,三峡大学全日制专业学位硕士学位论文目录引言绪论课题的研究背景和意义课题国内外研究现状课题研究的主要内容边界元法理论引言边界元基本理论介质悬浮导体和电极情况下方程的耦合本章小结样条边界元原理样条基函数样条曲线样条曲面样条曲面反算控制点样条曲面四边形单元上的形状函数本章小节双次样条曲面四边形边界元双次样条边界元前期算法准备样条边界元程序的实现双次样条边界元精度分析本章小节曲面单元和计算结果精细显示的后处理技术精细后处理理论精细后处理方法实例分析本章小结特高压复合绝缘子表面电场计算特高压复合绝缘子三维模型建立特高压复合绝缘子串无均压环时的电场分析特高压复合绝缘子串加均压环时的电场分析本章小节三峡大学全日制专业学位硕士学位论文总结论文工作总结展望参考文献附录攻读硕士学位期间发表的部分学术论著致谢引言年底，国家电网公司在认真分析我国电力工业发展现状及未来趋势的基础上，提出了“特三大”战略，即建设以特高压电网为骨干网架各级电网协调发展的坚强国家电网的发展目标，促进大煤电大水电大核电基地集约化开发。国家已经把发展特高压技术与装备纳入我国国家中长期科学和技术发展规划纲要和中国应对气候变化国家方案。特高压输电技术是当今世界电力技术的制高点，特高压电网已经作为电力工业发展的战略之。但随着电压等级的提高，对输电线路的绝缘水平和安全性提出了严峻的挑战。为了确定特高压输电线路的绝缘水平，必须精确计算绝缘子串的电场和电位分布。又由于绝缘子周围的电场是开域场，边界元方法是解决开域场问题的最理想方法。边界元是求解工程和科学问题的常用数值分析方法之，它是种求解边界积分方程的数值计算方法。在电磁场计算中，根据格林定理通过取适当的格林函数，可以将边值问题的微分方程转换为积分方程，同时采用了与有限元相似的单元划分离散技术，将边界离散为边界单元，相应地把边界积分方程离散为代数方程组，再用数值方法求解方程组，从而得到原问题边界积分方程的解。它具有降低求解问题的维数，减少未知量方程个数，易于处理开域问题等优点。以往采用线性平面三角形或四边形单元对边界进行离散，当边界比较规则时，即可得到比较理想的计算结果。但是当场域边界形状比较复杂时，线性单元本身形状与实际的边界曲面存在较大的误差。此时，边界元法的计算精度也受到较大的限制。若要提高计算的精度，必须大量增加单元和节点的数量，但边界元方法中形成的系数矩阵为非对称的满阵。贮存系数矩阵时，占用内存量大。增加单元和节点数量，意味着计算机内存占用和计算时间成倍增加。最理想的方法是在不增加节点的情况下提高计算的精度。本文提出样条曲面四边形边界元方法。利用二阶剖分单元的节点信息，构造出样条曲面四边形单元，以曲面四边形单元的顶点相当于阶单元的节点数为求解点，与求解的单元顶点节点对应，根据样条曲面参数方程，采用面积比值法构造出曲面四边形单元上四个顶点的形状函数。计算样条曲面四边形单元上的积分。最后形成样条曲面四边形边界元方法求解三维电场边值问题。实例结果用样条曲面单元的组合来模拟实际边界，比阶平面单元更逼近实际边界。这样既提高了精度，又没有增加节点数，达到了比较理想的效果。三峡大学全日制专业学位硕士学位论文绪论课题的研究背景和意义复合绝缘子在我国输电线路上的应用属于后期之秀，目前，我国的复合绝缘子在世界上无论在技术水平还是产量用量事故率运行经验上均已处于领先水平。瓷绝缘子和玻璃绝缘子具有很好的稳定性和机械强度以及原材料廉价等优点，但是质量大体积大易破碎在污秽条件下易发生闪络，这些缺点限制了其在电力系统中的应用。