一種直流系統(tǒng)單極運(yùn)行時變壓器中性點(diǎn)電流預(yù)測方法
【專利摘要】一種直流系統(tǒng)單極運(yùn)行時變壓器中性點(diǎn)電流預(yù)測方法，其特征是：先獲得直流系統(tǒng)單極運(yùn)行時待測變壓器中性點(diǎn)處交直流輸電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖及系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，之后按照如下步驟進(jìn)行：第一步，計算該處直流接地極及接地網(wǎng)自電阻；第二步，計算該處直流接地極及接地網(wǎng)互電阻；第三步，基于自電阻與互電阻及該處的交直流輸電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖及系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，利用PSCAD搭建該處的交直流輸電系統(tǒng)模型；第四步，運(yùn)行模型，量測各變壓器中性點(diǎn)電流作為預(yù)測值。本發(fā)明提出的互電阻概念，將復(fù)雜的電流場問題轉(zhuǎn)化為易于求解的電路問題，其模型為可視化模型，使預(yù)測系統(tǒng)更加直觀且便于根據(jù)實(shí)際交直流混聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)修改，提高了該預(yù)測方案的適用性。
【專利說明】一種直流系統(tǒng)單極運(yùn)行時變壓器中性點(diǎn)電流預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及直流系統(tǒng)單極運(yùn)行時變壓器中性點(diǎn)電流預(yù)測方法，具體是一種對于高壓直流輸電系統(tǒng)處于單極運(yùn)行方式時竄入變壓器中性點(diǎn)的直流電流的預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行方式主要有單極金屬回線方式、單極大地回線方式和雙極方式。當(dāng)一極發(fā)生故障或檢修需退出運(yùn)行時，另一極變?yōu)閱螛O工作方式，利用大地或海水作為回路繼續(xù)運(yùn)行，此時直流電流經(jīng)接地極注入大地，并在極址土壤中形成一個恒定的直流電流場。進(jìn)而會在換流站附近的交流變電站之間形成較大的電位差，使得站內(nèi)中性點(diǎn)接地變壓器的繞組有直流分量流過。因此在直流輸電采取單極大地運(yùn)行方式前，需提前預(yù)測直流入地電流經(jīng)交流電網(wǎng)的分流情況，為評估直流分量可能對接地電氣設(shè)備如變壓器等的影響提供依據(jù)，以便采取相應(yīng)的防護(hù)措施。
[0003]目前對高壓直流輸電系統(tǒng)直流入地電流在交流系統(tǒng)的分布計算主要采用場路耦合法。該方法存在的缺陷是對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的實(shí)際系統(tǒng)來說，應(yīng)用場路耦合法會增加計算方程的矩陣維數(shù)，增加計算的復(fù)雜性和降低方程的求解精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種在直流輸電采取單極大地運(yùn)行方式時，提前預(yù)測直流入地電流經(jīng)交流電網(wǎng)的分流情況的方法，從而為評估直流分量可能對接地電氣設(shè)備如變壓器等的影響提供依據(jù)，以便于采取相應(yīng)的防護(hù)措施。
[0005]所述直流系統(tǒng)單極運(yùn)行時變壓器中性點(diǎn)電流預(yù)測方法的技術(shù)方案是:先獲得直流系統(tǒng)單極運(yùn)行時待測變壓器中性點(diǎn)處交直流輸電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖及系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，之后按照如下步驟進(jìn)行:第一步，計算該處直流接地極及接地網(wǎng)自電阻，將接地網(wǎng)的自電阻取為接地體的接地電阻；第二步，計算該處直流接地極及接地網(wǎng)互電阻，這個電阻的大小反應(yīng)了兩個接地極之間的土壤產(chǎn)生的影響直流電流通過的作用；第三步，利用PSCAD搭建該處的交直流輸電系統(tǒng)模型，其中地上網(wǎng)絡(luò)基于該處的交直流輸電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖及系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，接地極的自電阻與互電阻基于第一步與第二步的計算數(shù)據(jù)；第四步，運(yùn)行模型，量測各變壓器中性點(diǎn)電流作為預(yù)測值。
