[发明专利]一种基于地电位升高的变压器直流偏磁模拟及抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于变压器直流偏磁领域，涉及一种基于地电位升高的变压器直流偏磁模拟及抑制方法。

背景技术

在直流输电工程单极大地回路运行时，比较容易引起交流变压器以及换流变压器发生直流偏磁现象。参考图1，变电站和换流站站址与直流输电系统接地极较近时，直流输电系统单极大地回路运行方式下，较大的入地电流使得有一定的直流电流流过变压器中性点或变压器绕组，造成直流偏磁，引起变压器铁芯饱和，使其工作于铁芯饱和曲线的非线性区域，如图2所示，使得变压器励磁电流在半波周期内发生畸变，并产生大量低次谐波（尤其是偶次谐波），使得变压器成为了交直流系统的一个谐波源。

变电站与换流站合并修建时，交流主变压器以及换流变压器均距直流接地极较近，变压器极易发生直流偏磁。当交流主变压器与换流变压器均发生直流偏磁时，其分别产生的各次谐波耦合作用在一定程度上放大了其对交直流系统的影响。若不采取一定的抑制措施，可能会影响变压器正常运行和直流输电工程功率的稳定传输，严重时会危及交直流系统的稳定运行以及电网的安全。近年来国内有大量高压直流输电工程建成投运，其中，多数直流输电工程采用交流变电站和直流换流站采用合并修建的方式。其变压器直流偏磁对交直流系统影响更为明显，因此，对变电站与换流站合并修建时，变压器直流偏磁的分析研究值得重视。

目前，研究变压器直流偏磁的主要方法是在变压器的中性点注入一定的直流电流来模拟流过变压器的直流分量，该方法多用于研究单台变压器或多台型号参数相同的变压器并联运行的情况。当变电站与换流站合并修建时，不同变压器在同一接地点条件下，虽然变压器接地点地电位一致，但流过各变压器中性点的电流并不完全一致。因此，各变压器的偏磁程度也不完全一致，无法正确反应直流偏磁现象各变压器实际影响，不能采取正确的抑制措施抑制，危及变电站和交直流系统的稳定运行以及电网的安全。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于地电位升高的变压器直流偏磁模拟及抑制方法，尤其是不同型号参数使用同一接地点的变压器直流偏磁现象模拟及抑制方法，充分体现了接地点地电位变化对电力变压器的影响并进行抑制。

为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种基于地电位升高的变压器直流偏磁模拟及抑制方法，包括以下步骤：

1）根据直流接地极地电位的分布，求得各变压器接地点地电位；

2）在仿真软件中搭建交直流系统电磁暂态模型，包括单相高压自耦变压器和变压器的电磁暂态模型以及直流系统控制模型；

3）通过升高各变压器接地点地电位，来模拟直流输电工程入地电流对变压器励磁支路的影响；

4）通过检测交流母线电压和电流中的谐波成分以及直流输电工程传输功率，来分析和判断对交直流系统的影响程度；

5）根据步骤4）的判断结果，选择变压器直流偏磁抑制措施来抑制各变压器出现的直流偏磁现象。

所述步骤2）中搭建交直流系统电磁暂态模型时，首先，建立各种变压器的电磁饱和曲线以及变压器相关特性，然后，以此为基础搭建各种变压器的电磁暂态模型。

所述步骤3）中根据各变压器的电磁暂态模型，在各变压器接地点上加一个受控电压源来改变各变压器中性点接地点地电位，用于模拟直流接地极对电流对变压器励磁支路的影响。

所述步骤4）中通过检测交流母线各次谐波含有率和总的谐波畸变率以及直流输电工程传输功率的波动来判断变压器偏磁程度对交直流系统的影响；

各次谐波含有率以及总的谐波畸变率的计算公式如式（1）所示：