接地网的仿真建模方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力领域，具体地，设及一种接地网的仿真建模方法。
【背景技术】
[0002] 目前，直流偏磁是变压器的一种非正常工作状态，由于变压器的原边等效阻抗对 直流分量只呈现电阻特性，且电阻很小。因此，很小的直流分量就会在绕组中形成很大的直 流激磁磁势，该直流磁势与交流磁势一起作用于变压器原边，造成变压器铁屯、的工作磁化 曲线发生偏移，出现关于原点不对称，即变压器偏磁现象。引起变压器直流偏磁的原因各 异，主要包括直流单极运行和地磁感应。
[0003] 大型电力变压器的励磁电流比较小，流过变压器的少量的直流电流就可能导致直 流偏磁，引起铁屯、饱和，导致电流波形崎变，产生高次谐波，危害变压器和电力系统的安全 运行。高压直流输电单极大地回线运行方式容易导致周围交流变电站变压器出现直流偏磁 现象，换流变压器也多发直流偏磁危害。目前我国特高压直流输电的入地电流比普通的直 流输电工程更大:现在一般±500kV直流输电入地电流为3000A，云广特高压为3125A，向家 巧-上海和溪落渡-浙西特高压为4000A，锦屏-苏南为4500A。大量的入地电流将导致更加严 重的直流偏磁危害，危及交流电网安全运行。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种接地网的仿真建模方法，W实现对入 地电流对输电工程造成影响进行准确判断的优点。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0006] 1. -种接地网的仿真建模方法，包括W下步骤：
[0007] 假设剖分足够稠密的接地网由r根支路和η个节点组成；
[000引令第k条支路长度为L，第k条支路端点为节点Ν1和Ν2,第k条支路上有一个沿导体 方向的传导电流C，同时也有一个沿导体半径方向的散流电流S，C和S均为1的函数，W下第k 条支路简称支路；
[0009] 支路电位取端点电压平均值，即：
[0010] (1)
[oow 式中，Ub为支路电位列向量，Un为节点电位列向量，上式写成矩阵形式为：
[0012] Ub = KUn (2)
[001引上式中，K是r Xη维系数矩阵，当支路i与节点j相连时，Κ( i，j) =0.5，否则为0;
[0014] 由于±壤是导电媒质，支路电位由支路散流电流列向量Is产生：
[0015] Is = GsUb (3)
[0016] 式中，(is为支路散流电导阵；
[0017] 令支路i的散流电流等分到与之相连的节点有：
[001 引
(4)
[0019]式中，1%为节点散流电流列向量，如果节点j与支路i相连，K/(j 4)=0.5,否则等 于零，r是K的转置矩阵，上式(写成矩阵形式，有：
[0020] I'N=K'Is 巧）
[0021] 由传导电流Ic的定义有：
[0022] Ic = GcUc (6)
[0023] 式中，Gc为支路的传导电导矩阵，Uc为支路压降列向量;支路压降与节点电位的关 系为：
[0024] Uc = AUn (7)
[00巧]式中，A是r Xη维系数矩阵，当支路i的起点为节点j时，A( i，j) = 1，当支路i的终点 为节点j时，A( i，j) =-1，否则A( i，j)为0;
[00%]把支路i的传导电流分配到与之相连的节点，有：
[0027] (8)
[002引式中，1%为节点传导电流列向量，如果当支路i的起点为节点j时，y(j，i) = l，当 支路i的终点为节点j时，A/(j，i)=-l，否则y(j，i)为0;y是A的转置矩阵，将上式写成矩 阵形式，有：
[0029] I"n=A'Ic (9)
[0030] 定义节点电流注入电流为In,有：
[0031] In=I'n+I"n (10)
[0032] 根据上述公式1至公式10得出W下公式：
[0033] In=化'G化+A'GcA)Vn (11)
[0034] 节点注入电流向量In是已知量，通过式11求出节点电压向量Vn，然后求出支路电位 化、支路散流电流Is、支路压降化、支路传导电流Ic，从而将接地网的接地电阻、跨步电势、接 触电势、网内电势差和地表电位分布求出。
[0035] 优选的，支路的传导电导矩阵传 Ge为对角阵：
[0036] (12)
[0037] 式中，S化）、P化）、Uk)分别是支路的截面积、电阻率、长度。
[0038] 优选的，散流电导阵GS为散流电阻阵RS之逆：
[0039] Gs=(Rs)-i (13)
[0040] 式中，Rs为rXr维矩阵，其元素形式为：
[0041] <14)
[0042] 式中，Rs(iJ)代表支路i与支路j之间的互阻，0为±壤电阻率，G为格林函数，li和 Ij是支路i与支路j的长度。
[0043] 本发明的技术方案具有W下有益效果：
[0044] 本发明的技术方案，通过对接地网的入地电流进行建模分析，根据建模对各项参 数进行计算，从而达到准确判断入地电流对输电工程造成影响的目的。
[0045] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0046] 图1为本发明实施例所述的支路传导效应和散流效应示意图。
【具体实施方式】
[0047] W下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实 施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0048] 直流接地极/变电站接地网可能由众多接地导体组成，在接地仿真模型中，需要 对接地导体进行剖分。假设剖分足够稠密的直流接地极/变电站接地网由r根支路和η个节 点组成。
[0049] 图1是第k条支路传导效应和散流效应示意图。令支路长度为L(m)，支路端点为节 点化和化，支路上有一个沿导体方向的传导电流C(A)，同时也有一个沿导体半径方向的散流 电流S(A)，C和S均为1的函数(m)。
[0050] 大型接地网/直流极的仿真模型往往采用W下的方法。
[0051] 支路电位取端点电压平均值，即：
[0化2]
")
[0053] 式(1)中，化为支路电位列向量(V)。式(3.4)写成矩阵形式：
[0化4] Ub = KUn (2)
[0055] 式(2)中，K是r Xη维系数矩阵，当支路i与节点j相连时，Κ( i，j) =0.5，否则为0。
[0056] 由于±壤是导电媒质，支路电位由支路散流电流列向量Is产生：
[0057] Is = GsUb (3)
[005引式(3)中，(is为支路散流电导阵(S)。
[0059] 令支路i的散流电流等分到与之相连的节点有：
[0060]
(4)
[0061] 式(4)中，1%为节点散流电流列向量(A)，如果节点j与支路i相连，K/ (j 4)=0.5, 否则等于零。参考前面关于K的定义，r是K的转