[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
地址：	200122 上***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	基于有限元理論直流落點條件下抑制方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于直流電場領域，尤其涉及一種用于確定直流電場中地上交流電力網絡中的電流分布和變化的方法。

背景技術

隨著我國電力系統不斷發展，超特高壓直流輸電線路逐漸成為跨地區電力輸送的重要走廊。

直流輸電工程通常采用雙極系統接線方式，正常運行時，直流電流不流經大地（或海水）。但在系統調試、檢修或故障時，轉為單極大地回線運行方式，大地（或海水）相當于直流輸電線路的一根導線，其電流場會使地電位發生變化。對中心點接地的交流系統而言，處于不同直流電位的變電站經輸電線路、變壓器繞組構成直流回路，使變壓器產生直流偏磁現象，嚴重影響供電質量和供電安全。

直流系統接地極主要有3個，在單極大地回線運行方式下，直流電流從接地極進入大地（或海水），對電網運行產生影響，而且隨著電力網架不斷建設，這一影響將日趨嚴重。因此，多直流落點條件下直流偏磁抑制研究和技術優化顯得十分重要。

關于直流偏磁的抑制技術研究目前已取得一些成果，例如，申請公布日為2011年4月27日，申請公布號為CN102035082A的中國發明專利申請中，公開了一種“直流接地系統及方法”，其將多個直流接地極之間通過聯絡線并聯，形成接地島，實現了針對整個電網有效的分散直流入地電流，從而減小直流對周邊變壓器的影響，以解決地中直流分量對整個交流電網的影響；該技術方案利用現有的高壓線路，實現起來簡單方便。但是其將直流接地系統簡化為多個電阻的簡單串、并聯，不能真正反映直流接地系統的實際情況。

又例如，華東電力試驗研究院顧承昱提出了并聯直流接地極法（參見《高壓電器》2012年04期P65～P74，“并聯直流接地極抑制上海區域直流偏磁的方法研究”,顧承昱、司文榮、鄭旭、趙文彬），該方法以近年上海地區電網主要拓撲結構，對直流接地極單獨運行、并聯運行進行了地表電位和變壓器中心點電流分析。其結果表明，在并聯運行方式中，各變電站的地表電位和直流電流都得到了有效控制，然而，文中提到的地表電位僅根據土壤分層模型計算得到，并未考慮地表電網結構即變壓器的直流電阻和輸電線路的直流電阻對電位的影響。

為了彌補這一缺陷，需要計算整個上海地區在不同直流落點下的土壤電阻分布，從而搭建整個上海地區地下和地表的直流電阻網絡，進而得到更為合理的地表電位和電網直流電流。

土壤直流電阻計算涉及直流電流場計算，目前已有文獻多針對直流換流站接地極電流場開展研究，但均未涉及一個大地區的直流電流場計算。

計算上海地區直流電流場主要面臨以下三個問題。

（1）計算模型巨大，涉及整個上海市7000多平方公里面積和周邊東海、杭州灣、長江等；

（2）模型剖分細密，為了得到精細的電阻網絡，以提高結果準確性和適用性，必須對模型進行細密剖分，這將進一步增大運算量；

（3）由于運算量巨大，常規配置的計算機無法滿足要求，需要找到適合解決這一問題的運算平臺。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供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，其基于有限元理論對直流電流場進行計算，確定不同直流落點下的電流場，得到對應的多個方向電流分布曲線，并據此來采取相對應的直流偏磁抑制措施，進而使得變電站直流電流得到有效的均衡和抑制。

本發明的技術方案是：提供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；