超/特高压交直流混联电网中直流偏磁敏感源的预测方法研究

针对超/特高压直流输电对交流电网的影响,提出了一种直流偏磁敏感源的预测方法,对土壤电阻率计算方法、接地极间互电阻计算方法和多层土壤模型地表电位计算方法进行了数学建模,基于欧姆定律建立了交直流混联电网中直流偏磁敏感源预测的数学模型,本模型针对以往模型不能计算土壤电阻率的缺点进行了改善。然后以新疆桥子村附近的电网数据为基础,对桥子村附近交流电网中直流分布进行计算,将计算结果与实地测量数据进行了对比,测试站点的偏磁电流均方根误差仅为13%,验证了模型的正确性。研究结果对交流电网中直流电流分布计算和直流偏磁问题的治理具有参考价值。     

特高压直流输电工程受端电网直流偏磁电流分布研究

基于场路直接耦合方法,建立了±800 kV溪浙特高压直流输电工程受端电网的直流偏磁仿真计算模型,通过仿真计算结果与现场测量数据的对比、分析,验证了计算模型的准确性。在此基础上,进一步研究了表层与深层土壤电阻率、站点与直流接地极之间的距离、多台变压器并列运行对直流偏磁电流分布的影响,可为工程交流电网直流电流分布计算及直流偏磁治理提供参考。     

交流电网主动防御直流偏磁体系

为了有效预防直流偏磁危害,提出交流电网主动防御直流偏磁体系,包括交流电网现阶段直流偏磁风险评估、治理以及电网扩建阶段的风险评估、优化。提出了基于等效绕组直流电流的变压器偏磁情况评价方法。以湖北电网为例,通过调整交流电网运行方式后,湖北电网各变电站的绕组等效直流电流均降为10 A以下,杨家湾站绕组等效直流电流下降62.4%,安福寺站绕组等效直流电流下降53.2%。运用遗传算法的交叉、变异模块,对湖北电网的直流偏磁措施进行优化布点,优化布点后系统绕组等效直流电流下降50.95%。运用人工蜂群优化算法,对新建变电站站址进行优化计算,使得新建变电站直流偏磁风险最小,对直流偏磁最严重的朝阳变电站站址进行重新规划后,朝阳站绕组等效直流电流下降了71.3%。     

基于场路直接耦合模型的交流电网直流偏磁电流分布研究

直流输电系统单极大地方式运行会导致交流系统部分变压器处于直流偏磁状态。基于场路直接耦合方法,建立了±800 k V溪浙和±800 k V灵绍特高压输电工程的直流偏磁计算模型,确定了建模范围和地网参数,并对土壤模型进行了修正,将直流偏磁电流计算值与现场测试结果进行了对比,测试站点的总的相对平均误差≤5%,验证了计算模型的准确性。进一步计算分析了单极大地运行方式下,直流接地极周围110 k V及以上电压等级变电站中变压器的直流偏磁电流分布规律,结果表明:站点的直流电流随着站点与直流接地极之间距离的增加而减小;多台变压器并列运行时,流过每台变压器的直流电流将大幅度下降;首末站点间跨度增大时,流经两站点的电流将增大。研究可为大型交流电网直流电流分布计算和直流偏磁治理提供参考。     

一种多接地极主动互联及隔直装置协同的直流偏磁治理策略

高压直流输电系统在单极不平衡运行时会产生较大的接地极入地电流,严重威胁变压器乃至交流电网的安全稳定运行。研究表明,单纯采用隔直装置全局优化投切、多接地极主动互联等治理方案均无法保证在所有电网交流拓扑变化场景下满足直流偏磁治理要求。为此,提出了一种多接地极主动互联及隔直装置协同的直流偏磁治理策略,对待选方案集满足/不满足治理要求的场景选取了不同的评估指标,采用量子遗传算法和组合赋权法,选取得到所选评估指标下的最优治理方案。基于宜昌地区电网拓扑结构搭建了仿真模型,仿真验证了所提策略的有效性。所提策略可为未来偏磁治理方案的选择提供必要参考。     

