多直流接地极不同运行方式下直流偏磁电流影响站点的预测方法技术

本发明专利技术公开了一种多直流接地极不同运行方式下直流偏磁电流影响站点的预测方法，通过在直流接地极附近变压器中性点安装直流在线监测装置，掌握直流偏磁电流的分布的实测数据，再根据实测数据，调整各层土壤电阻率和厚度对仿真模型进行修正，之后使用修正后的土壤模型对多直流接地极地区电网不同运行工况下直流偏磁的影响情况进行预测，对于直流电流超过设定值的变压器，可以提前采取防护措施，从而达到有针对性的进行直流偏磁电流防护的目的。本发明专利技术的有益效果在于：提高了电网变压器直流偏磁的早期预警能力，便于及时对直流偏磁风险较大的变压器采取有效性的防护措施。

【技术实现步骤摘要】
多直流接地极不同运行方式下直流偏磁电流影响站点的预测方法
本专利技术涉及变电站运行管理
，特别是一种多直流接地极不同运行方式下直流偏磁电流影响站点的预测方法。
技术介绍
近年来，我国直流输电发展迅速，能源与负荷中心分布不均衡的问题得到有效的缓解，但直流输电导致变压器直流偏磁的问题也越来越突出，变压器直流偏磁时会出现振动加剧、噪声增大、局部过热等现象，引发变压器内部加紧件松动、绕组断线、绝缘材料受到破坏、铁片松动弯曲等问题，持续时间过长还将导致变压器损坏。变压器直流偏磁还会引起交流电网电压总畸变率增大，谐波大幅升高，对其他电气设备产生较大影响，并可能引起继电保护误动，这些影响最终将会危及到电网的安全运行。直流接地极与变电站的相互位置、电网结构、土壤类型等因素影响着直流偏磁电流的分布，对于存在多个直流接地极的地区，当直流输电采取不同运行方式时，直流接地极电流在电网中的分布，以及对直流接地极附近的变压器的影响范围均不相同。通过仿真计算建立目标电网模型，根据各变电站和直流接地极的地理位置，以及输电线路直流电阻和变压器的直流电阻，对多直流接地极地区电网不同运行工况下直流偏磁的影响情况进行计算，但是，由于电网所在地质情况复杂，仿真模型中对大地建模部分不能准确模拟真实情况，给计算带来误差，不能进行准确的直流电流在电网中分布的计算，更不能实现对多直流接地极地区电网不同运行工况下直流偏磁的影响情况进行预测。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种多直流接地极不同运行方式下直流偏磁电流影响站点的预测方法，通过在直流接地极附近变压器中性点安装直流在线监测装置，掌握直流偏磁电流的分布的实测数据，再根据实测数据，调整各层土壤电阻率和厚度对仿真模型进行修正，之后使用修正后的土壤模型对多直流接地极地区电网不同运行工况下直流偏磁的影响情况进行预测。实现本专利技术目的的技术方案如下：多直流接地极不同运行方式下直流偏磁电流影响站点的预测方法，预测区域内有多个直流接地极和m个具有中性点接地变压器的交流变电站，包括建立预测区域内各交流变电站地表电位土壤仿真模型的步骤：1.1使用仿真软件建立预测区域的交直流混联电网拓扑结构模型；1.2在每个交流变电站的主变中性点安装直流在线监测装置；1.3初步建立每个交流变电站地表电位土壤仿真模型：第一土壤层的电阻率为ρ1Ω·m，土壤分层厚度为h1千米；第二土壤层的电阻率为ρ2Ω·m，土壤分层厚度为h2千米；第三土壤层的电阻率为2Ω·m，厚度为无穷大；1.4将交流变电站地表电位土壤仿真模型输入仿真软件，通过仿真软件计算得到每个交流变电站的地表电位计算值Vi，i＝1,2...m；1.5将Vi设为交流变电站中性点处的直流电源，通过仿真软件计算得到每个交流变电站主变中性点的直流偏磁电流计算值Ii；1.6当任意一个直流接地极采取单极大地回路运行方式时，使用在线监测装置同步测试得到每个交流变电站主变中性点的直流偏磁电流实测值Ii'；1.7如交流变电站i的直流偏磁电流的计算值Ii和实测值Ii'的误差|Ii-Ii|≥0.5A，则在该交流变电站的地表电位土壤仿真模型中第一土壤层电阻率ρ1、第二土壤层的电阻率ρ2、第一土壤层厚度h1和第二土壤层厚度h2这四个参数中，任选一个以上参数进行修正，直到仿真软件计算得到该交流变电站主变中性点的直流偏磁电流计算值Ii满足|Ii-Ii'|＜0.5A；进行多直流接地极不同运行方式下直流偏磁影响站点的预测的步骤：2.1使用仿真软件建立预测区域的以任意一种方式运行的交直流混联电网拓扑结构模型；2.2将修正后的变电站地表电位土壤仿真模型输入仿真软件，通过仿真软件计算得到该混联电网中每个交流变电站的地表电位预测值Vi'；2.3将Vi'设为交流变电站中性点处的直流电源，通过仿真软件计算得到该混联电网中每个交流变电站主变中性点的直流偏磁电流预测值Ii'；2.4如Ii'≥I0，则确定交流变电站i的直流偏磁电流超标，其中I0为变压器承受直流偏磁电流的上限值。