[发明专利]一种土壤等效电阻模型建模方法

说明书

本发明公开了一种将电网的多次多点实测数据与仿真建模计算相结合的土壤等效电阻模型建模方法。其特点在于采用实测数据与仿真计算相结合的混合建模方法对现有的土壤等效电阻模型搭建方法进行改进，通过改变交流电网的拓扑结构，即依次开断建模范围内具有直接电气联系的两变电站间交流线路的任一回线路，对交流电网进行多次多点测量，得到建模范围内各变电站主变中性点的多组直流电流分布数据，并通过仿真计算及反演手段构建土壤等效电阻模型。本发明无需收集详细的土壤参数，计算精确度高，克服了以往方法中难以准确建立非均匀分层土壤模型的问题，适用于精确计算土壤构成复杂情况下交流系统中直流电流的分布。

技术领域

本发明属于高压直流输电领域，特别涉及一种将电网的多次多点实测数据与仿真建模计算相结合的土壤等效电阻模型建模方法。

背景技术

高压直流输电(high voltage direct current，HVDC)技术在我国有着日益广泛的应用，但其在单极大地回路方式运行时将使部分中性点接地变压器产生不同程度的直流偏磁现象，使变压器温度升高、损耗增加、振动加剧，严重威胁着电力系统的安全稳定运行，必须加以抑制。正确计算直流系统单极大地运行时交流电网中直流电流的分布是对直流偏磁开展治理的前提。

现阶段直流输电系统单极大地运行方式下，交流系统中直流电流的分布情况可采用场路耦合模型进行计算。其中，交流电网可表示为电路网络，土壤模型则需转化为电场模型或电阻模型。土壤的电场模型依据实际土壤参数建立，用以模拟实际情况下的大地电场，建立该模型的关键是收集尽可能详细的土壤参数，并在建模时通过对土壤模型进行分层分块处理，将相应的土壤电阻率情况体现在模型中。土壤的电阻模型用“路”代替“场”，忽略了复杂的土壤状况，不关注电流在土壤中的具体流通路径，仅关心接地极和变电站所在位置间土壤的导电性，利用土壤参数建立相应的电阻网络。可见，土壤电场模型与电阻模型的建模方法均需采集接地极与变电站间土壤的具体参数，其工作量较大，且对于结构复杂的土壤，地质学虽有准确勘探和建模方法，但其覆盖范围远没有达到交流电网的尺寸，土壤模型难以精确建立。

为了避免收集详细的土壤参数，简化计算，提高仿真精度，本发明将电网的多次多点实测数据与仿真建模计算相结合，利用依次开断建模范围内两变电站间交流线路的任一回路，测量得到多组直流电流分布数据，通过反演手段构建土壤等效电阻模型。该模型搭建方法克服了以往方法中难以准确建立非均匀分层土壤模型的问题，能够较精确地计算土壤构成复杂情况下交流系统中直流电流的分布。

发明内容

本发明的目的是针对现有方法的不足，提供一种将电网的多次多点实测数据与仿真建模计算相结合的土壤等效电阻模型建模方法。该方法通过依次开断建模范围内两变电站间交流线路的任一回输电线路，测量出多种情况下交流电网中直流电流的分布数据，利用这些电流数据及交流电网的拓扑结构和参数进行仿真计算，反推出土壤相应的等效电阻模型。本发明无需收集详细的土壤参数，摆脱了复杂的电场计算，能够得到较高的仿真精度。

本发明的目的由以下技术措施实现：

步骤1：根据交流系统受直流偏磁的影响程度确定建模范围；

步骤2：将与建模边界变电站相连接的电网侧接地变电站视为观测点，在直流系统单极大地运行情况下，使用实时信号分析仪对观测点变压器进行现场噪声测量，若测量结果显示某观测点主变噪声超标，则将该变电站列入建模范围；

步骤3：假定建模范围内包含n座主变中性点接地变电站，其中存在m组变电站具有直接电气联系，即两座变电站间经输电线路直接连接，则将这m组变电站依次编号为1～m，设定计数器i，并令i＝1；

步骤4：在直流系统单极大地运行情况下，使用大口径钳型电流表钳住建模范围内各接地变压器中性点的每一根引下线，测量在交流系统正常运行时各变电站主变中性点的直流电流值，记为列向量I₀₍₀₎；