而复合绝缘子具有质量小防污秽性能优良优越的抗机械冲击能力等优点，因此，复合绝缘子在我国电力系统中得到了广泛的应用。特高压绝缘子电压分布极不均匀，绝缘子高压端附近会出现单片绝缘子承受电压过大的现象。超过起晕场强时，会发生电晕放电。因此研究和分析特高压绝缘子表面电场分布极为重要。采用计算机仿真方法，求出绝缘子及其附近场域的电压及电场强度分布，不仅节省经费，减少工作量，而且可别极不均匀，在没有均压环的情况下，绝缘子高压端附近会出现单片绝缘子承受电压过大的现象。导致局部场强较大。加均压环后，绝缘子承受电压下降明显，电场强度数值比没安装均压环之前有所下降，可见均压环达到了均匀和降低电场强度的目的。总结论文工作总结为了提高边界元方法的精度和降低计算机内存占用，本文提出了样条曲面四边形边界元方法。并根据样条边界元法算法编制并把该方法运用到绝缘子沿面电位和电场强度的计算问题。本论文主要结论如下论述了直接边界元算法原理，及推导了在场域中同时含有介质，悬浮导体和电极的情况下的边界元积分方程。样条曲面四边形边界元方法在不增加节点的情况下提高计算的精度。在该方法中，用二阶剖分单元的节点信息，构造出样条曲面四边形单元。用样条曲面单三峡大学全日制专业学位硕士学位论文元的组合来模拟实际边界，比阶平面单元更逼近实际边界。这样既提高了精度，又没有增加节点数，达到了比较理想的效果。精细后处理方法是把曲面单元及单元上各点处的函数值精细显示出来，使原本粗糙模型以精细的模型显示出来，使样条曲面边界元所求得的函数值在整个曲面边界上的变化规律更加详细直观。算例表明，精细显示后的模型结果明显优于未处理前的结果，达到比较理想的效果。形成样条曲面边界元方法程序软件包，运用该软件初步分析计算特高压复合绝缘子沿面电位和电场强度。特高压绝缘子在无均压环是的沿面电场分别极不均匀，在没有均压环的情况下，绝缘子高压端附近会出现单片绝缘子承受电压过大的现象。导致局部场强较大。加均压环后，绝缘子承受电压下降明显，电场强度数值比没安装均压环之前有所下降，可见均压环达到了均匀和降低电场强度的目的。展望本文取得了定的成果，但是由于时间和些其他因素的限制，所做的工作还需要更进步的完善，之后的工作主要有样条曲面边界元方法在求解节点较多八千个左右时，程序求解较为困难。在用计算机求解时会出现内存不足的情况。目前提出的多级子算法可以解决这问题。将多级子算法运用到样条曲面边界元方法这是今后需补充改进的地方。将样条曲面方法运用研究不同类型型号的特高压绝缘子模型。并分析各种绝缘子表面电场分布情况。今后研究形成体化可视化软件，使得操作简明。三峡大学全日制专业学位硕士学位论文参考文献刘振亚特高压电网北京中国经济出版社,特高压输电技术的研究与我国电网的发展高电压技术，杨仕友,倪光正小波伽辽金有限元法及其在电磁场数值计算中的应用中国电机工程学报袁建生,宗伟计算三维涡流场的三分量边界元法中国电机工程学报李亚莎,王泽忠,李咸善,等球形电极三维静电场球面三角形边界元算法,电工技术学报，李亚莎，王泽忠基于圆环坐标系的三维静电场曲面三角形边界元法电工技术学报刘姜玲,王泽忠三维静电场边界元法的积分精度问题高电压技术,姜保军,孙力,李波电磁检测中的开域电磁中国电机工程学报,阎东,卢明,吕中宾输电线路用复合绝缘子运行技术及实例分析北京中国电力出版社,于聚丰,赵志斌特高压输电线路复合绝缘子场强分析及其均压环优化设计年全国电工理论与新技术学术年会论文集毛凤麟,王雪松复合绝缘子均压环对电场分布