长距离输电系统电压对磁暴感应地电场敏感性研究

提出了分析长距离输电系统电压对磁暴感应地电场大小、方向敏感性的方法。首先建立了变电站接地磁感应电流计算模型,指出了输电线路走向、接地点间的距离和接地点间的相对位置之间的关系,然后通过计算地磁感应电流所产生的变压器集群无功损耗,分析变压器无功需求对系统电压影响,最后建立了系统电压越限指标与磁暴感应地电场大小与方向的灵敏度模型。以西北750kV系统为例,仿真分析了地电场幅值从1V/km~10V/km、方向从正东(0?到正西(180?时750kV系统电压分布状况和电压越限指标,结果表明采用本文方法可以反映长距离输电系统节点电压对地电场大小及方向的敏感性。     

地磁感应地电场时频变换快速计算方法

随着我国特高压输电线路的建设,我国电网建设遭受地磁感应电流（geomagnetically induced current , GIC）影响的风险将大大增加。基于大地电阻模型利用有限元计算地磁扰动感应地电场（geomagnetic disturbance, GMD）地电场的方法,建模复杂,利用有限元法计算感应地电场成本过高。地磁测深数据得到的视电阻率综合反映了大地的电性结构,文中提出基于视电阻数据及地磁台实测数据直接计算GMD地磁感应地电场的方法。仿真实验表明,该方法可以极大缩短计算时间,减小计算成本,对我国电网应对地磁暴侵害提供了有效算法。计算结果表明地磁暴对各地地电场的影响不均匀,与当地的地质电性结构有很大的关系,同时南北走向的电网将产生更大的GIC,更易受到地磁暴的侵害,应作为主要的关注对象。     

GIC作用下机车车载变压器励磁电流时频特性分析

2012~2015年,太阳活动进入高峰期,会对工业系统会造成较大的风险和影响。本文归纳了太阳活动对轨道交通设备的影响方式。在此基础上,重点讨论了磁暴产生的地磁感应电流(GIC)对变压器等地基设备的影响。以"和谐1型"电力机车车载变压器为例,选取了3个磁暴发生似的地电场工况,对变压器励磁电流进行了仿真分析,通过和地电场为0的工况的对比,初步探索了GIC和牵引网电压对变压器励磁电流的影响关系。     

地磁暴感应地电场的大地电性结构建模方法

探明磁暴期间地面感应电场的分布情形是正确计算地磁感应电流(GIC)和预测磁暴次生灾害影响的前提。根据电磁场唯一性定理,从求解磁暴感应地电场的角度出发,提出了一种复杂大地电导率结构的建模方法;该方法的特点是只建大地导体区模型,通过模型的边界条件反映地磁场的变化情况及感应地电流在地下的流通情形。采用有限元法求解了典型地电结构下的磁暴感应地电场,通过对比数值方法和解析方法求得的地面电场结果,验证了建模方法的可靠性。进一步采用该方法研究了无法解析求解的复杂地电结构的磁暴感应地电场问题,建模思路和方法为评估磁暴和GIC的管网效应提供了分析工具。     

磁暴在单回交流输电线中感应电流的验证计算

准确计算磁暴期间交流电网中的地磁感应电流(geomagnetically induced current,GIC)对评估磁暴对交流电网的影响至关重要。在研究磁暴对交流电网的影响时所应用的现有模型的基础上,以单回交流输电线为研究对象,将交流输电线、接地体和大地进行统一建模;并采用有限元法(FEM)进行求解。这种新模型既可以处理电导率复杂分布的大地模型,又可以将交流输电线及接地体对地表感应地电场分布的影响考虑在内。均匀选取磁暴期间地磁场变化频率0.000 1~0.1 Hz之间的特定频点,分别采用现有模型和新模型计算交流输电线中的GIC,通过对比验证,表明现有模型在频率0.000 1~0.1 Hz之间计算磁暴期间交流电网中GIC时是适用的。     