±800 kV直流输电工程对地区电网750 kV变压器直流偏磁的影响及治理措施

直流输电工程在单极-大地回线或双极不平衡方式运行时,由于在大地回路中电流的存在,会引起附近变压器产生直流偏磁现象。应用基于场路耦合模型的直流分布计算软件,计算了天一中直流单极不平衡运行方式下甘肃酒泉地区电网各750 kV变电站变压器的中性点直流电流分布情况,并对各站计算值与实测值进行了比对。选择存在较大直流偏磁电流的750 kV沙洲变电站主变压器,通过相关参数计算和选择,提出了隔离变压器中性点直流偏磁电流的措施。提出的直流偏磁治理方案对750 kV变压器的直流偏磁治理具有一定的借鉴意义。     

天中直流工程入地电流对新疆哈密地区交流电网的影响

为分析天中线直流工程入地电流对当前哈密电网的影响,需建立哈密地区交流电网直流电流分布模型。基于场路耦合方法,根据哈密地区交流电网拓扑结构,将包括变压器、线路的地上模型和包括接地电阻、地表电位的地下模型结合起来,建立哈密地区交流电网直流电流分布模型。通过仿真计算和实地测量验证了模型的准确性,并得到了哈密电网采用当前运行方式下,部分变压器将存在严重的直流偏磁风险的结论。在哈密地区交流电网当前运行方式的基础上,提出合理的治理措施。通过仿真计算和实地测量,验证了针对当前哈密电网直流偏磁问题治理措施的有效性,最后对后续治理措施进行了探讨。     

准东—皖南±1100kV特高压直流输电工程受端电网的直流偏磁影响预测及治理

研究准东—皖南特高压直流输电工程接入后对受端电网的直流偏磁影响,分析了直流偏磁影响的作用机理,建立变压器直流偏磁风险评估模型,提炼土壤电阻率、中性点运行方式等影响直流偏磁电流的关键因素,多方法实测并运用嵌入局部共轭梯度搜索的人工蜂群全局优化反演方法,开展大地电阻率水平多层分布的参数反演,进一步考虑淮南—溧阳地质廊带连续介质二维反演电性结构,建立适用于受端电网直流偏磁电流分布计算的大地等效模型,最后仿真对比电容隔直法、阻容结合法等多种抑制措施,提出直流偏磁综合治理策略,为安徽电网及其他±1100kV特高压直流落点后的电网直流偏磁影响研究及治理提供技术支撑,提升电网安全稳定运行水平。     

溪洛渡—浙西±800kV特高压直流输电工程受端电网直流偏磁治理

针对±800 k V溪洛渡—浙西(简称溪浙)直流工程对浙江电网直流偏磁的影响,开展了受端电网直流偏磁研究。根据浙江电网拓扑结构与广域大地模型,基于场路耦合的方法建立了溪浙直流受端电网直流偏磁仿真模型,并通过测试结果验证了模型的准确性。针对浙江电网的特点,提出直流偏磁的治理思路,确定了500、220、110 k V变压器的直流偏磁治理标准分别为20、15、10 A。通过多次仿真与试验修正,提出了电容电阻结合、分阶段递进式的直流偏磁治理方法。经过3个阶段,对46座直流偏磁超标的变电站进行了治理,有效的抑制了浙江电网的直流偏磁水平。     

溪洛渡—浙西±800kV特高压直流输电工程受端电网直流偏磁治理EI北大核心CSCD

针对±800 k V溪洛渡—浙西(简称溪浙)直流工程对浙江电网直流偏磁的影响,开展了受端电网直流偏磁研究。根据浙江电网拓扑结构与广域大地模型,基于场路耦合的方法建立了溪浙直流受端电网直流偏磁仿真模型,并通过测试结果验证了模型的准确性。针对浙江电网的特点,提出直流偏磁的治理思路,确定了500、220、110 k V变压器的直流偏磁治理标准分别为20、15、10 A。通过多次仿真与试验修正,提出了电容电阻结合、分阶段递进式的直流偏磁治理方法。经过3个阶段,对46座直流偏磁超标的变电站进行了治理,有效的抑制了浙江电网的直流偏磁水平。     

