一種基于地電位升高的變壓器直流偏磁模擬及抑制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于地電位升高的變壓器直流偏磁模擬及抑制方法，根據(jù)直流接地極地電位的分布，求得各變壓器接地點地電位；在仿真軟件中搭建交直流系統(tǒng)電磁暫態(tài)模型；通過升高各變壓器接地點地電位，來模擬直流輸電工程入地電流對變壓器勵磁支路的影響；通過檢測交流母線電壓和電流中的諧波成分以及直流輸電工程傳輸功率，來分析和判斷對交直流系統(tǒng)的影響程度，根據(jù)模擬判斷結(jié)果選擇合適的變壓器直流偏磁抑制措施來抑制各變壓器出現(xiàn)的直流偏磁現(xiàn)象，能有效地模擬同一變電站/換流站中，多臺不同型號和參數(shù)的變壓器在相同地電位的情況下，發(fā)生直流偏磁時對交直流系統(tǒng)的實際影響，正確選擇直流偏磁抑制措施，提供變電站及電網(wǎng)運(yùn)行安全性。
【專利說明】一種基于地電位升高的變壓器直流偏磁模擬及抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于變壓器直流偏磁領(lǐng)域，涉及一種基于地電位升高的變壓器直流偏磁模擬及抑制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在直流輸電工程單極大地回路運(yùn)行時，比較容易引起交流變壓器以及換流變壓器發(fā)生直流偏磁現(xiàn)象。參考圖1，變電站和換流站站址與直流輸電系統(tǒng)接地極較近時，直流輸電系統(tǒng)單極大地回路運(yùn)行方式下，較大的入地電流使得有一定的直流電流流過變壓器中性點或變壓器繞組，造成直流偏磁，引起變壓器鐵芯飽和，使其工作于鐵芯飽和曲線的非線性區(qū)域，如圖2所示，使得變壓器勵磁電流在半波周期內(nèi)發(fā)生畸變，并產(chǎn)生大量低次諧波(尤其是偶次諧波)，使得變壓器成為了交直流系統(tǒng)的一個諧波源。
[0003]變電站與換流站合并修建時，交流主變壓器以及換流變壓器均距直流接地極較近，變壓器極易發(fā)生直流偏磁。當(dāng)交流主變壓器與換流變壓器均發(fā)生直流偏磁時，其分別產(chǎn)生的各次諧波耦合作用在一定程度上放大了其對交直流系統(tǒng)的影響。若不采取一定的抑制措施，可能會影響變壓器正常運(yùn)行和直流輸電工程功率的穩(wěn)定傳輸，嚴(yán)重時會危及交直流系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行以及電網(wǎng)的安全。近年來國內(nèi)有大量高壓直流輸電工程建成投運(yùn)，其中，多數(shù)直流輸電工程采用交流變電站和直流換流站采用合并修建的方式。其變壓器直流偏磁對交直流系統(tǒng)影響更為明顯，因此，對變電站與換流站合并修建時，變壓器直流偏磁的分析研究值得重視。
[0004]目前，研究變壓器直流偏磁的主要方法是在變壓器的中性點注入一定的直流電流來模擬流過變壓器的直流分量，該方法多用于研究單臺變壓器或多臺型號參數(shù)相同的變壓器并聯(lián)運(yùn)行的情況。當(dāng)變電站與換流站合并修建時，不同變壓器在同一接地點條件下，雖然變壓器接地點地電位一致，但流過各變壓器中性點的電流并不完全一致。因此，各變壓器的偏磁程度也不完全一致，無法正確反應(yīng)直流偏磁現(xiàn)象各變壓器實際影響，不能采取正確的抑制措施抑制，危及變電站和交直流系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行以及電網(wǎng)的安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于地電位升高的變壓器直流偏磁模擬及抑制方法，尤其是不同型號參數(shù)使用同一接地點的變壓器直流偏磁現(xiàn)象模擬及抑制方法，充分體現(xiàn)了接地點地電位變化對電力變壓器的影響并進(jìn)行抑制。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種基于地電位升高的變壓器直流偏磁模擬及抑制方法，包括以下步驟:
