一种山区环境下的直流偏磁影响评价系统及方法

摘要

本发明涉及一种山区环境下的直流偏磁影响评价系统及方法，所述评价系统包括：山区环境模型建立模块，用于建立与实际环境相符的山区环境模型；评价模型建立模块，用于在所述山区环境模型上加入电网拓扑模型，形成完整的评价模型；评价结果获取模块，用于根据所述评价模型获得山区环境下的直流偏磁影响结果并输出。与现有技术相比，本发明具有准确性高、适用于复杂环境等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及变电站直流偏磁控制领域，尤其是涉及一种山区环境下的直流偏 磁影响评价系统及方法。

背景技术

我国从引入直流输电系统开始已经经历二十余年，目前已有的直流线路条数和 规划建设直流输电系统规模是世界之首。近年来随着东部地区的经济发展，其对电 力的需求也与日俱增。电力负荷的集中引发了一系列问题，对电力技术的发展也提 出了前所未有的挑战。国外的建成的直流输电系统接地极通常选择在人烟稀少的 江、河、湖泊及海岸地区，往往对其它系统造成影响较轻微。但是对于中国东部地 区，由于人口稠密、城市化速度较快等因素造成直流系统的接地极选址的困难。当 直流系统单极运行时会造成地电位的显著变化，进而影响到交流输电系统、通信系 统及其他对地电位敏感的设备。

尽管在直流输电单极运行时接地极电流引起的地电位和地中电流分布方面已 经有了较多的研究，但对于内陆、山区、盆地等复杂地形环境下的地电位和直流偏 磁影响评估方面，仍存在一些难题尚未解决。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种准确性高、适 用于复杂环境的山区环境下的直流偏磁影响评价系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种山区环境下的直流偏磁影响评价系统，包括：

山区环境模型建立模块，用于建立与实际环境相符的山区环境模型；

评价模型建立模块，用于在所述山区环境模型上加入电网拓扑模型，形成完整 的评价模型；

评价结果获取模块，用于根据所述评价模型获得山区环境下的直流偏磁影响结 果并输出。

所述山区环境模型包括山脉模型和盆地模型。

所述评价结果获取模块包括：

直流电流计算单元，用于根据评价模型计算交流变压器中性点流过的直流电 流；

评价结果输出单元，根据计算的直流电流获取直流偏磁影响结果并输出。

一种山区环境下的直流偏磁影响评价方法，包括以下步骤：

1)建立与实际环境相符的山区环境模型；

2)在所述山区环境模型上加入电网拓扑模型，形成完整的评价模型；

3)根据所述评价模型获得山区环境下的直流偏磁影响结果并输出。

所述步骤1)中建立的山区环境模型包括山脉模型和盆地模型。

所述步骤1)中，建立盆地模型时，其土壤电阻呈水平分层结构，各层土壤电 阻率独立设置。

所述步骤1)中，山脉模型和盆地模型相交形成山区环境模型，其交界面处， 土壤电阻呈水平垂直结构。

所述步骤3)具体为：

301)根据评价模型计算交流变压器中性点流过的直流电流；

302)计算的直流电流获取直流偏磁影响结果并输出。

所述步骤301)中，采用CDEGS计算软件获取交流变压器中性点流过的直流 电流。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明对实际山区环境进行精确建模，提高了直流偏磁影响评价的准确 性，能够适用于含有山脉、盆地等复杂地质环境。

(2)本发明简单有效，计算精度高。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明所建立的山区环境模型示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方 案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范 围不限于下述的实施例。

本发明实施例提供一种山区环境下的直流偏磁影响评价系统，包括山区环境模 型建立模块、评价模型建立模块和评价结果获取模块。山区环境模型建立模块用于 建立与实际环境相符的山区环境模型，所建立的山区环境模型包括山脉模型和盆地 模型。评价模型建立模块用于在所述山区环境模型上加入电网拓扑模型，形成完整 的评价模型，电网拓扑模型是现有普遍使用的描述电网分布的模型。评价结果获取 模块用于根据所述评价模型获得山区环境下的直流偏磁影响结果并输出。其中，评 价结果获取模块包括用于根据评价模型计算交流变压器中性点流过的直流电流的 直流电流计算单元和根据计算的直流电流获取直流偏磁影响结果并输出和评价结 果输出单元。

如图1所示，上述山区环境下的直流偏磁影响评价系统的评价方法具体包括以 下步骤：

在步骤101中，建立与实际环境相符的山区环境模型，山脉模型和盆地模型。 其中，山脉模型描述的是表层土壤电阻率很高的山脉，其土壤以岩石为主，土壤电 阻率在数千欧姆以上，建立山脉模型时土壤电阻率可任意指定。盆地模型描述的是 表层土壤电阻率较低的盆地，其土壤以呈水平分层结构，可能含有地下水，表层土 壤电阻率较低，下层土壤电阻率较高，建立盆地模型时，土壤电阻呈水平分层结构， 各层电阻率可独立设置。所建立的山脉模型和盆地模型相交形成山区环境模型，其 交界面处，土壤电阻呈水平垂直结构。

在步骤102中，在山区环境模型上加入电网拓扑模型，形成完整的评价模型。

在步骤103中，根据评价模型采用CDEGS计算软件计算交流变压器中性点流 过的直流电流。

在步骤104中，计算的直流电流获取直流偏磁影响结果并输出。

下面以实际区域电网的直流偏磁水平评估结果为例说明本发明的有效性。

有一直流接地极附近的区域电网，需要评估直流偏磁影响水平，评价范围为 500kV交流变电站2座、220kV交流变电站9座。

传统的不考虑山脉情况下的直流偏磁评估模式、本发明以及实测结果对比如表 1所示。不考虑山脉情况下的直流偏磁评估模式、本发明所获得的计算结果与实测 的偏差情况如表2所示。

表1变电站交流主变每相绕组中流过直流偏磁电流(单位：A)

变电站 电压等级 传统模型 本发明模型 实测 A 500kV 4.26 6.45 3.3 B 500kV 2.75 0.41 2.2 C 220kV 13.11 6.75 6.4 D 220kV 20.05 23.60 20.6 E 220kV 1.93 3.10 2.6 F 220kV 1.09 4.61 1.9 G 220kV 2.22 4.30 4.6 H 220kV 0.26 3.39 3.7 I 220kV 16.33 17.64 21.8 J 220kV 0.07 8.70 3.2 K 220kV 2.01 0.63 0.03

表2计算结果偏差分布统计表(单位：A)

由表2结果表明本发明的计算结果与实测结果偏差较小，更符合实际情况。