[发明专利]大容量柔直换流器水、电、光路的电位分布及优化方法

说明书

本发明涉及一种大容量柔直换流器水、电、光路的电位分布及优化方法，属于大容量柔性直流输电领域。采用格林函数计算接地网参数的方法，用镜像法计算自电阻和互电阻，在均匀土壤条件下，可以对任意形状的不规则接地网注入恒定电流后的电位分布进行计算。利用这一方法，计算分析了一个实际的变电站接地系统。通过对计算的数据进行绘图，分析接地网地表的电位分布情况，提高了接地网的安全性。

技术领域

本发明涉及大容量柔性直流输电领域中换流器电位分布优化技术，大容量柔直换流器水、电、光路的电位分布及优化方法。

背景技术

一切重要建筑和设备都必须接地，中、大容量发电站和变电站进行良好接地尤为重要。变电站的接地网集工作接地、防雷接地、保护接地等多项任务于一身。接地网安全与否主要是指发生接地故障时，从接地网流入大地的电流是否在地面设备和附近地面之间、地面附近点之间产生危险的电位差，以及是否对一次或二次设备发生反击，产生危害等。接地网电位分布研究是为了提高接地网的安全性，并对接地网的设计与改进有重要的指导意义。

过去认为接地网的接地电阻越小就越安全，测量评估一个接地网的安全性时，常常看接地电阻是否满足要求即可。但在实际中，接地电阻与安全性的关系并不单纯如此。接地电阻比较低的接地网，由于设计分布的关系也可能存在危险的跨步电压和接触电压。因此，接地网电位分布和电位梯度分布对接地网的安全评估是非常重要的。

变电站接地网的接地参数由于受到接地网形状和大地结构等因素的影响，很难得到结果。从1972年以来，国内外学者对接地系统接地参数的数值计算进行了大量的研究，并将各种数值计算方法应用到了接地参数的计算中，如模拟电荷法、边界元法、有限元法、矩量法和有限差分法等。以前对接地网的模拟计算都是针对均匀网格或不均匀网格的计算和分析。但实际上在某些发电厂的接地网并非全是网格分布，还具有部分不规则的地网。

现有的接地方法及电位分析方法无法适用于换流器的电位分布分析。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大容量柔直换流器水、电、光路的电位分布及优化方法，解决了现有技术存在的上述问题。本发明采用格林函数计算接地系统参数，采用镜像法计算自电阻和互电阻，可以对任意形状和方向的接地网在均匀土壤的条件下注入恒定电流后的电位分布进行计算，可以对实际的换流站地表的电位分布进行了优化计算。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

大容量柔直换流器水、电、光路的电位分布及优化方法，设一恒定电流I由接地极分散泄流流入大地，土壤电阻率为ρ，以无穷远处为电位参考点；

由于使用恒流源，设导体表面电位相等，可得到边界条件：

V|_Γ＝C (1)

式中C为常数

如果电极长度总长为L，通过L泄流的总电流为I，将L划分为n个微段，第j微段的长度为L_j，其中心为O_j，第j微段泄流电流为I_j，则：

由叠加原理可得到通过L泄流的电流I在P点产生的电位：

G(P,O_j)为以O_j为等效中心的单位电流源在P点产生的电位；G(i,j)为第j微段施加单位电流源时在第i微段上产生的电压，在此定义为互电阻，用R_ij表示；当i＝j时，R_ij为自电阻；上式变为：

根据边界条件，设电极电位为V_G，则