Optimización del cálculo del campo electromagnético debido a una descarga atmosférica; Reducing computational time in the electromagnetic field calculation due to indirect stroke

Resumo

Para calcular el sobrevoltaje inducido en una línea de transmisión debido a una descarga atmosférica se necesita estimar el campo electromagnético. El cálculo del campo consume tiempo de cómputo prohibitivo; por esta razón desde la década de los 80’s se inició la búsqueda de cómo simplificar los modelos para hacer más accesible la implementación computacional de este tipo de estudios. La primera simplificación consiste en aproximar una descarga atmosférica con una función simple. La segunda simplificación consiste en la implementación de un interpolador lineal. Aquí se propone la implementación de un interpolador parabólico espacial para reducir las necesidades de recursos de cómputo, manteniendo el compromiso entre el tiempo de cálculo y el error acumulado. Esta nueva simplificación incorpora un error adicional equiparable con el que incorpora el interpolador lineal en tiempo, por lo tanto se considera una estrategia adecuada en el cálculo óptimo del campo electromagnético.

The induced overvoltage work out in a distribution line, due to indirect lightning discharge, needs the electromagnetic field estimation. The field calculation consumes a lot of computational resources; for this reason since 80s it is looking for some simplifications in the models to render more approachable the computation implementation of this kind of studies. Heidler function is maybe the best model to represent the current of a lightning discharge, so the first simplification consist in the approach of a lightning discharge with a simple function like a double linear ramp (here called triangular) and/or a trapezoidal waveform. The second simplification concerns to the implementation of a linear interpolation ones the current overpass its maximum value, this means that the electromagnetic field is calculated step by step the first microseconds and then every ten time steps (like an example), the remain data are linearly interpolated. It is proposed here the implementation of a parabolic space interpolation to reduce the computational needed resources; the compromise is the electromagnetic field calculation in the minimum time limiting the error. The proposed simplification incorporated an additional error comparable to the one of the time linear interpolation, so it is considered that this strategy is as good as the previous one in the electromagnetic field optimum calculation.