上述方法中，所述在交流变电站i的地表电位土壤仿真模型中第一土壤层电阻率ρ1、第二土壤层的电阻率ρ2、第一土壤层厚度h1和第二土壤层厚度h2这四个参数中，任选一个以上参数进行修正的方法为：当实测值Ii'大于计算值Ii时，增大仿真模型里的第一土壤层电阻率ρ1，和/或减小第一土壤层厚度h1，和/或增大第二土壤层电阻率ρ2，和/或增大第二土壤层厚度h2；当实测值Ii'小于计算值Ii时，减小仿真模型里的第一土壤层电阻率ρ1，和/或增大第一土壤层厚度h1，和/或减小第二土壤层电阻率ρ2，和/或减小第二土壤层厚度h2。进一步地，修正第一土壤层电阻率ρ1时每次增大或减小10Ω·m，修正第一土壤层厚度h1时每次增大或减小0.1km，修正第二土壤层电阻率ρ2时每次增大或减小500Ω·m，修正第二土壤层厚度h2时每次增大或减小5km。进一步地，所述预测区域内有3个直流接地极P1、P2和P3，所述多直流接地极交直流混联电网的运行方式包括方式一：P1单极大地回路运行，P2双极平衡运行，P3双极平衡运行；方式二：P1双极平衡运行，P2单极大地回路运行，P3双极平衡运行；方式三：P1双极平衡运行，P2双极平衡运行，P3单极大地回路运行；方式四：P1单极大地回路运行，P2单极大地回路运行，P3双极平衡运行，且P1和P2运行时同极性；方式五：P1单极大地回路运行，P2单极大地回路运行，P3双极平衡运行，且P1和P2运行时不同极性；方式六：P1单极大地回路运行，P2双极平衡运行，P3单极大地回路运行，且P1和P3运行时同极性；方式七：P1单极大地回路运行，P2双极平衡运行，P3单极大地回路运行，且P1和P3运行时不同极性；方式八：P1双极平衡运行，P2单极大地回路运行，P3单极大地回路运行，且P2和P3运行时同极性；方式九：P1双极平衡运行，P2单极大地回路运行，P3单极大地回路运行，且P2和P3运行时不同极性；方式十：P1单极大地回路运行，P2单极大地回路运行，P3单极大地回路运行，且任意两个直流接地极单极大地回路运行时同极性；方式十一：P1单极大地回路运行，P2单极大地回路运行，P3单极大地回路运行，且三个直流接地极单极大地回路运行时同极性。进一步地，所述仿真软件为CDEGS，所述变压器承受直流偏磁电流的上限值I0＝12A。本专利技术的有益效果在于：提高了电网变压器直流偏磁的早期预警能力，便于及时对直流偏磁风险较大的变压器采取有效性的防护措施。附图说明图1为本专利技术方法的原理图；其中，S1,S2,S3,S4为电网中直流接地极，为500KV交流变电站主变T1、T5的直流电阻，为220KV交流变电站主变T1，T2，T3，T5的直流电阻，是500KV输电线路的直流电阻，是220KV输电线路的直流电阻；图2是水平土壤结构示意图；其中，H1～Hn为各土壤分层底部与地面的距离，h1～hn为各土壤分层的厚度，ρ1～ρn为各土壤分层的电阻率；图3是黄土土壤模型(湿黄土)的地表电位分布图；图4是黄土土壤模型(干黄土)的地表电位分布图；图5是含砂黏土土壤模型(湿含砂黏土)的地表电位分布图；图6是含砂黏土土壤模型(干含砂黏土)的地表电位分布图；图7是四种典型土壤的地表电位图；图8是ρ1变化时的地表电位图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多直流接地极不同运行方式下直流偏磁电流影响站点的预测方法，预测区域内有多个直流接地极和m个具有中性点接地变压器的交流变电站，其特征在于，包括建立预测区域内各交流变电站地表电位土壤仿真模型的步骤：1.1使用仿真软件建立预测区域的交直流混联电网拓扑结构模型；1.2在每个交流变电站的主变中性点安装直流在线监测装置；1.3初步建立每个交流变电站地表电位土壤仿真模型：第一土壤层的电阻率为ρ1Ω·m，土壤分层厚度为h1千米；第二土壤层的电阻率