[发明专利]一种基于多土壤模型的变压器直流偏磁抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于多土壤模型的变压器直流偏磁抑制方法，根据研究区域内各站点的地理位置建立直角坐标系模型，结合区域内地形、地貌采用聚类分析法选出合理数量的测量点，实测各测量点处的土壤电阻率从而得到多种等效土壤模型，分别计算每种土壤模型下直流接地极单极运行时区域内各站点的地电位分布，利用一个权重系数矩阵对多种土壤模型下得到的不同地电位进行综合加权，即得出基于多土壤模型的各站点的地电位，在此基础上计算各变压器的直流偏磁。本发明提供的一种基于多土壤模型的变压器直流偏磁抑制方法，具有土壤模型更接近实际情况、地电位计算更准确等优势，可为变压器直流偏磁抑制研究中偏磁电流的计算提供更准确的地电位分布结果。

技术领域

本发明涉及一种基于多土壤模型的变压器直流偏磁抑制方法，属于电力系统技术领域。

背景技术

特高压直流输电具有大容量、远距离、低损耗的优势，近年来越来越多的直流输电线路投入运行。直流系统在调试、检修或发生故障时，会出现单极-大地回路的运行方式，直流接地极中将产生巨大的直流入地电流，在接地极周边形成直流电场，造成周边变电站不同程度的地电位升，进而在主变中性点接地系统中产生偏磁电流。

目前现有的变压器直流偏磁抑制方法中关于直流偏磁研究的文献中基本都采用单一的土壤模型，而直流接地极单极运行时，周边变电站的地电位升大小主要与土壤电阻率有关，采用不同的土壤模型对地电位分布结果影响很大。对于上百甚至数百公里的研究区域，一种土壤模型难以准确模拟各个站点处的实际土壤情况，尤其是对于地形、地貌复杂多样的地区，一种土壤模型更是无法兼顾不同的土壤情况，由此确定的变压器直流偏磁大小有很大的误差，给变压器直流偏磁抑制带来干扰。

发明内容

为了克服现有研究中存在的不足，本发明提供一种基于多土壤模型的变压器直流偏磁抑制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于多土壤模型的变压器直流偏磁抑制方法，包括步骤如下：

步骤一：采集n个站点的坐标，并建立n个站点的坐标矩阵并从中选定坐标原点，建立数学直角坐标系；

步骤二：设定土壤电阻测量点个数t，在n个站点中选出t个站点作为测量点；

步骤三：分别采样t个测量点处的土壤电阻率，并建立相应的土壤模型，从而得到t种等效土壤模型；

步骤四：建立研究区域电网的直流模型，分别计算每种土壤模型下直流接地极单极运行时区域内各站点的地电位分布，得到区域内各站点的地电位分布矩阵u；设置地电位权重系数矩阵α，并采用所述权重系数矩阵α对多种土壤模型下得到的不同地电位进行综合加权，得到加权后的多土壤模型下每个站点的综合地电位U；

步骤五：根据步骤四得出的多土壤模型下各站点的综合地电位U，以及研究区域电网的直流模型，计算各变电站的偏磁电流大小；

步骤六：根据计算结果判断变压器偏磁电流是否超出限值，对电流超过限值的变压器加装直流偏磁抑制装置；循环步骤五～六，直至各变压器偏磁电流大小均满足要求。

在以上技术方案中第j个测量点处的等效土壤模型R_j表示如下：

其中，N表示层数，h_i表示第i层的厚度，r_i表示第i层的土壤电阻率。

进一步地，所述直流网络模型包括地下电流场和地上电阻网络两个部分，所述地上电阻网络包括各站点直流接地电阻R_S、输电线路直流电阻R_L、变压器直流电阻R_T，分别表示为：