[发明专利]基于有限元理论的多直流落点条件下直流偏磁抑制方法

权利要求书

1.一种基于有限元理论的多直流落点条件下直流偏磁抑制方法，包括对指定区域的土壤电阻进行计算，根据计算结果采用相对应的直流偏磁抑制方案，实现针对整个电网直流入地电流的有效分散，使得变电站直流电流得到有效的均衡和抑制，其特征是对所述指定区域土壤电阻的计算，包括下列步骤：

A、建立所指定区域的三维土壤电阻网络实体模型；

B、对该直流落点/直流接地极的三维土壤电阻网络实体模型进行网格化，对网格化后得到的各个模型单元进行赋值，所述的赋值包括对各个模型单元的单元定义及材料属性添加；

C、对网格化后的三维土壤电阻网络模型进行模型改进及剖分；

D、确定模型单元的载荷及边界条件；

E、利用有限元分析的方法，采用共轭梯度法对模型进行求解；

F、进行计算结果的后处理，提取划分结构中某一土壤网格中所有剖分单元的电流密度J_k和电位V_k，并求取电流密度总和及平均电位；计算在不同直流落点/直流接地极注入电流时的土壤电位及电流分布；

G、应用利用电力系统接地分析软件计算的土壤电位分布结果，对所述的有限元分析计算结果进行比对/校核；

H、如果有限元分析计算得到的电位分布结果通过了电力系统接地分析软件的校核，进行下一步骤，否则返回第C步骤，重新进行模型的改进及剖分；

J、根据所述F步骤所得到的土壤电位及电流分布情况，计算所述土壤电阻网络的径向电阻R_r和幅向电阻R_θ，并计算出了每一网格的径向电阻和幅向电压，得到某个指定方向上的电压和电流分布趋势；

K、将地上运行电力网络抽象成直流电阻网络，并通过主变接地点与土壤电阻网络耦合，形成直流偏磁仿真计算直流电阻网络，作为后续步骤采用相对应直流偏磁抑制方案的技术依据。

2.按照权利要求1所述的基于有限元理论的多直流落点条件下直流偏磁抑制方法，其特征是在所述A步骤中，所述的三维土壤电阻网络实体模型分为上、下两层，所述网络实体模型的上层由土壤、长江、杭州湾、海洋和基岩五部分组成，模型尺寸为500×400×15m³，对应实际尺寸为500×400×15km³；所述网络实体模型的上层厚度为0.35m，对应实际尺寸为0.35km；所述网络实体模型的下层厚度为14.65m，对应实际尺寸为14.65km，全部为基岩。

3.按照权利要求1所述的基于有限元理论的多直流落点条件下直流偏磁抑制方法，其特征是在所述B步骤中，经过网格化后的三维土壤电阻网络模型为一个以指定的一个直流落点/直流接地极为圆心的、向四周辐射的、大网格形式的土壤电阻网络；所述土壤电阻网络的总辐射半径为150km；将整个圆周12等分，辐射角度取30°，得到由多个内径为r₁，外径为r₂，相对圆心的角度为θ的扇形立体土壤网格；其所述外、内径的差值为75m；对所述的土壤电阻网络在径向上每隔75m提取一次电阻，所述的电阻包括径向电阻和幅向电阻。

4.按照权利要求1所述的基于有限元理论的多直流落点条件下直流偏磁抑制方法，其特征是在所述B步骤中，所述的模型单元为八节点热/电六面体；在所述的材料属性添加中，单元材料属性选取为电阻率。

5.按照权利要求1所述的基于有限元理论的多直流落点条件下直流偏磁抑制方法，其特征是在所述的C步骤中，根据“电阻率相同的部分合并为一体”的原则，对模型进行了重新划分，按照“使映射剖分的网格尺寸合理”的要求进行剖分，以保证改进后的模型中所有六面体均满足映射剖分条件。

6.按照权利要求1所述的基于有限元理论的多直流落点条件下直流偏磁抑制方法，其特征是在所述的D步骤中，所述的载荷为电流载荷，电流大小为4000A；对所述模型四周施加电压为0的边界条件。

7.按照权利要求1所述的基于有限元理论的多直流落点条件下直流偏磁抑制方法，其特征是在所述F步骤中，应用有限元分析软件ANSYS对指定区域的土壤网格进行有限元分析，并提取划分结构中某一土壤网格中所有剖分单元的电流密度J_k和电位V_k，并求取电流密度总和和平均电位