的影响高电压技术三峡大学全日制专业学位硕士学位论文王长清现代计算电磁学基础北京北京大学出版社,姚振汉，王海涛边界元法北京高等教育出版社卞星明,张福增,王黎明,等交流复合绝缘子均压环参数设计高电压技术黄道春,阮江军,刘守豹特高压交流复合绝缘子电位和均压环表面电场分布计算高电压技术司马文霞,武坤,李立浧,等线路直流复合绝缘子均压环结构研究高电压技术李庆特高压交流输电线路绝缘子电位分布计算及均压环优化设计西安西安电子科技大学,黄玲,文习山基于改进遗传算法的特高压绝缘子均压环优化高电压技术李亚莎高精度快速边界元法及其在绝缘子电场计算中的应用研究,北京华北电力大学，倪光正,钱秀英电磁场数值计算北京高等教育出版社,王泽忠,全玉生,卢斌先工程电磁场北京清华大学出版社,刘士利改进的边界元法及其在电场计算中的应用华北电力大学，金建铭电磁场有限元方法西安西安电子科技大学出版社,王泽忠简明电磁场数值计算机械工业出版社王仁宏,李崇军,朱春钢计算几何教程科学教育出版社王飞三次样条反算的种简便算法北京邮电大学学报,彭国伦程序设计北京中国电力出版社,邓凡平有限元分析自学手册北京人民邮电出版社,余恒清，余泽松电磁波理论解题指南电子科技大学出版社,黄道春,阮江军,陈勇,等交流线路复合绝缘子电位和电场分布研究电气技术三峡大学全日制专业学位硕士学位论文,谢天喜，刘鹏，李靖，等交流同塔双汇输电线路复合绝缘子电场分别高电压技术宿志,殷禹,周军,等特高压交直流线路用复合绝缘子及其可靠性高电压技术李鹏范建斌，李光范，等级特高压交流线路绝缘子电位分布计算和均压环设计中国电力张施令,胡伟,采用有限元和粒子群算法优化特高压复合绝缘子均压环结构高电压技术司马文霞,施健,袁涛,等特高压复合绝缘子电场计算及基于神经网络遗传算法的均压环结构优化设计高电压技术三峡大学全日制专业学位硕士学位论文附录攻读硕士学位期间发表的部分学术论著李亚莎，徐瑞宇直流特高压输电线路磁场环境分析现代电力徐瑞宇交流特高压输电线路电场分析电子世界范开明，徐瑞宇，刘永波混合算法在机组调配中的应用陕西电力李亚莎,李晶晶，徐瑞宇新型曲面三角形边界元法及其在电场计算中的应用电气开关，李亚莎,徐瑞宇，李晶晶基于样条曲面参数方程的曲面边界元精细后处理方法研究现代电力已录用三峡大学全日制专业学位硕士学位论文致谢三年的研究生学习即将结束，首先要衷心感谢导师李亚莎老师，感谢他们在我的研究生学习阶段对我的孜孜不倦的教诲，他们渊博的学识严谨的治学态度令我受益匪浅。同时还要感谢电气与新能源学院各位老师对我的指导和帮助。正是他们给我创造了良好的研究环境和学术氛围，并以渊博的学识严谨的学风敏锐的观察力给我莫大的帮助和启发。感谢电气新能源学院硕士研究生范开明，李晶晶，刘映龙等同学，与他们的学术讨论使我受益匪浅。感谢我的父母在生活和精神上给予我的巨大支持和帮助，使我能够顺利完成学业。指导教师学科系主任院分管领导分类号密级全日制工程硕士学位论文样条曲面四边形边界元方法及其在特高压绝缘子串电场计算中的应用学位申请人徐瑞宇学科专业电气工程指导教师李亚莎副教授二三年五月,三峡大学全日制专业学位硕士学位论文三峡大学学位论文独立完成与诚信声明本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名日期三峡大学全日制专业学位硕士学位论文内容摘要绝缘子是输电线路的重要设备之，担负着悬挂导线和对铁塔绝缘的重要任务。在高压输电线路中，绝缘子串承受着数百千伏的高电压。在绝缘