基于变压器中性点直流电流测量数据的地表电位修正方法技术

本发明专利技术涉及一种基于变压器中性点直流电流测量数据的地表电位修正方法，利用多个不同变电站内变压器的变压器中性点直流电流测量数据，结合电网直流偏磁仿真模型，通过直流偏磁仿真模型计算结果与实测数据之间的对比形成目标函数，运用Zoutendijk可行方向法校正直流偏磁仿真模型的电站地表电位。本发明专利技术通过引入变电站修正电位列向量，可以有效的弥补直流偏磁仿真模型与测量数据之间的偏差。偏磁仿真模型与测量数据之间的偏差。

【技术实现步骤摘要】
基于变压器中性点直流电流测量数据的地表电位修正方法


[0001]本专利技术属于电网直流偏磁风险评估的
，具体涉及一种基于变压器中性点直流电流测量数据的地表电位修正方法。

技术介绍

[0002]直流输电在故障时多采用单极大地返回的运行方式。在这种情况下大量直流电流将会间接地通过大地入侵到交流电网中，造成变压器绕组通过数安到数十安不等的直流偏磁电流，会令变压器的铁芯处于饱和的工作状态。为了评估和治理变压器直流偏磁的风险，一般的做法是通过计算机仿真技术建立交流电网的直流偏磁电流分布计算模型，然后结合计算结果和部分站点的实测数据确认需要采用变压器中性点串联型偏磁治理装置的相关站点。
[0003]直流偏磁仿真模型分为两大步骤：（1）整理电站
‑
直流接地极的相对位置并计算大地电位及变电站之间的互阻；（2）按场路直接耦合模型求解得到系统的直流电流分布。但目前存在一个较为突出的问题是：偏磁模型计算结果和部分站点的实测数据不一致，尽管在实际工程当中可以根据实测结果来确定采用变压器中性点串联型偏磁治理装置的站点，但后续却无法再通过仿真评估的模型准确分析治理措施对其他变电站的不利影响。

