接地網(wǎng)的仿真建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力領(lǐng)域，具體地，設(shè)及一種接地網(wǎng)的仿真建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，直流偏磁是變壓器的一種非正常工作狀態(tài)，由于變壓器的原邊等效阻抗對 直流分量只呈現(xiàn)電阻特性，且電阻很小。因此，很小的直流分量就會在繞組中形成很大的直 流激磁磁勢，該直流磁勢與交流磁勢一起作用于變壓器原邊，造成變壓器鐵屯、的工作磁化 曲線發(fā)生偏移，出現(xiàn)關(guān)于原點不對稱，即變壓器偏磁現(xiàn)象。引起變壓器直流偏磁的原因各 異，主要包括直流單極運(yùn)行和地磁感應(yīng)。
[0003] 大型電力變壓器的勵磁電流比較小，流過變壓器的少量的直流電流就可能導(dǎo)致直 流偏磁，引起鐵屯、飽和，導(dǎo)致電流波形崎變，產(chǎn)生高次諧波，危害變壓器和電力系統(tǒng)的安全 運(yùn)行。高壓直流輸電單極大地回線運(yùn)行方式容易導(dǎo)致周圍交流變電站變壓器出現(xiàn)直流偏磁 現(xiàn)象，換流變壓器也多發(fā)直流偏磁危害。目前我國特高壓直流輸電的入地電流比普通的直 流輸電工程更大:現(xiàn)在一般±500kV直流輸電入地電流為3000A，云廣特高壓為3125A，向家 巧-上海和溪落渡-浙西特高壓為4000A，錦屏-蘇南為4500A。大量的入地電流將導(dǎo)致更加嚴(yán) 重的直流偏磁危害，危及交流電網(wǎng)安全運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種接地網(wǎng)的仿真建模方法，W實現(xiàn)對入 地電流對輸電工程造成影響進(jìn)行準(zhǔn)確判斷的優(yōu)點。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0006] 1. -種接地網(wǎng)的仿真建模方法，包括W下步驟：
[0007] 假設(shè)剖分足夠稠密的接地網(wǎng)由r根支路和η個節(jié)點組成；
[000引令第k條支路長度為L，第k條支路端點為節(jié)點Ν1和Ν2,第k條支路上有一個沿導(dǎo)體 方向的傳導(dǎo)電流C，同時也有一個沿導(dǎo)體半徑方向的散流電流S，C和S均為1的函數(shù)，W下第k 條支路簡稱支路；
[0009] 支路電位取端點電壓平均值，即：
[0010] (1)
[oow 式中，Ub為支路電位列向量，Un為節(jié)點電位列向量，上式寫成矩陣形式為：
[0012] Ub = KUn (2)
[001引上式中，K是r Xη維系數(shù)矩陣，當(dāng)支路i與節(jié)點j相連時，Κ( i，j) =0.5，否則為0;
[0014] 由于±壤是導(dǎo)電媒質(zhì)，支路電位由支路散流電流列向量Is產(chǎn)生：
[0015] Is = GsUb (3)
[0016] 式中，(is為支路散流電導(dǎo)陣；
[0017] 令支路i的散流電流等分到與之相連的節(jié)點有：
[001 引
(4)
[0019]式中，1%為節(jié)點散流電流列向量，如果節(jié)點j與支路i相連，K/(j 4)=0.5,否則等 于零，r是K的轉(zhuǎn)置矩陣，上式(寫成矩陣形式，有：
[0020] I'N=K'Is 巧）
[0021] 由傳導(dǎo)電流Ic的定義有：
[0022] Ic = GcUc (6)
[0023] 式中，Gc為支路的傳導(dǎo)電導(dǎo)矩陣，Uc為支路壓降列向量;支路壓降與節(jié)點電位的關(guān) 系為：
[0024] Uc = AUn (7)
[00巧]式中，A是r Xη維系數(shù)矩陣，當(dāng)支路i的起點為節(jié)點j時，A( i，j) = 1，當(dāng)支路i的終點 為節(jié)點j時，A( i，j) =-1，否則A( i，j)為0;
[00%]把支路i的傳導(dǎo)電流分配到與之相連的節(jié)點，有：
