高压直流导线下方介质薄膜表面荷电特性研究的开题报告.docx

高压直流导线下方介质薄膜表面荷电特性研究的开题报告
一、选题背景
高压直流输电已成为现代电力系统发展的重要趋势。随着技术的发展，高压直流技术已经越来越成熟和完善，成为解决远距离输电的最佳选择。然而，高压直流输电线路中存在一些问题，例如直线段和曲线段的相互转换处、当地自然条件限制、地形障碍等等。因此，在高环境电场下，导线下方的导中介质表面荷电特性研究对于保护输电线路的安全运行，提高电网系统的可靠性和经济性具有重要意义。
二、选题意义
高压直流导线下方介质表面荷电特性研究旨在探究建立经验方法，通过研究外部力场作用下导线下方介电介质表面荷电分布规律，对高压直流输电线路的安全工作和经济运行提供一定的理论依据。另外，这个研究也可以积累有助于相关行业的科技研究，推进相关领域的发展与创新。
三、选题内容
本文将研究基于Finite-differencetime-domain（FDTD）方法和时域有限元方法(TD-FE)，来探究导线下方介质表面荷电特性和分布规律。具体研究内容包括：
1.导体表面电场分布及变化规律
2.分析导线下方介质表面电场分布规律
3.研究介质表面电荷分布特性
4.探究不同耐压级别的输电线路导线下方介质表面电荷分布规律的差异性
5.多参数分析，并建立预测模型
四、研究方法
本项目选用时域有限元方法和有限差分时间域法对高压直流导线下的介电介质表面荷电特性展开模拟和分析研究。利用这些方法对下列几个问题进行研究：
1.导体表面电场分布及变化规律
时域有限元法是一种数值计算方法，它本质上是将大范围的时间域离散化为一组时间步进，使时间上的任意标量结果可以用一系列逐步计算的有限步来近似计算。有限元法（FEM）是一种解决偏微分方程的数值方法，例如Maxwell方程组。由于TD-FE方法可以同时处理导体与介质的情况，因此它是模拟高压直流导线下介电介质表面荷电特性的理想方法。本研究将使用这种方法模拟导体表面电场和变化规律。
2.分析导线下方介质表面电场分布规律
过程同上，采用FDTD方法对导线下方介质表面电场分布规律进行研究模拟。
3.研究介质表面电荷分布特性
观察导线下方介质表面电荷特性。
4.探究不同耐压级别的输电线路导线下方介质表面电荷分布规律的差异性
对于不同耐压级线路，观察其导线下方介质表面电荷分布规律。
5.多参数分析，建立预测模型
通过观察不同的参数，确定影响导线下方介质表面电荷分布规律的主要因素，并利用线性回归的方法，分析影响输电线路的主要因素，建立合理的预测模型。
五、预期成果
本研究旨在探讨高压直流导线下方介质表面荷电特性研究。预计将获得以下成果：
1.建立高压直流导线下方介质表面荷电分布规律的理论模型，并用来解决这个问题
2.深入了解了导线下方介质表面电荷分布特性
3.展现不同耐压级别的输电线路导线下方介质表面电荷分布规律的差异性
4.建立高压直流导线下方介质表面荷电分布规律的预测模型，展示研究结果的潜在应用。
总之，通过本次研究，我们有望在高压直流输电领域做出独特的贡献，为改进现有输电系统和开发新一代高压直流输电技术提供有用的信息和见解。