技术实现思路

[0004]针对现有技术方法存在的不足，本专利技术提出了一种基于变压器中性点直流电流测量数据的地表电位修正方法，利用多个不同变电站内变压器的中性点直流电流测量数据，结合直流偏磁仿真模型，通过直流偏磁仿真模型计算结果与实测数据之间的对比形成目标函数，运用Zoutendijk可行方向法校正直流偏磁仿真模型的电站地表电位，并指出可能存在接线数据收集有误的变电站。
[0005]本专利技术采用了下述技术方案，一种基于变压器中性点直流电流测量数据的地表电位修正方法，步骤如下：步骤1，构建直流偏磁仿真模型；步骤2，导入变压器中性点直流电流测量数据，建立直流偏磁仿真模型仿真计算结果与实测值之间的对比关系，形成目标函数F：其中I
Aj
为第j个变电站中性点直流电流实测值，为第j个变电站中性点直流仿真计算值，q为实测值的数量；步骤3，令初始变电站修正电位列向量ΔV
(0)
={0}，根据步骤1所述的直流偏磁仿真模型求解第j个变电站中性点直流仿真初始值；步骤4，令迭代次数k=1，目标函数阈值=0.01，第j个变电站中性点直流仿真初始
值代入目标函数F，k次迭代后得到第k次迭代的目标函数值F
(k)
；步骤5，若第k次迭代的目标函数绝对值，迭代结束；否则进行下一次迭代，令k= k+1，并转步骤6；步骤6，构造Zoutendijk可行方向优化问题：式中，min表示求极小值的优化运算算符，s.t.表示约束条件，表示第k次迭代第j个变电站中性点直流电流仿真计算值，I
Aj(k)
表示第k次迭代第j个变电站中性点直流电流实测值，ΔV为变电站修正电位列向量，I
dc
为直流接地极注入大地电流，N为两个变电站之间的互电阻，M为直流接地极与变电站之间的互电阻；步骤7，取Zoutendijk可行方向优化问题的可行方向d
1(k)
和约束方向d
2(k)
为：为：其中，B为具有测量数据的中性点对所有节点的关联矩阵，E
m
为m阶单位矩阵，Z为直流偏磁仿真模型的地上
‑
地下网络修正矩阵，ΔV
(k)
为第k次迭代的变电站修正电位列向量；直流偏磁仿真模型的地上
‑
地下网络修正矩阵Z的具体表达式为：式中，H为变电站节点与所有节点间的关联矩阵，H
T
为H的转置；Q为交流电网地上网络的节点电导矩阵；G为变电站的接地电导矩阵，G= R
–1，R为变电站的接地电阻矩阵，R= diag ( R1, R2,
ꢀ…
, R
i
,
ꢀ…
,R
m
)，R
i
为第i个变电站接地电阻，i=1，2，
…
，m；计算得到可行方向d
1(k)
和约束方向d
2(k)
后转步骤8；步骤8，通过可行方向d
1(k)
和约束方向d
2(k)
生成约束下的可行搜索方向d
3(k)
：其中，为小于0的数，T表示转置；若无法生成d
3(k)
，则转步骤6，若可生成d
3(k)
，转步骤9；步骤9，通过最速下降法确定可行方向d
1(k)
和约束方向d
2(k)
搜索Zoutendijk可行方向优化问题的最优方向d
4(k)
：求得d
4(k)
后转步骤10；步骤10，通过线性搜索法，按最优方向d
4(k)
确定Zoutendijk可行方向优化问题的
最优步长s
(k)
：更新ΔV
(k+1)
=ΔV
(k)
+ d
4(k) s
(k)
，ΔV
(k+1)
为第k+1次迭代的变电站修正电位列向量，转步骤5。
[0006]进一步优选，构建直流偏磁仿真模型的过程包括：步骤1.1、整理电站
‑
直流接地极的相对位置并计算大地电位及变电站之间的互电阻；步骤1.2、按场路直接耦合模型求解得到变电站中性点直流电流仿真计算值。
[0007]进一步优选，两个变电站之间的互电阻N为：进一步优选，两个变电站之间的互电阻N为：其中，α
p
为第p个大地电位特征分量的振幅，β
p
为第p个大地电位特征分量的衰减模态，r为直流接地极与变电站的距离。
[0008]进一步优选，第j个变电站中性点直流仿真计算值按下式计算：其中，“\”为左除算子。
[0009]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：对现有的直流偏磁仿真模型进行适度的改进，但是又不破坏现有直流偏磁仿真模型的求解方法和相关的理论基础；引入变电站修正电位列向量可以看作是针对直流偏磁仿真模型未能准确预报的大地电位分布模态的进一步细化和补充，可以有效的弥补直流偏磁仿真模型与测量数据之间的偏差。本专利技术适用于直流偏磁仿真模型精度的提高，以及采用修正后的直流偏磁仿真模型进行变压器直流偏磁治理措施的效果评估，解决了过往计算手段无法引入测量数据进行修正和计算精度不高的问题。
具体实施方式
[0010]为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。
[0011]基于变压器中性点直流电流测量数据的地表电位修正方法，步骤如下：步骤1，构建直流偏磁仿真模型。
[0012]步骤1.1、整理电站
‑
直流接地极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于变压器中性点直流电流测量数据的地表电位修正方法，其特征在于，步骤如下：步骤1，构建直流偏磁仿真模型；步骤2，导入变压器中性点直流电流测量数据，建立直流偏磁仿真模型仿真计算结果与实测值之间的对比关系，形成目标函数F：其中I
Aj
为第j个变电站中性点直流电流实测值，为第j个变电站中性点直流仿真计算值，q为实测值的数量；步骤3，令初始变电站修正电位列向量ΔV
(0)
={0}，根据步骤1所述的直流偏磁仿真模型求解第j个变电站中性点直流仿真初始值；步骤4，令迭代次数k=1，目标函数阈值=0.01，第j个变电站中性点直流仿真初始值代入目标函数F，k次迭代后得到第k次迭代的目标函数值F
(k)
；步骤5，若第k次迭代的目标函数绝对值，迭代结束；否则进行下一次迭代，令k= k+1，并转步骤6；步骤6，构造Zoutendijk可行方向优化问题：式中，min表示求极小值的优化运算算符，s.t.表示约束条件，表示第k次迭代第j个变电站中性点直流电流仿真计算值，I
Aj(k)
表示第k次迭代第j个变电站中性点直流电流实测值，ΔV为变电站修正电位列向量，I
dc
为直流接地极注入大地电流，N为两个变电站之间的互电阻，M为直流接地极与变电站之间的互电阻；步骤7，取Zoutendijk可行方向优化问题的可行方向d
1(k)
和约束方向d
2(k)
为：为：其中，B为具有测量数据的中性点对所有节点的关联矩阵，E
m
为m阶单位矩阵，Z为直流偏磁仿真模型的地上
‑
地下网络修正矩阵，ΔV
(k)
为第k次迭代的变电站修正电位列向量；直流偏磁仿真模型的地上
‑
地下网络修正矩阵Z的具体表达式为：式中，H为变电站节点与所有节点间的关联矩阵，H
T
为H的转置；Q为交流电网地上网络的节点电导矩阵；G为变电站的接地电导矩阵，G= R
–1，R为变电站的接地电阻矩阵，R= diag ( R1, R2,
ꢀ…
, R
i
,
ꢀ…
,R
...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐碧川，潘卓洪，蔡智超，王亮，童涛，李唐兵，胡睿智，周银彪，王巍璋，晏年平，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：