CN107942191B - 基于灵敏度分析的区域地区直流波动源定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及输变电技术领域，公开了一种基于灵敏度分析的区域地区直流波动源定位方法，包括以下步骤：计算区域交流电网中变电站对所有单一直流波动源的灵敏度系数并形成列表，从中选取灵敏度系数高的变电站建立监测网络，在监测网络内建立地电位波动源数学模型，取点波动源的参数：电流I、经度X和纬度Y，获取监测网络监测取得的监测变压器直流电流参数，代入区域直流波动源定位函数使用迭代形式的优化方法进行求解，计算出波动源电流I、经度X和纬度Y。本发明基于灵敏度分析的区域地区直流波动源定位方法优化了电流监测选点方案，经济高效地确定波动源的强度与地理位置，更好的排查波动源和抑制地电位波动造成的不利影响。

Description

基于灵敏度分析的区域地区直流波动源定位方法

技术领域

本发明涉及输变电技术领域，具体涉及一种基于灵敏度分析的区域地区直流波动源定位方法。

背景技术

大地是不良导体，一般情况下是没有大幅电流流过的，但最近多项研究发现，如地磁暴、高空核弹爆炸、城市轨道交通的杂散电流、直流输电系统大地返回运行等情况下均会引起高幅值的电流从地中流过，引发大范围地表电位的明显波动，在电力系统接地运行的变压器中性点上产生直流电流或者是近似于直流电流的甚低频电流这个电流不仅危及交流电网的安全运行，也会对地下金属管道和工业用电设备产生众多不利影响，还会干扰地震监测台网的正常工作。这些影响不仅会造成大地电位波动源附近地区的电力、埋地金属设备损坏，地震监测台网误报，还会产生一系列连锁反应，造成重大经济损失，给现代社会带来巨大的负面影响。

因此，有必要分析研究不同波动干扰源的类型，确定其位置和强度，排除交流电网中的隐患，从而对电力系统和地下管网进行必要修缮，确保电力系统和管网系统的安全稳定运行，目前国内外针对直流输电大地返回运行方式下交流系统内的特征电流分布进行了大量的研究，但这些研究属于正向思维的研究，即在波动源已知的情况下计算地电位的波动，从而计算电力系统内的直流电流分布，并不能定位地电位波动源。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种基于灵敏度分析的区域地区直流波动源定位方法，优化电流监测选点方案，选择数量少且覆盖范围广的电流监测点，经济高效地确定波动源的强度与地理位置，更好的排查波动源和抑制地电位波动造成的不利影响。

为实现上述目的，本发明所设计的基于灵敏度分析的区域地区直流波动源定位方法，包括以下步骤：

A)通过现有波动源数据，计算区域交流电网中所有中性点接地的变电站对所有单一直流波动源的灵敏度系数，并形成区域交流电网变电站直流信号灵敏度系数列表，变电站对直流波动源的灵敏度系数表达式为：

式中，η为灵敏度系数，I_N为变压器中性点直流电流，I为波动源电流；

B)在所述步骤A)计算的灵敏度系数列表中按照灵敏度系数从高到底顺序选取k个监测变电站构建区域交流电网变电站接地中性点直流监测网络，k≥5；

C)在所述步骤B)中建立的区域交流电网变电站接地中性点监测网络内建立地电位波动源数学模型，取点波动源的参数：电流I、经度X和纬度Y，获取所述步骤B)中区域交流电网变电站接地中性点直流监测网络监测取得的监测变压器直流电流参数，代入区域直流波动源定位函数：

式中，I_Ni为监测变压器T_i的中性点直流电流，M_i(X,Y)为I_Ni与波动源电流的比例系数，J_Ni为监测变压器T_i电流的背景噪声和测量误差之和，对区域直流波动源定位函数使用迭代形式的优化方法进行求解，即可计算出波动源电流I、经度X和纬度Y。

优选地，所述步骤C)中，当监测点足够多时，J_Ni＝0，区域直流波动源定位函数简化为：

优选地，所述步骤C)中，当监测变压器T_i的背景噪声为无偏的背景噪声时，J_Ni＝0，区域直流波动源定位函数简化为：

优选地，所述步骤B)中，选取监测变电站时，所选取的监测变电站在区域交流电网变电站接地中性点直流监测网络中按照东南西北中五个方位分布，增加监测变电站的覆盖范围。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、通过计算灵敏度系数选取监测变电站，优化了电流监测选点方案，选择数量少且覆盖范围广，使波动源定位更为经济和高效；