磁暴在单回交流输电线中的感应电流的验证计算

准确计算磁暴期间交流电网中的地磁感应电流(geomagnetically induced current,GIC)对评估磁暴对交流电网的影响至关重要。在研究磁暴对交流电网的影响时所应用的现有模型的基础上,以单回交流输电线为研究对象,将交流输电线、接地体和大地进行统一建模;并采用有限元法(FEM)进行求解。这种新模型既可以处理电导率复杂分布的大地模型,又可以将交流输电线及接地体对地表感应地电场分布的影响考虑在内。均匀选取磁暴期间地磁场变化频率0.000 1~0.1 Hz之间的特定频点,分别采用现有模型和新模型计算交流输电线中的GIC,通过对比验证,表明现有模型在频率0.000 1~0.1 Hz之间计算磁暴期间交流电网中GIC时是适用的。     

三华特高压电网地磁感应电流分析计算

在相同感应地电场作用下,高电压等级输电线路的地磁感应电流(geomagnetically induced currents,GIC)比较大,交流特高压电网建设使我国电网增加了1 000 k V电压等级,综合考虑线路长度、单位阻值等GIC影响因素,准确计算我国1000k V特高压电网的GIC是重要研究课题。以我国三华特高压电网为例,只考虑1 000 k V电压等级网络,建立GIC模型,计算了东向及北向感应地电场情况下特高压电网变电站及输电线路的GIC。计算结果表明,我国特高压电网1 000 k V变电站中受GIC影响最大的变电站有锡盟,上海等特高压变电站;另外我国特高压电网输电线路中GIC规划计算数据偏大的有石家庄—济南线路和南阳—长治(晋东南)线路等,应引起电网公司对GIC灾害防治的重视。     

采用多目标离散粒子群算法的地磁感应电流抑制措施的优化和效果评价

针对传统电容隔直措施抑制地磁感应电流(GIC)存在风险转移以及目前优化目标的单一性,提出了基于多目标离散粒子群算法的电阻抑制措施优化方法以及考虑暂态量变化的评价指标。以地磁感应电流的Benchmark标准算例为例,将各电压等级变压器中性点GIC低于限值作为约束条件,电阻装置数最少和中性点GIC总和最少作为优化目标,获得了抑制措施的优化方案。基于标准算例在Powerworld中的动态模型,研究了不同时变感应地电场作用下电网暂态量的变化规律。利用发电机无功剩余量、母线电压偏移量和电压暂降时间作为评价指标,分析了优化方案的效果。结果表明:对于相同的3台装置,相比于电容隔直措施导致的风险转移,电阻优化方案可使抑制装置的数量和电网GIC达到全局最优,各变电站节点的GIC均在各自限值以下,全网GIC降至限值384A以下;动态模型下,系统受地磁扰动影响时,电阻方案能够减小发电机无功出力,在1V/km的电场下,未治理的无功剩余量从原来超出最大出力的3倍降至剩余量为限值的20%,电阻方案能够维持节点电压稳定,节点电压最大偏移量从39.73%降低至13.68%,电压暂降最大持续时间从1.2s降至0.8s,系统抵抗扰动的能力提高,暂态响应评价指标说明了电阻方案的有效性。     

灾害空间天气对我国电网安全的影响及风险

通过对第23太阳周几次磁暴期间广东岭澳500 kV电网的地磁感应电流（GIC）实测数据,2010年西北陕、甘、青、宁750 kV电网GIC的计算结果,以及500～1 000 kV电网结构特点和1859年超级磁暴强度的分析,阐述了极端空间天气对我国未来特高压、大规模电网安全的可能影响,提出了应对极端空间天气的研究建议。 ［     

