针对地基系统的地磁感应电流确定方法及装置制造方法及图纸

本申请涉及一种针对地基系统的地磁感应电流确定方法及装置。所述方法包括：获取目标区域内的大地电性构造数据及磁场数据，目标区域为目标地基系统所在的区域，目标地基系统为电力系统、管道系统及铁路系统中的任一项；基于大地电性构造数据及磁场数据，确定目标区域内的地电场分布数据；根据地电场分布数据及目标地基系统的等效电路模型，确定目标地基系统的地磁感应电流。采用本方法能够提高地磁感应电流确定方法的通用性。电流确定方法的通用性。电流确定方法的通用性。

【技术实现步骤摘要】
针对地基系统的地磁感应电流确定方法及装置


[0001]本申请涉及电力系统
，特别是涉及一种针对地基系统的地磁感应电流确定方法及装置。

技术介绍

[0002]磁暴发生时，将会在接地的导体系统中产生地磁感应电流(Geomagnetical induced current，简称为GIC)。GIC通过中性点流入变压器，会使变压器半波饱和，导致过热、谐波增加和无功损耗增多，可能出现系统电压失稳甚至崩溃的严重后果。GIC流入油气管道系统，会干扰管道测量及防腐措施，缩短系统寿命，甚至导致泄漏和爆炸。对于铁路系统，尤其是高速电气化铁路系统，牵引网、轨道电路和机车系统中都存在GIC流通路径，因此GIC流入铁路系统将会威胁铁路的行车安全。随着人们的社会生活越来越依赖于关键的基础设施，对空间天气威胁的认识也在逐渐增加。GIC作为评估空间天气威胁的重要指标，受到了国内外诸多学者的关注。
[0003]现有的地磁感应电流确定方法通常仅对某一类导体系统进行针对性的GIC评估，导致在不同系统上需要建立不同的GIC计算模型，模型的通用性较差。因此，目前亟需一种针对所有地基系统的通用GIC计算方法。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种针对地基系统的地磁感应电流确定方法及装置。
[0005]第一方面，本申请提供了一种针对地基系统的地磁感应电流确定方法。所述方法包括：
[0006]获取目标区域内的大地电性构造数据及磁场数据，所述目标区域为目标地基系统所在的区域，所述目标地基系统为电力系统、管道系统及铁路系统中的任一项；
[0007]基于所述大地电性构造数据及所述磁场数据，确定所述目标区域内的地电场分布数据；
[0008]根据所述地电场分布数据及所述目标地基系统的等效电路模型，确定所述目标地基系统的地磁感应电流。
[0009]在其中一个实施例中，所述根据所述地电场分布数据及所述目标地基系统的等效电路模型，确定所述目标地基系统的地磁感应电流包括：
[0010]获取所述目标地基系统的系统特性；
[0011]在所述目标地基系统为集总参数系统的情况下，获取所述目标地基系统的第一等效电路模型，并基于所述地电场分布数据及所述目标地基系统的所述第一等效电路模型，确定所述目标地基系统变压器中性点的地磁感应电流；或者，
[0012]在所述目标地基系统为分布参数系统的情况下，获取所述目标地基系统的接地导体中，各导体单元的第二等效电路模型，并基于所述地电场分布数据及所述目标地基系统
的所述第二等效电路模型，确定所述目标地基系统沿所述接地导体的地磁感应电流。
[0013]在其中一个实施例中，所述基于所述地电场分布数据及所述目标地基系统的所述第一等效电路模型，确定所述目标地基系统变压器中性点的地磁感应电流，包括：
[0014]根据所述第一等效电路模型中与各节点连接的支路的导纳，及各所述节点之间的线路导纳，构建所述目标地基系统的第一导纳矩阵；
[0015]根据各所述节点之间的线路导纳及所述地电场分布数据，确定所述目标地基系统的第一电流源向量；
[0016]根据所述第一导纳矩阵及所述第一电流源向量，确定所述目标地基系统的第一电压向量；
[0017]针对任一所述变压器中性点，根据所述第一电压向量中所述变压器中性点对应的电压，及与所述变压器中性点连接的支路的导纳，确定所述变压器中性点的所述地磁感应电流。
[0018]在其中一个实施例中，所述基于所述地电场分布数据及所述目标地基系统的所述第二等效电路模型，确定所述目标地基系统沿接地导体的地磁感应电流，包括：
[0019]根据各所述第二等效电路模型中各接地节点所在的接地支路导纳，及各所述导体单元的特征参数，构建所述目标地基系统的第二导纳矩阵；
[0020]根据各所述导体单元的特征阻抗及所述地电场分布数据，确定所述目标地基系统的第二电流源向量；
[0021]根据所述第二导纳矩阵及所述第二电流源向量，确定所述目标地基系统的第二电压向量；
[0022]针对任一所述导体单元，根据所述第二电压向量中所述导体单元的节点电压、所述导体单元的特征参数及所述地电场分布数据，确定所述导体单元中的地磁感应电流；
[0023]根据各所述导体单元中的地磁感应电流，确定所述目标地基系统沿所述接地导体的地磁感应电流。
[0024]在其中一个实施例中，上述方法还包括：
[0025]在所述目标地基系统为所述电力系统的情况下，将所述电力系统中的变电站作为所述节点；
[0026]在所述目标地基系统为所述电力系统中的多电压等级电力系统时，将所述多电压等级电力系统中的母线作为母线节点，将所述多电压等级电力系统中的中性点作为中性点节点，并设置变压器绕组连接不同电压等级的所述母线节点，设置变压器绕组连接所述母线节点和所述中性点节点；