[0006]所述接地極自電阻按如下公式計算:
[0008]公式中的a表示接地電極的半徑，P表示土壤的電阻率，I表示由接地電極流入大地的電流，V表示接地電極與大地間的電壓，R為接地極自電阻。
[0009]所述的接地極互電阻計算公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種直流系統(tǒng)單極運(yùn)行時變壓器中性點(diǎn)電流預(yù)測方法，其特征是:先獲得直流系統(tǒng)單極運(yùn)行時待測變壓器中性點(diǎn)處交直流輸電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖及系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，之后按照如下步驟進(jìn)行:第一步，計算該處直流接地極及接地網(wǎng)自電阻，將接地網(wǎng)的自電阻取為接地體的接地電阻；第二步，計算該處直流接地極及接地網(wǎng)互電阻，這個電阻的大小反應(yīng)了兩個接地極之間的土壤產(chǎn)生的影響直流電流通過的作用；第三步，利用PSCAD搭建該處的交直流輸電系統(tǒng)模型，其中地上網(wǎng)絡(luò)基于該處的交直流輸電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖及系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，接地極的自電阻與互電阻基于第一步與第二步的計算數(shù)據(jù)；第四步，運(yùn)行模型，量測各變壓器中性點(diǎn)電流作為預(yù)測值。
2.按照權(quán)利要求1所述的直流系統(tǒng)單極運(yùn)行時變壓器中性點(diǎn)電流預(yù)測方法，其特征是，所述接地極自電阻按如下公式計算:

3.按照權(quán)利要求1所述的直流系統(tǒng)單極運(yùn)行時變壓器中性點(diǎn)電流預(yù)測方法，其特征是，所述的接地極互電阻計算公式如下:
4.按照權(quán)利要求1所述的直流系統(tǒng)單極運(yùn)行時變壓器中性點(diǎn)電流預(yù)測方法，其特征是:所述第三步利用PSCAD搭建該處交直流輸電系統(tǒng)模型的具體方法是將所述的交直流輸電系統(tǒng)模型分為交流側(cè)電源模型(2)和直流輸電系統(tǒng)模型(5)兩大部分，兩邊交流側(cè)的電網(wǎng)模型等值為中性點(diǎn)通過電感電阻接地的三相電源，三相電源的內(nèi)阻用阻感回路并聯(lián)等效，同時將交、直流兩端接口處用于交、直流輸電系統(tǒng)換流、逆變的換流變壓器(3)的特征方程分為磁路和電路兩部分，其磁路和電路方程如下:.T d1.Ul =zIrI +AfT 丁 + 五I

5.按照權(quán)利要求1所述的直流系統(tǒng)單極運(yùn)行時變壓器中性點(diǎn)電流預(yù)測方法，其特征是:所述第四步運(yùn)行模型，量測各變壓器中性點(diǎn)(I)電流作為預(yù)測值的具體步驟是: 1)運(yùn)行軟件電力仿真軟件PSCAD，設(shè)置仿真時長為2s，仿真步長為500μS，打開所搭建的交直流輸電系統(tǒng)模型； 2)利用直流輸電系統(tǒng)輸送功率調(diào)節(jié)模塊(6)，調(diào)節(jié)直流輸電系統(tǒng)的輸送功率，一極調(diào)至1500MW，一極調(diào)至0MW，此時系統(tǒng)運(yùn)行方式為單極大地運(yùn)行； 3)運(yùn)行所搭建的交直流輸電系統(tǒng)模型，利用PSCAD中的電流測量模塊量測各變壓器中性點(diǎn)(I)處電流。
6.按照權(quán)利要求4所述的直流系統(tǒng)單極運(yùn)行時變壓器中性點(diǎn)電流預(yù)測方法，其特征是:所述換流閥每一套單位整流管中的元件具體參數(shù)為:緩沖器電路中的電容Cl為`2.4 μ F，電阻Rl電阻為100 Ω。
【文檔編號】H02J1/00GK103746364SQ201410015984
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】全江濤, 郭倩雯, 阮羚, 林湘寧, 鄧萬婷, 魯俊生 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖北省電力公司電力科學(xué)研究院, 華中科技大學(xué)