快速多极子边界元法在多介质工频电场分析中的应用

"多介质工频电场分析的快速多极子边界元法 (2010年)" 本文探讨了在电力行业中，特别是变电站环境下的关键设备工频电场计算问题。工频电场分析是电力设施设计和安全评估的重要组成部分，而传统的计算方法往往存在计算效率低下的问题。针对这一挑战，作者张占龙等人提出了一种结合快速多极子法和边界元模拟电荷法的新方法，以高效地解决多介质工频电场的分布计算。 边界元模拟电荷法是一种基于场与源之间的关系进行电磁场分析的方法，它通过将物理区域边界上的场变量转换为边界上的电荷分布来简化问题。在此基础上，快速多极子法被引入以提升计算速度，其核心在于通过多极展开和近似计算，有效减少矩阵与向量乘积时的计算复杂度。这种方法特别适用于处理大规模、多自由度的问题，因为它能显著降低计算量，同时保持较高的精度。 在500 kV变电站的开关场内刀闸周围电场分布的实例计算中，该快速多极子边界元模拟电荷法与常用的积分工程软件进行了比较。结果显示，两者的最大相对误差仅为8.1%，表明新方法的计算结果具有良好的准确性和可靠性。而且，由于新方法减少了内存消耗和运算时间，它在满足工程实际需求的前提下，为大尺度、多介质、多未知量的工频电场计算提供了更优的解决方案。 快速多极子边界元模拟电荷法不仅提升了计算效率，降低了内存需求，还保持了高精度，是解决电力系统中复杂工频电场问题的有效工具。这一研究对于优化变电站设计，保障电力设施的安全运行，以及预防电气设备过电压损伤等方面具有重要意义。此外，该方法也为后续相关领域的研究提供了新的思路和技术支持。