直流地表电位分布计算及其对电力系统直流偏磁影响研究

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直流地表电位(DCESP)不均衡分布是造成电力系统变压器直流偏磁的关键。高压直流输电系统不平衡运行、单极运行以及轨道交通钢轨回流均会产生入地电流,进而影响DCESP的分布[1-2]。而地铁入地电流受轨-地过渡电阻、牵引回流系统、列车负荷及大地电性结构影响,其产生的ESP梯度分布始终处于动态变化[3-4]。现有两变电站之间地形复杂,特别是城市中受到公路、建筑等因素的影响,可供测量地表电位数据的地点数量有限且不连续。研究了根据不连续地点测得数据还原直流地表电位分布的方法。搭建CDEGS地铁仿真模型,仿真得到地铁周边的直流地表电位分布数据,并从中截取几个不连续段的数据作为模拟测量段。借助神经网络算法,将测量段的ESP作为已知量来训练搭建好的神经网络模型,最后将剩下的测试数据代入训练后的神经网络进行模型评估,分析了其还原效果与影响因素。直流输电工程地中直流分布算法的研究,主要包括推导点电流源引起的格林函数进而确定直流电流的分布以及不同接地极形状、极址土壤结构、海洋地质等对直流电流分布的影响[4-5]。本课题基于场-路耦合原理计算直流地表电位对偏磁电流的作用,借助MATLAB/simulink计算直流偏磁对三相电流系统的干扰影响。并基于电磁理论、固体力学理论,借助COMSOL有限元计算多物理场变压器直流偏磁效应。本课题依托昆柳龙直流、禄高肇直流工程,对接地极、换流站地网、接地极线路及杆塔接地装置进行建模。分析共用接地极一回直流单极大地运行,另一回直流开展接地极线路检修工作时的地表电位分布,并评估检修人员的安全风险。计算结果表明人工拆、挂临时接地线时,靠近接地极处线路有较大的接触电压,对检修人员存在安全风险,需采取相应的安全措施保障检修人员的人身安全。本文的研究成果为直流地表电位测量提供了一种新的思路,可促进直流偏磁研究领域的发展。
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