特高压与超高压电网间地磁感应电流的相互影响研究

电网地磁感应电流影响因素多、情况复杂,考虑各电压等级电网的参数特点,以往的GIC地磁感应电流计算集中在电网最高电压等级线路。交流特高压电网建设使我国电网增加了1 000 k V电压等级,综合考虑线路参数、变压器类型等GIC影响因素,准确计算包括500 k V超高压及1 000 k V特高压的多电压等级电网的GIC是重要研究课题。根据我国500 k V和1 000 k V实际电网的参数,并考虑线路走向等因素的影响,假设了一个特高压多电压等级电网,并建立了其GIC全节点模型。计算了两种感应地电场情况下500 k V电网、1 000 k V电网、500 k V和1 000 k V双电压等级电网的GIC,比较了三种情况电网的GIC计算结果。研究了不同电压等级电网GIC的相互作用及电网结构的影响。结果表明,1 000 k V电网GIC与500 k V电网GIC相互影响明显,在特高压电网GIC计算中,既不能在计算最高电压等级电网GIC时忽略次级高压电网的影响,也不能忽略对次级高压电网GIC的治理。     

基于大别造山带电磁测深数据的磁暴感应地电场分布特性分析

为探明磁暴期间大别造山带的地面感应电场分布特性,通过引入大别造山带的大地电磁测深数据,结合2004年11月7—9日强磁暴期间武汉地磁台站的秒级磁场数据,进而计算磁暴感应地电场的方法研究了磁暴期间地面感应电场频域下的电场强度幅值最大值及对应的频率分布.结果表明:磁暴期间频域下电场强度幅值分布不均匀,而且部分数值较大;频域下电场强度南北分量幅值普遍大于东西分量幅值;频域下电场强度幅值最大值对应频率分布相对集中,且频率较小,更加接近直流.可见在接近直流的频率下,会集中产生较大幅值的电场,对各种人工系统产生较大干扰,需引起足够重视.     

磁暴诱发电网故障灾害风险分析研究进展

地磁暴是太阳磁场剧烈变化在地球表面的作用结果,所产生的地电场会造成接地变压器直流偏磁,继而对电力系统安全运行造成不利影响。随着电网规模的增大和电压等级的增高,磁暴已经成为诱发电网灾害性故障风险的威胁之一。研究电力系统磁暴灾害风险能够为预防与控制其引发的电网事故提供重要参考。通过剖析磁暴引发的电力系统故障灾害电性历史事件,讨论了磁暴诱发电力系统风险机理与特点。分别从电网GIC引起的变压器故障和电力系统事故风险两个方面综述了近年来国内外电网磁暴灾害风险研究现状,分析了影响电网磁暴灾害风险的多样性和复杂性以及风险评估的难度;并指出了未来电网磁暴灾害风险的研究方向为风险评估、量化风险影响因素对风险的作用和风险防御等3个方面。     

轨道电路的地磁感应电流监测数据分析

为了研究轨道电路地磁感应电流(GIC)监测数据特征及影响因素,对2015年6月23日京港客运专线鹤壁东站轨道电路GIC监测数据进行统计分析。轨道电路GIC监测数据与子午工程观测台站武汉九峰站地磁场数据有较强的相关性,与地磁场北向分量和东向分量显著相关,从统计学角度论证了轨道电路中监测电流主要由地磁暴产生。采用小波去噪法对轨道电路GIC监测数据进行降噪处理,可有效提高与地磁数据的相关性,并与平面波模型和分层大地模型的计算感应地电场进行多元回归分析,得到京港客运专线石武段轨道电路GIC的经验模型。研究结果可用于轨道电路GIC预测及特性分析,有助于理解地磁暴对信号轨道电路系统的影响。同时,轨道电路电磁环境复杂易受干扰,对轨道电路的GIC监测及模型建立提出了新的挑战。     

特高压直流输电对交流电网变压器的影响

本文以糯扎渡-鹤山±800 kV特高压直流输电系统为研究对象,分析了特高压直流输电系统采用单极大地方式运行时直流偏磁产生的原因及对交流变压器本身和电网的影响,对流过变压器绕组直流电流大小的相关问题进行了讨论,并结合目前江门电网的情况提出几点抑制流入变压器中性点地中直流的措施。     