2、充分利用监测变压器直流电流参数，构建区域交流电网变电站接地中性点直流监测网络，为波动源的排查与抑制地电位波动造成的不利影响实施提供依据。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明基于灵敏度分析的区域地区直流波动源定位方法，包括以下步骤：

A)通过现有波动源数据，计算区域交流电网中所有中性点接地的变电站对所有单一直流波动源的灵敏度系数，并形成区域交流电网变电站直流信号灵敏度系数列表，如表1所示：

表1灵敏度系数列表

其中，变电站对直流波动源的灵敏度系数表达式为：

式中，η为灵敏度系数，I_N为变压器中性点直流电流，I为波动源电流；

B)在步骤A)计算的灵敏度系数列表中按照灵敏度系数从高到底顺序选取5个监测变电站构建区域交流电网变电站接地中性点直流监测网络，且所选取的监测变电站在区域交流电网变电站接地中性点直流监测网络中按照东南西北中五个方位分布，监测变电站列表如表2所示；

表2监测变电站列表

C)在步骤B)中建立的区域交流电网变电站接地中性点监测网络内建立地电位波动源数学模型，取点波动源的参数：电流I、经度X和纬度Y，获取步骤B)中区域交流电网变电站接地中性点直流监测网络监测取得的监测变压器直流电流参数，代入区域直流波动源定位函数：

式中，k为监测变电站的数量，I_Ni为监测变压器T_i的中性点直流电流，M_i(X,Y)为I_Ni与波动源电流的比例系数，J_Ni为监测变压器T_i电流的背景噪声和测量误差之和，对区域直流波动源定位函数使用迭代形式的优化方法进行求解，即可计算出波动源电流I、经度X和纬度Y，如表3。

表3波动源和监测站点数据

将上述结果如波动源实际参数对比，如表4所示：

表4波动源实际参数

由此可见，计算结果与实际参数相吻合

本发明基于灵敏度分析的区域地区直流波动源定位方法通过计算灵敏度系数选取监测变电站，优化了电流监测选点方案，选择数量少且覆盖范围广，使波动源定位更为经济和高效；另外本发明充分利用监测变压器直流电流参数，构建区域交流电网变电站接地中性点直流监测网络，为波动源的排查与抑制地电位波动造成的不利影响实施提供依据。

Claims (4)

1.一种基于灵敏度分析的区域地区直流波动源定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

A)通过现有波动源数据，计算区域交流电网中所有中性点接地的变电站对所有单一直流波动源的灵敏度系数，并形成区域交流电网变电站直流信号灵敏度系数列表，变电站对直流波动源的灵敏度系数表达式为：

式中，η为灵敏度系数，I_N为变压器中性点直流电流，I为波动源电流；

B)在所述步骤A)计算的灵敏度系数列表中按照灵敏度系数从高到底顺序选取k个监测变电站构建区域交流电网变电站接地中性点直流监测网络，k≥5；

C)在所述步骤B)中建立的区域交流电网变电站接地中性点监测网络内建立地电位波动源数学模型，取点波动源的参数：电流I、经度X和纬度Y，获取所述步骤B)中区域交流电网变电站接地中性点直流监测网络监测取得的监测变压器直流电流参数，代入区域直流波动源定位函数：

式中，I_Ni为监测变压器T_i的中性点直流电流，M_i(X,Y)为I_Ni与波动源电流的比例系数，J_Ni为监测变压器T_i电流的背景噪声和测量误差之和，对区域直流波动源定位函数使用迭代形式的优化方法进行求解，即可计算出波动源电流I、经度X和纬度Y。

2.根据权利要求1所述基于灵敏度分析的区域地区直流波动源定位方法，其特征在于：所述步骤C)中，当k≥10时，J_Ni＝0，区域直流波动源定位函数简化为：

3.根据权利要求1所述基于灵敏度分析的区域地区直流波动源定位方法，其特征在于：所述步骤C)中，当监测变压器T_i的背景噪声为无偏的背景噪声时，J_Ni＝0，区域直流波动源定位函数简化为：

4.根据权利要求1所述基于灵敏度分析的区域地区直流波动源定位方法，其特征在于：所述步骤B)中，选取监测变电站时，所选取的监测变电站在区域交流电网变电站接地中性点直流监测网络中按照东南西北中五个方位分布。