[发明专利]一种地磁扰动变化时的变电站安全等级分析方法

说明书

本发明涉及一种地磁扰动变化时的变电站安全等级分析方法，通过对山东500kV电网34个变电站在多种均匀地电场作用下的GIC水平进行了包括线路类型、变电站接地电阻等影响因素的仿真分析，得出34个变电站的GIC水平差异较大，表明GIC分布的变化与电场方向的变化是一致的。利用方向灵敏度，计算出变电站在可能电场作用下的最大GIC水平，通过对最大GIC水平的标准化计算，得出的相对易损指标能帮助识别关键变电站和最脆弱变电站。可为电网的GIC防灾减灾、变电站选址、监测设备安装等提供参考。

技术领域

本发明属于电网监测技术领域，尤其是一种地磁扰动变化时的变电站安全等级分析方法。

背景技术

强烈的太阳风暴扰乱了地球的磁气圈，由此产生的巨大电离层电流引起地磁扰动(geomagnetic disturbances，GMD)向下传播到地面。在极端地磁暴发生时，地磁扰动在电网、油气金属管道、通信系统等系统中诱发电流，称为地磁感应电流(geomagneticallyinduced current，GIC)。电网等公用电力系统驱动产生的地磁感应电流会超过系统的容限，从而造成严重的系统损坏。较大的GIC会引起电力系统故障，包括变压器铁芯半波饱和，导致谐波干扰和无功损耗，进而导致继电保护不动作或跳闸，严重影响电网的安全稳定。探索地磁暴与GIC之间的关联，利用GIC的方向灵敏度和统计工具，对变电站关键位置的识别，为GIC预防、检测、未来电网规划等能提供有效帮助。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，通过对电网中的所有变电站的GIC值进行计算并确定每个变电站的最大GIC值，并通过标准化计算确定差值最大的变电站为该电网中的最脆弱变电站的一种地磁扰动变化时的变电站安全等级分析方法。

本发明采取的技术方案是：

一种地磁扰动变化时的变电站安全等级分析方法，步骤如下：

步骤S1：计算不同地电场角度下的支路等效电压；

步骤S2：计算不同地电场角度下的各节点注入电流；

步骤S3：计算不同地电场角度下的各节点接地电流；

步骤S4：选取每个节点的最大接地电流组成GIC最大值序列；

步骤S5：计算每个节点的标准化序列；

步骤S6：根据标准化序列中每个元素的数值判断对应变电站的安全等级。

再有，在步骤S1中，将电网中的所有变电站作为节点，变电站之间的输电线作为支路，对节点和支路进行编号，根据电网中各节点之间的距离和地电场矢量计算得出各节点之间支路在不同地电场角度的等效电压V，计算公式如下：

V＝E_N·L_N+E_E·L_E

其中，E_N和E_E分别为地电场矢量E正北方向和正东方向的分量，L_N和L_E分别为输电线支路距离L正北方向和正东方向的分量。

再有，在步骤S2中，根据各支路的等效电压V、电阻和支路方向计算得出支路两端节点在不同地电场角度下的注入电流Ji，计算公式如下：

其中，A为关联矩阵，y’为y的转置矩阵，V为支路等效电压矩阵。

再有，在步骤S3中，利用每条支路的导纳值、接地阻抗和各节点的注入电流Ji分别建立矩阵，通过矩阵计算得出各节点在不同地电场角度下的接地电流矩阵I，矩阵I中的元素即为各节点的GIC值，计算公式如下：

I＝(1+YZ)^-1·J