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
【技术领域】
[0001] 本发明涉及变电站运行管理技术领域，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。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 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。
【发明内容】
[0004] 本发明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。
[0005] 实现本发明目的的技术方案如下：
[0006] 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
[0007] 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：
[0008] 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；
[0009] 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；
[0010] 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 PA ?!!!，土壤分层厚度为匕千米；第二土壤层的电阻率为P 2Q ?!!!，土壤分层厚度为匕千 米；第三土壤层的电阻率为2Q ? m，厚度为无穷大；
[0011] 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 ;
[0012] 1. 5将\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;
[0013] 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1/ ;
[0014] 1. 7如交流变电站i的直流偏磁电流的计算值^和实测值I /的误差 Ii-Ii |彡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P i、第 二土壤层的电阻率P 2、第一土壤层厚度h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 11 i-V I < 〇? 5A ;
[0015] 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：
[0016] 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；
[0017] 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V/ ;
[0018] 2. 3将V/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1/ ;
[0019] 2. 4如1/多L，则确定交流变电站i的直流偏磁电流超标，其中L为变压器承受 直流偏磁电流的上限值。
[0020] 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 P i、第二土壤层的电阻率P 2、第一土壤层厚度h和第二土壤层厚度h 2这四个参数中，任选 一个以上参数进行修正的方法为：
[0021] 当实测值1/大于计算值1^寸，增大仿真模型里的第一土壤层电阻率P i，和/或 减小第一土壤层厚度hi，和/或增大第二土壤层电阻率P 2，和/或增大第二土壤层厚度h2;
[0022] 当实测值1/小于计算值1^寸，减小仿真模型里的第一土壤层电阻率P i，和/或 增大第一土壤层厚度h，和/或减小第二土壤层电阻率P 2，和/或减小第二土壤层厚度h2。
[0023] 进一步地，修正第一土壤层电阻率Pl时每次增大或减小10 D ?!!!，修正第一 土壤层厚度h时每次增大或减小0.1km，修正第二土壤层电阻率P ^时每次增大或减小 500 D ? m，修正第二土壤层厚度h2时每次增大或减小5km。
[0024] 进一步地，所述预测区域内有3个直流接地极Pl、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
[0025] 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；
[0026] 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；
[0027] 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；
[0028] 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；
[0029] 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；
[0030] 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；
[0031] 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；
[0032] 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；
[0033] 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；
[0034] 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；
[0035] 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。
[0036] 进一步地，所述仿真软件为⑶EGS，所述变压器承受直流偏磁电流的上限值1。= 12A〇
[0037] 本发明的有益效果在于：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】
[0038] 图1为本发明方法的原理图；其中，Si, S2, S3, 54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Tl，T2， T3，T5的直流电阻，尤?是500KV输电线路的直流电阻，，尺=是220KV输电线路的 直流电阻；
[0039] 图2是水平土壤结构示意图；其中，Hi~Hn为各土壤分层底部与地面的距离，hi~ h n为各土壤分层的厚度，P :~P n为各土壤分层的电阻率；
[0040] 图3是黄土土壤模型（湿黄土）的地表电位分布图；
[0041] 图4是黄土土壤模型（干黄土）的地表电位分布图；
[0042] 图5是含砂黏土土壤模型（湿含砂黏土）的地表电位分布图；
[0043] 图6是含砂黏土土壤模型（干含砂黏土）的地表电位分布图；
[0044] 图7是四种典型土壤的地表电位图；
[0045] 图8是P茂化时的地表电位图；
[0046] 图9是4变化时的地表电位图；
[0047] 图10是P 2变化时的地表电位图；
[0048] 图11是匕变化时的地表电位图；
[0049] 图12是垂直土壤结构示意图；
[0050] 图13是垂直分层特点的地形图（泥土与岩石的垂直分层）；
[0051] 图14是垂直分层特点的地形图（泥土与湖水的垂直分层）；
[0052] 图15是砂土与岩石的垂直分层模型下的地表电位图；
[0053] 图16是砂土与湖水的垂直分层模型下的地表电位图；
[0054]