直流偏磁相关问题研究综述

随着特高压直流工程的实施,由直流极单极大地回线运行引起的直流偏磁现象对电网安全运行造成了严重威胁。文中首先分析了交流电网直流电流分布的计算方法,并详细论述了直流偏磁对变压器本体和其他电网设备的影响,以及对直流偏磁的治理原则与措施进行了综述,对当前研究的进展与不足之处进行了讨论。文中认为选取合适的各地大范围土壤结构来计算交流电网直流电流分布、多方面耦合评价直流偏磁对变压器和其他电网设备的影响以及主动防御直流偏磁的治理措施将是直流偏磁方向未来的研究重点。     

计及多类装置协同的直流偏磁治理设备全局优化配置研究

随着交直流电网规模及运行复杂性的增加,直流偏磁现象日益呈现多发和超标变压器不确定的新特点,考虑到隔直装置的投资运维成本高昂、占用变电站额外空间,且直流偏磁往往不是高发事件,遍历所有偏磁可能性并对超标变压器均加装隔直设备并不合理,基于有限数量隔直设备实现受影响区域的直流偏磁全局优化治理势在必行。结合近年来提出的性价比较好的均直设备,该文提出一种基于隔直/均直装置协同的偏磁治理设备全局优化配置方法,力图在治理效果和投资运行成本上取得平衡。首先,以所有工况下中性点电流最大值最小和投资成本最低为目标,采用量子遗传算法进行多目标优化,得到偏磁治理设备的可选配置方案集;继而引入继电保护可靠性及对交流拓扑适应性两种校核手段,对优化所得Pareto解集(可选方案集)进行进一步筛选,最终确定最佳的混合配置方案。以宜昌电网为例,仿真对比了传统治理方法与所提方案的综合效果,验证了所提方案的有效性及优越性。     

基于复杂网络理论的变电站直流偏磁治理研究

为解决特高压直流输电引起的直流偏磁现象,提出了在直流偏磁条件下,基于复杂网络理论的送端电网关键站点识别方法。在PSCAD中建立自耦变压器模型,进行变压器直流偏磁仿真研究,为治理酒泉地区变电站中存在的直流偏磁,基于实际电网结构参数建立仿真模型,对受偏磁电流影响大的关键站点进行识别治理,定义节点熵和线路熵的概念,其大小反映被治理地区节点电流和线路电流分布是否均匀,规定直流偏磁治理标准,用以评判治理效果是否合格。仿真结果表明,进行关键站点识别与治理后,节点熵和线路熵有明显的下降,该地区的总偏磁电流得到了有效抑制。     

城轨杂散电流在电网系统中的分布特性仿真分析

城市轨道交通产生的杂散电流会导致位于地铁密集区域的变压器发生直流偏磁问题,威胁变压器及交流电网系统的安全稳定运行。为解决该问题,建立了地铁杂散电流静态分布模型、深圳地区多层分块土壤模型以及深圳交流电网仿真模型,计算分析了杂散电流引起的交流电网变电站地电位变化及变压器中性点直流电流的分布特性。结果表明,地电位变化及变压器中性点直流电流变化均与地铁运行工况相关,变电站与地铁密集区域间的距离及土壤电阻率是主要影响因素。针对自耦变压器,结合试验测试结果,指出仅在直流超标站点安装电容隔直装置无法消除这类直流偏磁问题,需要从整个区域电网的角度合理配置隔直装置。     

变压器直流偏磁影响因素研究

为了有效地制定直流偏磁抑制措施,有必要对直流偏磁电流的影响因素进行全面的研究。基于场路直接耦合法,采用CDEGS软件建立了简化的交流网络模型,计算了不同变电站参数、线路参数和接地极形状下的变压器直流偏磁电流值。研究结果表明,接地电阻小、出线回数多、并联接地变压器台数少及含有较大地理跨度输电线路的站点具有较高的直流偏磁风险,而直流接地极的形状对交流电网的直流电流分布影响不大。研究结果可为直流接地极的选址和直流偏磁的治理提供参考。     