[0027] (8)
[002引式中，1%為節(jié)點傳導(dǎo)電流列向量，如果當(dāng)支路i的起點為節(jié)點j時，y(j，i) = l，當(dāng) 支路i的終點為節(jié)點j時，A/(j，i)=-l，否則y(j，i)為0;y是A的轉(zhuǎn)置矩陣，將上式寫成矩 陣形式，有：
[0029] I"n=A'Ic (9)
[0030] 定義節(jié)點電流注入電流為In,有：
[0031] In=I'n+I"n (10)
[0032] 根據(jù)上述公式1至公式10得出W下公式：
[0033] In=化'G化+A'GcA)Vn (11)
[0034] 節(jié)點注入電流向量In是已知量，通過式11求出節(jié)點電壓向量Vn，然后求出支路電位 化、支路散流電流Is、支路壓降化、支路傳導(dǎo)電流Ic，從而將接地網(wǎng)的接地電阻、跨步電勢、接 觸電勢、網(wǎng)內(nèi)電勢差和地表電位分布求出。
[0035] 優(yōu)選的，支路的傳導(dǎo)電導(dǎo)矩陣傳 Ge為對角陣：
[0036] (12)
[0037] 式中，S化）、P化）、Uk)分別是支路的截面積、電阻率、長度。
[0038] 優(yōu)選的，散流電導(dǎo)陣GS為散流電阻陣RS之逆：
[0039] Gs=(Rs)-i (13)
[0040] 式中，Rs為rXr維矩陣，其元素形式為：
[0041] <14)
[0042] 式中，Rs(iJ)代表支路i與支路j之間的互阻，0為±壤電阻率，G為格林函數(shù)，li和 Ij是支路i與支路j的長度。
[0043] 本發(fā)明的技術(shù)方案具有W下有益效果：
[0044] 本發(fā)明的技術(shù)方案，通過對接地網(wǎng)的入地電流進(jìn)行建模分析，根據(jù)建模對各項參 數(shù)進(jìn)行計算，從而達(dá)到準(zhǔn)確判斷入地電流對輸電工程造成影響的目的。
[0045] 下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0046] 圖1為本發(fā)明實施例所述的支路傳導(dǎo)效應(yīng)和散流效應(yīng)示意圖。
【具體實施方式】
[0047] W下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實 施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0048] 直流接地極/變電站接地網(wǎng)可能由眾多接地導(dǎo)體組成，在接地仿真模型中，需要 對接地導(dǎo)體進(jìn)行剖分。假設(shè)剖分足夠稠密的直流接地極/變電站接地網(wǎng)由r根支路和η個節(jié) 點組成。
[0049] 圖1是第k條支路傳導(dǎo)效應(yīng)和散流效應(yīng)示意圖。令支路長度為L(m)，支路端點為節(jié) 點化和化，支路上有一個沿導(dǎo)體方向的傳導(dǎo)電流C(A)，同時也有一個沿導(dǎo)體半徑方向的散流 電流S(A)，C和S均為1的函數(shù)(m)。
[0050] 大型接地網(wǎng)/直流極的仿真模型往往采用W下的方法。
[0051] 支路電位取端點電壓平均值，即：
[0化2]
")
[0053] 式(1)中，化為支路電位列向量(V)。式(3.4)寫成矩陣形式：
[0化4] Ub = KUn (2)
[0055] 式(2)中，K是r Xη維系數(shù)矩陣，當(dāng)支路i與節(jié)點j相連時，Κ( i，j) =0.5，否則為0。
[0056] 由于±壤是導(dǎo)電媒質(zhì)，支路電位由支路散流電流列向量Is產(chǎn)生：
[0057] Is = GsUb (3)
[005引式(3)中，(is為支路散流電導(dǎo)陣(S)。
[0059] 令支路i的散流電流等分到與之相連的節(jié)點有：
[0060]
(4)
[0061] 式(4)中，1%為節(jié)點散流電流列向量(A)，如果節(jié)點j與支路i相連，K/ (j 4)=0.5, 否則等于零。參考前面關(guān)于K的定義，r是K的轉(zhuǎn)