[發明專利]基于有限元理論的多直流落點條件下直流偏磁抑制方法

無效

• 申請號: 201310559672.1
• 申請日: 2013-11-12
• 公開（公告）號: CN103593523A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 趙丹丹;傅晨釗;蘇磊
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司;華東電力試驗研究院有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙) 31230
• 代理人: 蔡海淳

1.一種基于有限元理論的多直流落點條件下直流偏磁抑制方法，包括對指定區域的土壤電阻進行計算，根據計算結果采用相對應的直流偏磁抑制方案，實現針對整個電網直流入地電流的有效分散，使得變電站直流電流得到有效的均衡和抑制，其特征是對所述指定區域土壤電阻的計算，包括下列步驟：

A、建立所指定區域的三維土壤電阻網絡實體模型；

B、對該直流落點/直流接地極的三維土壤電阻網絡實體模型進行網格化，對網格化后得到的各個模型單元進行賦值，所述的賦值包括對各個模型單元的單元定義及材料屬性添加；

C、對網格化后的三維土壤電阻網絡模型進行模型改進及剖分；

D、確定模型單元的載荷及邊界條件；

E、利用有限元分析的方法，采用共軛梯度法對模型進行求解；

F、進行計算結果的后處理，提取劃分結構中某一土壤網格中所有剖分單元的電流密度J_k和電位V_k，并求取電流密度總和及平均電位；計算在不同直流落點/直流接地極注入電流時的土壤電位及電流分布；

G、應用利用電力系統接地分析軟件計算的土壤電位分布結果，對所述的有限元分析計算結果進行比對/校核；

H、如果有限元分析計算得到的電位分布結果通過了電力系統接地分析軟件的校核，進行下一步驟，否則返回第C步驟，重新進行模型的改進及剖分；

J、根據所述F步驟所得到的土壤電位及電流分布情況，計算所述土壤電阻網絡的徑向電阻R_r和幅向電阻R_θ，并計算出了每一網格的徑向電阻和幅向電壓，得到某個指定方向上的電壓和電流分布趨勢；

K、將地上運行電力網絡抽象成直流電阻網絡，并通過主變接地點與土壤電阻網絡耦合，形成直流偏磁仿真計算直流電阻網絡，作為后續步驟采用相對應直流偏磁抑制方案的技術依據。

2.按照權利要求1所述的基于有限元理論的多直流落點條件下直流偏磁抑制方法，其特征是在所述A步驟中，所述的三維土壤電阻網絡實體模型分為上、下兩層，所述網絡實體模型的上層由土壤、長江、杭州灣、海洋和基巖五部分組成，模型尺寸為500×400×15m³，對應實際尺寸為500×400×15km³；所述網絡實體模型的上層厚度為0.35m，對應實際尺寸為0.35km；所述網絡實體模型的下層厚度為14.65m，對應實際尺寸為14.65km，全部為基巖。

3.按照權利要求1所述的基于有限元理論的多直流落點條件下直流偏磁抑制方法，其特征是在所述B步驟中，經過網格化后的三維土壤電阻網絡模型為一個以指定的一個直流落點/直流接地極為圓心的、向四周輻射的、大網格形式的土壤電阻網絡；所述土壤電阻網絡的總輻射半徑為150km；將整個圓周12等分，輻射角度取30°，得到由多個內徑為r₁，外徑為r₂，相對圓心的角度為θ的扇形立體土壤網格；其所述外、內徑的差值為75m；對所述的土壤電阻網絡在徑向上每隔75m提取一次電阻，所述的電阻包括徑向電阻和幅向電阻。

4.按照權利要求1所述的基于有限元理論的多直流落點條件下直流偏磁抑制方法，其特征是在所述B步驟中，所述的模型單元為八節點熱/電六面體；在所述的材料屬性添加中，單元材料屬性選取為電阻率。

5.按照權利要求1所述的基于有限元理論的多直流落點條件下直流偏磁抑制方法，其特征是在所述的C步驟中，根據“電阻率相同的部分合并為一體”的原則，對模型進行了重新劃分，按照“使映射剖分的網格尺寸合理”的要求進行剖分，以保證改進后的模型中所有六面體均滿足映射剖分條件。

6.按照權利要求1所述的基于有限元理論的多直流落點條件下直流偏磁抑制方法，其特征是在所述的D步驟中，所述的載荷為電流載荷，電流大小為4000A；對所述模型四周施加電壓為0的邊界條件。

7.按照權利要求1所述的基于有限元理論的多直流落點條件下直流偏磁抑制方法，其特征是在所述F步驟中，應用有限元分析軟件ANSYS對指定區域的土壤網格進行有限元分析，并提取劃分結構中某一土壤網格中所有剖分單元的電流密度J_k和電位V_k，并求取電流密度總和和平均電位