基于灵敏度分析的直流输电接地极优化选址方法研究

为了最大程度避免直流输电工程单极大地运行方式造成的变压器直流偏磁问题,提出了一种直流输电接地极的优化选址方法。研究了直流接地极选址时需要考虑的大地电性参数、电力规划需求、周边交流电网的结构与参数等因素,建立了直流接地极位置与变压器直流偏磁风险之间的关联度模型。对此模型进行了灵敏度分析,并以此为依据,提出了高压直流输电接地极选址优化方法。以一个交直流混联电网为例研究了优化选址的效果。优化方法对避免交流电网变压器直流偏磁风险有理论参考作用。     

酒—湖线对湖南电网变压器的直流偏磁影响研究

为分析酒—湖特高压直流输电工程产生的直流偏磁对湖南电网的影响,本文基于场路耦合方法,建立湖南交流电网直流电流分布模型,实测获得湖南地区典型土壤电阻模型;通过建立测试模型,验证建模方法的有效性;计算直流接地极注入5 000 A入地电流后湖南电网220kV及以上变电站的直流偏磁情况,并对计算结果进行讨论。     

特/超高压直流输电系统单极运行下变压器中性点直流电流分布规律仿真分析

为揭示直流系统运行方式与变压器直流偏磁现象之间的内在联系,基于宜昌电网的实际参数和PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台,采用交流系统网络化建模的方法,建立了包含宜昌电网两条500 k V直流输电线路以及接地极临近区域220 k V交流变压器的直流偏磁电流分布仿真模型。对给定工况下变压器中性点直流电流的分布情况进行了仿真,并与现场实测的数据进行了对比验证,还分别对单接地极场景以及双接地极场景时各个特征变电站主变中性点直流电流分布情况进行仿真,揭示了变压器中性点电位差是决定其直流电流分布特征的根本原因。结果表明:所建立模型的误差在10%以下,具备复现系统实际运行情况的能力。分析结果能够为从系统运行角度抑制直流偏磁提供理论依据。     

±1100 kV昌吉换流站与±800 kV天山换流站共同作用的直流偏磁问题研究

针对±800 kV天山—中洲特高压直流输电工程和±1 100 kV昌吉—古泉特高压直流输电工程同时以单极大地方式运行时,新疆电网内厂站面临的变压器直流偏磁风险,提出了研究方法和应对策略:首先,利用电磁测深对两接地极周边土壤进行了冬夏两季实测,在实测的土壤电阻率基础上构建了两接地极同时作用下的电网直流电流分布模型;其次,对新疆电网直流偏磁风险进行仿真计算分析,发现不同季节土壤电阻率不同,且冬季直流偏磁风险较大,两双接地极同时注入直流时,原本没有直流偏磁风险的厂站也会存在风险;最后,提出了直流偏磁治理的防范方法与策略。文中方法和研究结论可为同类工程提供参考,具有一定的理论和实际的借鉴意义。     

跨网入侵直流偏磁风险的分析与治理北大核心CSCD

为分析昆柳龙直流工程入地电流跨网入侵引发的赣南区域电网直流偏磁问题,建立了赣南区域电网直流电流分布计算模型,基于直流电流实测数据和共轭梯度法,实现了赣南大地模型的修正,修正后的模型偏磁电流计算值与实测值偏差控制在8%以内,并分析了田源接地极入地电流大量跨网入侵赣南电网的原因。基于修正后的模型,提出了赣南区域电网14个厂站的直流偏磁治理策略,完成治理后赣南区域所有220 kV变电站主变的直流电流控制在安全限制以内,为直流接地极入地电流跨网入侵交流电网的分析和治理提供了有效的工程示范。分析了220 kV系统直流电流通过自耦变串入500 kV系统的路径,阐明了雷公山站500 kV自耦变压器直流偏磁治理失败的机理,提出了对4个厂站的进一步治理策略,预计可将雷公山变偏磁电流降低80%以上,从而有效减小雷公山站主变噪声。