[发明专利]一种城市电网变压器直流偏磁抑制方法

说明书

本发明公开了一种城市电网变压器直流偏磁抑制方法。具体为：基于地铁与城市电网拓扑结构，建立地铁与城市电网直流电阻网络模型，利用节点导纳法计算主变中性点电流，以主变中性点电流幅值超过阈值为约束条件，采用电容隔直装置抑制主变中性点电流，在主变中性点直流满足直流偏磁抑制要求的条件下隔直装置安装数量最少为目标建立目标函数，通过遗传算法优化电容隔直装置安装位置。该方案根据地铁与城市电网拓扑及电气连接关系，考虑电容隔直装置安装后直流在电网中的分布，实现针对城市电网面局的变压器直流偏磁优化抑制，减少电容隔直装置数量，节省了主变直流偏磁抑制成本。

技术领域

本发明属于电力系统安全运行领域，具体涉及一种城市电网变压器直流偏磁抑制方法。

背景技术

由于钢轨对地不能完全绝缘，钢轨中的回流电流泄漏出钢轨形成杂散电流。泄漏的地铁杂散电流进入城市电网，引起主变直流偏磁现象发生。目前，已经有北京、广州、深圳、长沙等多个城市电网出现了主变直流偏磁现象，导致主变振动加剧、异响增大、谐波含量增多、局部温升增加，严重时将造成主变绝缘件振动脱落、绕组烧损、保护误动等情况发生，严重影响城市电网安全稳定运行。

目前，城市电网主变直流偏磁抑制主要采用越限即投的策略，即主变中性点直流超过阈值后投入隔直装置。由于城市电网拓扑复杂且变电站之间存在复杂的电气连接路径，因此当对直流偏磁主变施加抑制策略后，将导致附近未出现直流偏磁的变压器中性点直流越限并出现直流偏磁现象。为实现全面的主变直流偏磁抑制，专家针对直流接地极入地电流导致的主变直流偏磁的优化抑制开展研究，并通过优化隔直安装位置实现电网主变直流偏磁的全面抑制。然而，不同于直流接地极入地电流具有固定的位置及确定的幅值，地铁杂散电流分布具有随机波动的特点，因此已有的针对直流接地极的主变直流偏磁抑制策略不能完全适用于城市电网主变直流偏磁的全面抑制。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种城市电网变压器直流偏磁抑制方法。

本发明的一种城市电网变压器直流偏磁抑制方法，包括以下步骤：

步骤1：建立地铁与城市电网直流电阻网络模型，计算主变中性点电流。

步骤2：获取城市电网主变直流偏磁电流限值，初始化电容隔直装置安装位置，计算安装电容隔直后城市电网主变中性点电流。

步骤3：根据主变中性点电流及隔直装置安装数量，建立主变直流偏磁优化抑制目标函数及约束条件。

步骤4：基于遗传算法优化隔直装置安装位置，实现主变直流偏磁抑制。

进一步的，步骤1具体为：

S11：获取地铁线路拓扑、牵引供电系统及回流系统相关电气参数，获取城市电网变压器绕组直流电阻、输电线/缆等直流电阻参数、中性点接地主变数量N。

S12：根据地铁与城市电网拓扑结构及电气连接关系，建立地铁与城市电网直流电阻网络模型，并对模型中的直流电阻进行赋值。

S13：获取列车位置及牵引电流，对模型激励进行赋值，利用节点导纳法计算直流电阻网络节点电压，根据节点电压及变压器绕组直流电阻计算各变压器中性点电流I＝[I₁,I₂,I₃,…,I_N]。

进一步的，步骤2具体为：

S21：获取城市电网主变中性点直流限值I_th，如果主变中性点直流的绝对值大于I_th，则进入S22，如果主变中性点直流绝对值均小于I_th，更新列车位置及牵引电流，回到步骤S13。