[发明专利]一种直流系统单极运行时变压器中性点电流预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及直流系统单极运行时变压器中性点电流预测方法，具体是一种对于高压直流输电系统处于单极运行方式时窜入变压器中性点的直流电流的预测方法。

背景技术

直流输电系统的运行方式主要有单极金属回线方式、单极大地回线方式和双极方式。当一极发生故障或检修需退出运行时，另一极变为单极工作方式，利用大地或海水作为回路继续运行，此时直流电流经接地极注入大地，并在极址土壤中形成一个恒定的直流电流场。进而会在换流站附近的交流变电站之间形成较大的电位差，使得站内中性点接地变压器的绕组有直流分量流过。因此在直流输电采取单极大地运行方式前，需提前预测直流入地电流经交流电网的分流情况，为评估直流分量可能对接地电气设备如变压器等的影响提供依据，以便采取相应的防护措施。

目前对高压直流输电系统直流入地电流在交流系统的分布计算主要采用场路耦合法。该方法存在的缺陷是对结构复杂的实际系统来说，应用场路耦合法会增加计算方程的矩阵维数，增加计算的复杂性和降低方程的求解精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种在直流输电采取单极大地运行方式时，提前预测直流入地电流经交流电网的分流情况的方法，从而为评估直流分量可能对接地电气设备如变压器等的影响提供依据，以便于采取相应的防护措施。

所述直流系统单极运行时变压器中性点电流预测方法的技术方案是：先获得直流系统单极运行时待测变压器中性点处交直流输电网络拓扑结构图及系统运行参数，之后按照如下步骤进行：第一步，计算该处直流接地极及接地网自电阻，将接地网的自电阻取为接地体的接地电阻；第二步，计算该处直流接地极及接地网互电阻，这个电阻的大小反应了两个接地极之间的土壤产生的影响直流电流通过的作用；第三步，利用PSCAD搭建该处的交直流输电系统模型，其中地上网络基于该处的交直流输电网络拓扑结构图及系统运行参数，接地极的自电阻与互电阻基于第一步与第二步的计算数据；第四步，运行模型，量测各变压器中性点电流作为预测值。

所述接地极自电阻按如下公式计算：

R=VI=ρ2πa---(1)]]>

公式中的a表示接地电极的半径，ρ表示土壤的电阻率，I表示由接地电极流入大地的电流，V表示接地电极与大地间的电压，R为接地极自电阻。

所述的接地极互电阻计算公式如下：

RI II=ρ(fa′-1)2πa---(2)]]>

公式中的a、a′表示两个接地电极的半径，ρ表示土壤的电阻率，f表示两接地极中心距离，R_I II接地网互电阻。

所述第三步利用PSCAD搭建该处交直流输电系统模型的具体方法是将所述的交直流输电系统模型分为交流侧电源模型和直流输电系统模型两大部分，两边交流侧的电网模型等值为中性点通过电感电阻接地的三相电源，三相电源的内阻用阻感回路并联等效，同时将交、直流两端接口处用于交、直流输电系统换流、逆变的换流变压器的特征方程分为磁路和电路两部分，其磁路和电路方程如下：