j处产生的电场强度， ηi表示边界Γ1、 Γ2和Γ3上电荷源点i 所对应微 段的电荷 密度， δi表示边界Γ4上电流源点 i所对应微段的线电流密度； 步骤S3， 对边界Γ4上的场点j， 根据公式10来确定电位系数Cj,i、 Dj,i 式中， Cj,i为边界Γ1、 Γ2和Γ3上电荷源 点i在场点j处产生的电位， Dj,i为边界Γ4上电流 源点i在场点j处产生的电位， 为接地导体的微段的电位； 步骤S4， 根据公式8和公式10构建电场、 电位系数矩阵， 根据所述电场、 电位系数矩阵求 解接地参数。 2.根据权利要求1所述的山坡地形中的电参数计算方法， 其特 征在于， 步骤S1中， 还 对所述边界模型设置如下边界条件： 为Ω1内空间任意 一点的电位 函数； 为边界Γ1上的单位法向量， 方向从Ω0指向Ω1； 为边界Γ2上的单位法向量， 方向从Ω2指向Ω1； 和 分别为Ω1和Ω2内的体电流密度。 3.根据权利要求2所述的山坡地形中的电参数计算方法， 其特 征在于， 所述根据公式(8)来确定电场系数Aj,i、 Bj,i， 包括： 对于在边界Γ1、 Γ2上的场点j， 其中， 对于在边界Γ3上的场点j， 建立场点j两侧边界条件为：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115422790 A 2式中， 表示场点j所对应微段的单位法向量； ηj表示边界Γ1、 Γ2和Γ3上场点j所对应微段的电荷 密度； 为场点j从区域Ω1逼近边界的电场强度； 为不包含场点j所在源点的其 他源点从区域Ω1逼近边界的电场总和； σ1为Ω1内的电导 率； σ2为Ω2内的电导 率； ε0为空气介电常数； 式中， δi表示边界Γ4上电流源点 i所对应微段的线电流密度； 为场点j的距离 矢量； 为源点i的距离矢量； si为面积分的积分变量； Δsi为源点i所在单元的面积； li为源点i所在微段的长度， 联立式(3)(4)(5)， 可 得： 将式(6)带入式(7)， 可 得： 4.根据权利要求3所述的山坡地形中的电参数计算方法， 其特 征在于， 在求解电场系数Dj,i时， 当场点和源点在同一微段上时， 以场点为坐标原点， 采用柱坐 标系建立接地导体模型， 所述接地导体模型为 圆柱形， r0为圆柱半径， li为源点所在微段的 长度， 接地导体模型中场点位于分段中点， 电位系 数转化为圆柱表面的电流密度对圆柱中 心处场点的影响， 假定微段圆柱表面的电流密度不变， 通过线电流密度δi求得圆柱表面的 面电流密度Ki为： 源点j在场点j处产生的电位 函数 为：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115422790 A 3