关于消除电网系统主变压器直流偏磁问题的分析

1直流偏磁产生的原因与现状 1．1背景 广东电网的±500kV西电东送和天广直流线路输电在近年相继投产,单极一大地运行方式是直流输电的运行方式之一,在这种运行方式下,直流接地极作为直流工作电流的返回通道,是直流输电系统的重要组成部分,将会影响接地极周围变电站接地网地电位的变化。当直流接地极电流引起变电站接地网地电位升高时,若两个变电站接地网之间存在电位差,直流接地极电流将有一部分流经变压器中性点、变压器绕组及输电线路。     

220kV同杆架设双回输电线路的感应问题探讨

在珠三角地区,随着社会经济的发展,土地资源日渐稀缺,架空输电线路走廊的获取越来越困难。然而,针对珠三角地区220kV输电线路的特点,按照具体线路不同输送容量条件下,对相邻停电线路的电磁感应情况进行理论计算,反映停电线路的感应电压水平,对检修线路接地点的选择提出建议。文章以某线路的基本情况为例,结合实际工作经验,展开分析论述了该线路中感应电压的产生原因,并介绍了电磁感应电压的计算方法,进而对不同情况下的电磁感应电压值进行了对比,希望能给同行带来借鉴与参考的作用。     

浅析高压漏电监测装置整定动作值

目前,矿井6kV供电系统装设的功率方向型漏电（接地）监测（保护）装置,其动作参数在暂定为最小启动零序电流范围0.5～6A,最小启动零序电压范围3～25V,这样,较原动作电流0.15A,动作零序电压2V,提供了视不同电网接地电容电流的大小较大的选用范围,对提高选择性起到了一定作用。本文针对目前矿井6kV供电系统装设的功率方向型漏电（接地）监测（保护）装置,就如何整定高压漏电（接地）监测（保护）装置的动作参数是保证动作可靠性,选择性十分重要的问题进行了阐述,具有一定借鉴意义。     

特高压直流输电系统新型谐波抑制方法研究

传统的特高压直流输电系统一般在换流站交流网侧布置滤波兼无功补偿装置.为了避免谐波对换流变压器的不良影响,本文提出了一种滤波绕组并联的感应滤波换流变压器的谐波抑制方法,文中描述了其接线方案,解释了其滤波机理,并与传统的滤波方案进行了对比分析.以酒泉-湖南的±800kV特高压直流输电的工程参数为依据,搭建了所提滤波方案和传统方案的仿真模型.两个模型的阀侧和网侧电流的对比分析证明,新型谐波抑制方法效果良好.     

采用先进的高压侧电压控制改善电压稳定性

为提高电力系统电压稳定性,研究了一种通过为常规发电机励磁系统增加补偿控制的先进的高压侧电压控制(HSVC). 介绍了HSVC的原理、特性和优点.与常规的励磁控制方法相比,采用HSVC能够控制升压变压器高压侧电压为给定值,维持输电系统在较高的电压水平. HSVC可以显著地改善电压稳定性,其某些性能优于静止无功补偿器.不同于以往的电力系统电压调节器(PSVR), HSVC的实现不需要从升压变压器高压侧反馈任何信号,所以实现方便并经济.     

大地地磁感应电流与大地电导率关系的分析

磁暴产生的地磁感应电流(Geo-magnetically Induced Current,简称GIC)不仅在电网、输油气管道等导体中流动,还在大地中流动,研究大地GIC与大地电导率关系,对认识大地电导率对大地GIC和管网GIC的影响,以及准确计算管网系统的GIC具有重要意义。本文利用均匀大地电导率模型和分层大地电导率模型分别计算了不同深度大地GIC大小以及GIC分布规律,分析了均匀大地电导率模型和分层大地电导率模型与大地深层GIC的关系以及对GIC计算结果的影响。研究结果表明,大地电导率越小,大地GIC分布的深度越深,以及大地电性构造对大地和管网GIC大小和分布深度的影响很大。在此基础上,提出了下一步的研究建议。