[0027]在所述多电压等级电力系统中存在目标中性点节点的情况下，将所述目标中性点节点和与所述目标中性点节点连接的母线节点合并为一个节点，所述目标中性点节点为仅有一个支路流入、且仅有一个支路流出的中性点节点；
[0028]根据各所述节点构建得到所述目标地基系统对应的第一等效电路模型。
[0029]在其中一个实施例中，上述方法还包括：
[0030]在所述目标地基系统为所述管道系统的情况下，将所述管道系统中的管道切分为多个所述导体单元；
[0031]针对任一所述导体单元，在所述导体单元中存在泄漏点时，将所述泄漏点作为所
述导体单元中的接地节点，并根据所述泄漏点的等效半径、所述导体单元对应的管道的第一半径和第二半径、所述导体单元中绝缘涂层的电阻率，确定所述泄漏点的等效电阻，其中，所述第一半径为所述导体单元中的管道包含绝缘涂层的半径，所述第二半径为所述导体单元中的管道除去绝缘涂层的半径；
[0032]根据所述泄漏点的等效电阻与所述导体单元对应的管道的等效电阻，确定所述泄漏点对应的接地电阻；
[0033]针对任一所述导体单元，根据所述导体单元对应的管道的等效电阻、及所述导体单元中所述泄漏点对应的接地电阻，构建所述导体单元对应的第二等效电路模型。
[0034]在其中一个实施例中，上述方法还包括：
[0035]在所述目标地基系统为所述铁路系统的情况下，若所述铁路系统的输电线路中存在断线点，则将所述断线点作为与所述输电线路串联的断路电阻；
[0036]若所述铁路系统的任意两条导线之间存在短路点，则根据所述短路点的位置，在存在短路的两条所述导线之间构建横向连接的短路导线；
[0037]根据所述铁路系统中各电路元件、所述断路电阻、所述短路导线，构建所述铁路系统对应的第一等效电路模型。
[0038]第二方面，本申请还提供了一种针对地基系统的地磁感应电流确定装置。所述装置包括：
[0039]获取模块，用于获取目标区域内的大地电性构造数据及磁场数据，所述目标区域为目标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对地基系统的地磁感应电流确定方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标区域内的大地电性构造数据及磁场数据，所述目标区域为目标地基系统所在的区域，所述目标地基系统为电力系统、管道系统及铁路系统中的任一项；基于所述大地电性构造数据及所述磁场数据，确定所述目标区域内的地电场分布数据；根据所述地电场分布数据及所述目标地基系统的等效电路模型，确定所述目标地基系统的地磁感应电流。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述地电场分布数据及所述目标地基系统的等效电路模型，确定所述目标地基系统的地磁感应电流包括：获取所述目标地基系统的系统特性；在所述目标地基系统为集总参数系统的情况下，获取所述目标地基系统的第一等效电路模型，并基于所述地电场分布数据及所述目标地基系统的所述第一等效电路模型，确定所述目标地基系统变压器中性点的地磁感应电流；或者，在所述目标地基系统为分布参数系统的情况下，获取所述目标地基系统的接地导体中，各导体单元的第二等效电路模型，并基于所述地电场分布数据及所述目标地基系统的所述第二等效电路模型，确定所述目标地基系统沿所述接地导体的地磁感应电流分布。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述地电场分布数据及所述目标地基系统的所述第一等效电路模型，确定所述目标地基系统变压器中性点的地磁感应电流，包括：根据所述第一等效电路模型中与各节点连接的支路的导纳，及各所述节点之间的线路导纳，构建所述目标地基系统的第一导纳矩阵；根据各所述节点之间的线路导纳及所述地电场分布数据，确定所述目标地基系统的第一电流源向量；根据所述第一导纳矩阵及所述第一电流源向量，确定所述目标地基系统的第一电压向量；针对任一所述变压器中性点，根据所述第一电压向量中所述变压器中性点对应的电压，及与所述变压器中性点连接的支路的导纳，确定所述变压器中性点的所述地磁感应电流。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述地电场分布数据及所述目标地基系统的所述第二等效电路模型，确定所述目标地基系统沿接地导体的地磁感应电流，包括：根据各所述第二等效电路模型中各接地节点所在的接地支路导纳，及各所述导体单元的特征参数，构建所述目标地基系统的第二导纳矩阵；根据各所述导体单元的特征阻抗及所述地电场分布数据，确定所述目标地基系统的第二电流源向量；根据所述第二导纳矩阵及所述第二电流源向量，确定所述目标地基系统的第二电压向量；针对任一所述导体单元，根据所述第二电压向量中所述导体单元的节点电压、所述导体单元的特征参数及所述地电场分布数据，确定所述导体单元中的地磁感应电流；
根据各所述导体单元中的地磁感应电流，确定所述目标地基系统沿所述接地导体的地磁感应电流。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述目标地基系统为所述电力系统的情况下，将所述电力系统中的变电站作为所述节点；在所述目标地基系统为所述电力系统中的多电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璇，张述铭，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：