为ρ2Ω·m，土壤分层厚度为h2千米；第三土壤层的电阻率为2Ω·m，厚度为无穷大；1.4将交流变电站地表电位土壤仿真模型输入仿真软件，通过仿真软件计算得到每个交流变电站的地表电位计算值Vi，i＝1,2...m；1.5将Vi设为交流变电站中性点处的直流电源，通过仿真软件计算得到每个交流变电站主变中性点的直流偏磁电流计算值Ii；1.6当任意一个直流接地极采取单极大地回路运行方式时，使用在线监测装置同步测试得到每个交流变电站主变中性点的直流偏磁电流实测值Ii'；1.7如交流变电站i的直流偏磁电流的计算值Ii和实测值Ii'的误差|Ii‑Ii'|≥0.5A，则在该交流变电站的地表电位土壤仿真模型中第一土壤层电阻率ρ1、第二土壤层的电阻率ρ2、第一土壤层厚度h1和第二土壤层厚度h2这四个参数中，任选一个以上参数进行修正，直到仿真软件计算得到该交流变电站主变中性点的直流偏磁电流计算值Ii满足|Ii‑Ii'|＜0.5A；进行多直流接地极不同运行方式下直流偏磁影响站点的预测的步骤：2.1使用仿真软件建立预测区域的以任意一种方式运行的交直流混联电网拓扑结构模型；2.2将修正后的变电站地表电位土壤仿真模型输入仿真软件，通过仿真软件计算得到该混联电网中每个交流变电站的地表电位预测值Vi'；2.3将Vi'设为交流变电站中性点处的直流电源，通过仿真软件计算得到该混联电网中每个交流变电站主变中性点的直流偏磁电流预测值Ii'；2.4如Ii'≥I0，则确定交流变电站i的直流偏磁电流超标，其中I0为变压器承受直流偏磁电流的上限值。...

【技术特征摘要】
1.一种多直流接地极不同运行方式下直流偏磁电流影响站点的预测方法，预测区域内有多个直流接地极和m个具有中性点接地变压器的交流变电站，其特征在于，包括建立预测区域内各交流变电站地表电位土壤仿真模型的步骤：1.1使用仿真软件建立预测区域的交直流混联电网拓扑结构模型；1.2在每个交流变电站的主变中性点安装直流在线监测装置；1.3初步建立每个交流变电站地表电位土壤仿真模型：第一土壤层的电阻率为ρ1Ω·m，土壤分层厚度为h1千米；第二土壤层的电阻率为ρ2Ω·m，土壤分层厚度为h2千米；第三土壤层的电阻率为2Ω·m，厚度为无穷大；1.4将交流变电站地表电位土壤仿真模型输入仿真软件，通过仿真软件计算得到每个交流变电站的地表电位计算值Vi，i＝1,2...m；1.5将Vi设为交流变电站中性点处的直流电源，通过仿真软件计算得到每个交流变电站主变中性点的直流偏磁电流计算值Ii；1.6当任意一个直流接地极采取单极大地回路运行方式时，使用在线监测装置同步测试得到每个交流变电站主变中性点的直流偏磁电流实测值I′i；1.7如交流变电站i的直流偏磁电流的计算值Ii和实测值I′i的误差|Ii-I′i|≥0.5A，则在该交流变电站的地表电位土壤仿真模型中第一土壤层电阻率ρ1、第二土壤层的电阻率ρ2、第一土壤层厚度h1和第二土壤层厚度h2这四个参数中，任选一个以上参数进行修正，直到仿真软件计算得到该交流变电站主变中性点的直流偏磁电流计算值Ii满足|Ii-Ii'|＜0.5A；进行多直流接地极不同运行方式下直流偏磁影响站点的预测的步骤：2.1使用仿真软件建立预测区域的以任意一种方式运行的交直流混联电网拓扑结构模型；2.2将修正后的变电站地表电位土壤仿真模型输入仿真软件，通过仿真软件计算得到该混联电网中每个交流变电站的地表电位预测值Vi'；2.3将Vi'设为交流变电站中性点处的直流电源，通过仿真软件计算得到该混联电网中每个交流变电站主变中性点的直流偏磁电流预测值Ii'；2.4如Ii'≥I0，则确定交流变电站i的直流偏磁电流超标，其中I0为变压器承受直流偏磁电流的上限值。2.如权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述在交流变电站i的地表电位土壤仿真模型中第一土壤层电阻率ρ1、第二土壤层的电阻率ρ2、第一土壤层厚度h1和第二土壤层厚度h2这四个参数中，任选一个以上参数进行修正的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋伟，张星海，甘德刚，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：四川;51