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申请/专利权人：武汉理工大学

摘要：本发明涉及高频电磁场计算技术，具体涉及GIS隔离开关操作下套管处特快速暂态电磁辐射的计算方法，包括以下步骤：VFTO激励源的选取与处理；分析GIS设备的结构，建立考虑套管结构的模型；施加VFTO激励源，GIS设备接地，GIS设备外壳进行加密处理，获取套管周围空间辐射电磁场；改变VFTO激励源的大小，逐一仿真开关操作条件下的GIS变电站空间电磁场，得到空间电磁场时域仿真波形；根据步骤4所述空间电磁场时域仿真波形，获得GIS变电站开关操作时空间电磁场的电磁干扰频段。该方法解决了目前特快速瞬态空间辐射电磁场计算时间较长，计算过程复杂及尺寸限制问题。准确得到开关操作条件下瞬态空间电磁场的电磁干扰频段。

主权项：1.GIS隔离开关操作下套管处特快速暂态电磁辐射的计算方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1、VFTO激励源的选取与处理；步骤1.1、选取VFTO激励源为波形输入或数据输入；波形是从VFTO全过程波形中截取单次脉冲过电压波形，单次脉冲过电压波形包含其波前上升和衰减震荡过程；数据点组为Ti,Ui，式中i＝0,1,2,3…n第一列为时间，第二列为电压值；当ti＝Ti-T1，VFTO激励源的电压关于时间的数据点组为ti,Ui；步骤1.2、当仿真时间步长不满足要求时，采用拉格朗日多项式插值法进行处理；根据VFTO激励源的电压关于时间的数据点组ti,Ui得：t1,U1，t2,U2，t3,U3，…tn,Un，式中ti各不相同，对于1到n之间的每个k次，其n-1次多项式公式为： 其中，基本的多项式展开由以下公式计算得到： Pn-1t＝U1H1t+…+UnHnt3Ui＝Pn-1ti,i＝1,2,…,n4式中，P为所求函数的近似函数，通过N次差值逼近原函数，Ui为VFTO激励源的电压关于时间函数；步骤2、分析GIS设备的结构，建立考虑套管结构的模型；在CST微波工作室中建立GIS设备模型，其大小尺寸与实际GIS设备相同，包括GIS隔离开关、隔离开关和套管，还包括建立套管中的中间电位内屏蔽层、接地屏蔽层的结构尺寸，屏蔽层与套管根部之间的连接关系；所述模型底面采用理想磁边界，其余面采用开放边界模拟开放空间电磁环境；步骤3、施加VFTO激励源，GIS设备接地，GIS设备外壳进行加密处理，获取套管周围空间辐射电磁场；所述VFTO激励源添加在所动作开关的内部，采用离散端口，并设置为电压源激励模式；VFTO激励源的起点与终点位置为所动作开关的动触头与静触头；步骤4、改变VFTO激励源的大小，逐一仿真开关操作条件下的GIS变电站空间电磁场，得到空间电磁场时域仿真波形；空间电磁场选用CST微波工作室中时域有限积分求解器进行计算；将Maxwell积分方程进行离散，计算时其迭代公式如下所示： 其中，分别为所迭代的电场磁场，其指数为迭代次数，C为旋度算子相应的矩阵，Mi、Mσ、Mμ、MK、分别为各介质化后所对应的矩阵；步骤5、根据步骤4所述空间电磁场时域仿真波形，获得GIS变电站开关操作时空间电磁场的电磁干扰频段；步骤5.1、选取不同过电压幅值VFTO激励源波形，得出开关操作时GIS变电站特快速空间瞬态空间电磁场分布随VFTO激励源、时间和空间变化分布规律；步骤5.2、在CST微波工作室中时域有限积分求解器计算结果中，选取GIS设备附近空间中介质为空气的任意坐标点的电场或者磁场时域波形进行傅里叶变换，得到VFTO激励源作用下空间电磁场频率分布特性；步骤5.3、在步骤5.1的结果中，选取不同激励时电场或者磁场时域波形进行傅里叶变换，得到GIS变电站开关操作时空间电磁场的电磁干扰频段。

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