[发明专利]高压电网地磁感应电流建模与评估方法

说明书

本发明公开了高压电网地磁感应电流建模与评估方法，该方法包括：利用绝对观测和相对观测方法对地磁场的各要素进行测量；利用地磁数据插值方法处理地磁数据差异；基于平面波法计算感应地电场，并构建GIC的等效电路模型，根据GIC的等效电路模型计算电网GIC。相对现有技术，本发明结合我国大地实际电性结构，攻克了高压电网中地电场与GIC的评估难题，计算准确度高，可靠性强，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及高压电网地磁感应电流建模与评估方法。

背景技术

太阳风冲击地球磁场引发磁暴灾害，在大地表面感应出电动势。电动势作用于电网，在输电线路、大地、变压器及接地中性点构成的回路中产生地磁感应电流(Geomagnetically induced currents, GIC)。电网中产生的GIC导致变压器铁芯饱和、产生无功损耗、谐波以及振动温升效应，最终导致电力系统相继故障的发生，影响系统安全稳定运行，有时甚至引发大面积停电事故。

我国经济快速增长以及能源资源和负荷分布不均衡，为实现远距离大容量输电和能源资源在全国范围内的优化配置，建设超高压以及特高压电网是我国的必然选择。目前我国的500kV线路大多采用400mm²四分裂导线，而我国的1000kV特高压电网采用的500mm²八分裂导线，其单位长度的电阻比普通电压等级线路电阻小很多，加之电网具有区域互联、纵贯东西的特点，我国现已建成世界上规模最大、电压等级最高的电网，且大地电性结构复杂多样，GIC在电网中流通路径广泛。因此，超高压以及特高压电网更容易受到磁暴的侵害。

此外，特高压变压器一般采用三个单相变压器组的结构，经研究证明组式结构的变压器对GIC的耐受能力比三相三柱式或三相五柱式变压器的耐受能力要低，在GIC作用下产生的振动噪声、谐波和无功损耗GIC-Q等次生干扰会更大，特高压电网发生故障将对我国整个电网产生重大影响。

我国大部分地区处于中低纬度，对电网GIC的研究工作起步较晚，但随着特高压电网的建设及全国联网的进行，以及国内各地相继出现的 GIC 危害电网的事件，电网GIC问题已经引起广泛的关注。尽管国内外对电网中的GIC进行监测外，也针对本国电网建立了计算模型，但并不适用于我国的电网特点，因此，结合我国大地实际电性结构，探明超高压以及特高压电网中地电场与GIC的计算模型和方法是亟待解决的难题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出高压电网地磁感应电流建模与评估方法，攻克了高压电网中地电场与GIC的评估难题，计算准确度高，可靠性强，具有良好的应用前景。

本发明实施例提出高压电网地磁感应电流建模与评估方法，包括：

利用绝对观测和相对观测方法对地磁场的各要素进行测量；

利用地磁数据插值方法处理地磁数据差异；

基于平面波法计算感应地电场，并构建GIC等效电路模型，根据所述GIC等效电路模型计算电网GIC。

示范性地，所述地磁场为在地面观测到的磁感应强度矢量，所述利用绝对观测和相对观测方法对地磁场的各要素进行测量包括：

利用绝对观测法对地磁场被测要素的大小与方向进行测量；

利用相对观测法对地磁场要素相对基值变化量进行连续测量。

示范性地，所述地磁数据插值方法包括线性插值法和基于电离层等效电流的地磁数据插值方法。

示范性地，所述地磁数据差异为去均值的地磁场数据变化量，所述线性插值法通过将地磁场北向分量和地磁场东向分量分别与地磁台维度差距和地磁台经度差距做线性插值，得到电网中任意台站目标点的地磁扰动数据。

示范性地，所述基于电离层等效电流的地磁数据插值方法将电离层电流分解为无散部分和无旋部分，将空间电流系统转化为基础元电流系统，通过计算电离层等效电流的无散部分计算地磁扰动数据。