[0008]I)根據(jù)直流接地極地電位的分布，求得各變壓器接地點地電位；
[0009]2)在仿真軟件中搭建交直流系統(tǒng)電磁暫態(tài)模型，包括單相高壓自耦變壓器和變壓器的電磁暫態(tài)模型以及直流系統(tǒng)控制模型；
[0010]3 )通過升高各變壓器接地點地電位，來模擬直流輸電工程入地電流對變壓器勵磁支路的影響；
[0011 ] 4)通過檢測交流母線電壓和電流中的諧波成分以及直流輸電工程傳輸功率，來分析和判斷對交直流系統(tǒng)的影響程度；
[0012]5)根據(jù)步驟4)的判斷結(jié)果，選擇變壓器直流偏磁抑制措施來抑制各變壓器出現(xiàn)的直流偏磁現(xiàn)象。
[0013]所述步驟2)中搭建交直流系統(tǒng)電磁暫態(tài)模型時，首先，建立各種變壓器的電磁飽和曲線以及變壓器相關(guān)特性，然后，以此為基礎(chǔ)搭建各種變壓器的電磁暫態(tài)模型。
[0014]所述步驟3)中根據(jù)各變壓器的電磁暫態(tài)模型，在各變壓器接地點上加一個受控電壓源來改變各變壓器中性點接地點地電位，用于模擬直流接地極對電流對變壓器勵磁支路的影響。
[0015]所述步驟4)中通過檢測交流母線各次諧波含有率和總的諧波畸變率以及直流輸電工程傳輸功率的波動來判斷變壓器偏磁程度對交直流系統(tǒng)的影響；
[0016]各次諧波含有率以及總的諧波畸變率的計算公式如式(I)所示:
[0017]
【權(quán)利要求】
1.一種基于地電位升高的變壓器直流偏磁模擬及抑制方法，其特征在于包括以下步驟: 1)根據(jù)直流接地極地電位的分布，求得各變壓器接地點地電位； 2)在仿真軟件中搭建交直流系統(tǒng)電磁暫態(tài)模型，包括單相高壓自耦變壓器和變壓器的電磁暫態(tài)模型以及直流系統(tǒng)控制模型； 3 )通過升高各變壓器接地點地電位，來模擬直流輸電工程入地電流對變壓器勵磁支路的影響； 4)通過檢測交流母線電壓和電流中的諧波成分以及直流輸電工程傳輸功率，來分析和判斷對交直流系統(tǒng)的影響程度； 5)根據(jù)步驟4)的判斷結(jié)果，選擇變壓器直流偏磁抑制措施來抑制各變壓器出現(xiàn)的直流偏磁現(xiàn)象。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地電位升高的變壓器直流偏磁模擬及抑制方法，其特征在于:所述步驟2)中搭建交直流系統(tǒng)電磁暫態(tài)模型時，首先，建立各種變壓器的電磁飽和曲線以及變壓器相關(guān)特性，然后，以此為基礎(chǔ)搭建各種變壓器的電磁暫態(tài)模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地電位升高的變壓器直流偏磁模擬及抑制方法，其特征在于:所述步驟3)中根據(jù)各變壓器的電磁暫態(tài)模型，在各變壓器接地點上加一個受控電壓源來改變各變壓器中性點接地點地電位，用于模擬直流接地極對電流對變壓器勵磁支路的影響。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地電位升高的變壓器直流偏磁模擬及抑制方法，其特征在于:所述步驟4)中通過檢測交流母線各次諧波含有率和總的諧波畸變率以及直流輸電工程傳輸功率的波動來判斷變壓器偏磁程度對交直流系統(tǒng)的影響； 各次諧波含有率以及總的諧波畸變率的計算公式如式(I)所示:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地電位升高的變壓器直流偏磁模擬及抑制方法，其特征在于:所述步驟5)中可選擇的變壓器直流偏磁抑制措施有:在變壓器中性點串電容、中性點串電阻或反向注入電流來抑制變壓器直流偏磁。
【文檔編號】G06F17/50GK103577633SQ201310493077
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】王渝紅, 張功望, 歐林, 張超, 左坤, 胡斌, 李興源, 戴寒光, 鄧鴻強(qiáng) 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)陜西省電力公司檢修公司, 四川大學(xué)