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基于粒子群算法的变压器直流偏磁隔直装置安装策略

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南方电网技术 2023年第10期17卷 13-21,41页

作者：李星成鞠善忠郑太英浙江大学电气工程学院杭州310027

直流输电系统在单极大地回线的运行方式下直流接地极附近变压器会产生直流偏磁。对单个变电站安装隔直装置可能导致周边变电站产生新的直流偏磁。考虑到隔直装置的安装运维成本高、变电站改造困难等问题,对直流接地极周边全部变电站均... 详细信息

直流输电系统在单极大地回线的运行方式下直流接地极附近变压器会产生直流偏磁。对单个变电站安装隔直装置可能导致周边变电站产生新的直流偏磁。考虑到隔直装置的安装运维成本高、变电站改造困难等问题,对直流接地极周边全部变电站均安装隔直装置是不合理的。为此,提出了一种基于粒子群算法的变压器直流偏磁隔直装置安装策略,能够综合考虑成本与治理效果。首先建立以安装维护成本和变压器中性点电流值加权作为优化目标函数的安装策略优化模型,再以所有变压器中性点直流电流均不超限作为约束条件,最后采用粒子群算法获得最优安装策略。为了验证所提出的安装策略的有效性,搭建了金华电网实际参数模型,并考虑了多组变电站的综合成本和重要等级等参数。结果证明基于粒子群算法的直流偏磁隔直装置安装策略能够快速有效地得到区域电网内各变电站隔直装置最佳配置方案。

关键词：直流偏磁多目标优化粒子群算法电容隔直装置

直流偏磁在线监测及其对换流变压器差动保护的影响研究

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直流偏磁在线监测及其对换流变压器差动保护的影响研究

作者：王鸿志山东大学

学位级别：硕士

直流偏磁现象是由于直流电流流入到电力系统中电力变压器中性点的绕组中,从而造成对变压器运行性能的影响。一般引起直流偏磁的情况有两种原因,第一种是在特高压/高压直流输电系统中,运行方式双级不对称运行方式或采用单级大地回线运行... 详细信息

直流偏磁现象是由于直流电流流入到电力系统中电力变压器中性点的绕组中,从而造成对变压器运行性能的影响。一般引起直流偏磁的情况有两种原因,第一种是在特高压/高压直流输电系统中,运行方式双级不对称运行方式或采用单级大地回线运行方式时,中性点接地的变压器绕组中会流入大地中回流的直流电流;第二种是由于产生了地磁风暴,使地磁场发生变化,一般是地磁场与太阳等离子风的动态变化相互作用形成的,这种变化会在地球表面产生电位梯度,就会有低频感应电流流入变压器绕组,由于其频率非常低,可近似认为是直流电流。通过查阅关于直流偏磁领域的大量文献,总结出当前针对直流偏磁现象的问题如下:(1)直流偏磁监测的实际效果基于各个变电站地理位置、电压等级等情况会有所不同,直流偏磁监测的准确性和抗干扰性有待提高。(2)直流偏磁监测数据的分析仍需要运维人员投入大量精力去论证判断,直流偏磁相关的数据分析方法需要进一步研究。(3)直流偏磁现象对变电站运维造成的影响业界尚没有一致的认识,直流偏磁对变电站运维的直接影响需要进一步研究论证。本论文主要研究内容是对直流偏磁的原理和直流偏磁电流的计算方法进行分析与介绍,整理基于直流传感器的直流偏磁监测方案,建立模型并进行仿真实验分析。通过理论和实际验证深入研究了接地回流和地磁感应电流产生的直流偏磁对换流变压器差动保护稳态响应及暂态响应的影响,实验证明了由接地回流或地磁感应电流引起的直流偏置对设计合理的换流变压器差动保护的影响是有限的。在稳态条件下,直流偏磁会显著加快换流变压器饱和,但由此产生的差动电流较小,几乎不会导致差动保护误动。在由外部故障引起的暂态过程中,接地回流/地磁感应电流的作用类似于剩余磁通,可能改善或恶化电流互感器的暂态性能。研究直流偏磁对特高压/高压换流变差动保护的影响提高了直流偏磁检测的准确性、进一步完善相关数据分析、研究论证直流偏磁对变电站运维的直接影响,具有重要的理论意义和重大的工程实用价值。

关键词：直流偏磁接地回流地磁感应电流模拟仿真

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基于多场耦合的变压器直流偏磁噪声异常表征

电网与清洁能源 2023年第1期39卷 11-19页

作者：姜言金刘栩霏徐晓东邓明心李响潘超国网吉林省电力有限公司吉林供电公司吉林吉林132001 现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林吉林132012 吉林市计量测试技术研究院吉林吉林132013

针对变压器在直流扰动下普遍存在的振动噪声问题,考虑目前振动噪声难以观测的现状,提出一种电磁-机械-声的多物理场耦合方法。构建变压器三维有限元电磁-振动模型,基于电磁-机械耦合原理计算载流线圈电磁与振动参数,并利用声学波动模型... 详细信息

针对变压器在直流扰动下普遍存在的振动噪声问题,考虑目前振动噪声难以观测的现状,提出一种电磁-机械-声的多物理场耦合方法。构建变压器三维有限元电磁-振动模型,基于电磁-机械耦合原理计算载流线圈电磁与振动参数,并利用声学波动模型求解绕组空间声压分布。然后以Yd接线三相三柱式变压器为例,研究多种直流扰动下绕组的振动及噪声变化情况,分析绕组受力、振动加速度与噪声对应关系,总结其变化规律。搭建动模实验平台,测量变压器绕组振动参数,并将其与仿真数据进行对比,验证方法的正确性。在此基础上,提出直流扰动与噪声异常的虚拟映射关系函数,并制定失稳判据,实现利用可观测电气信息表征不可观测异常特征的目的,旨在为变压器偏磁效应异常监测保护提供技术支持。

关键词：直流偏磁多场耦合绕组振动噪声

城市轨道交通杂散电流对500 kV变压器直流偏磁影响测试分析

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高压电器 2022年

作者：陈璐吴天逸苏磊黄华李晓华李俊聪国网上海市电力公司上海电力大学电气工程学院

城市轨道交通运行会引起变压器直流偏磁问题，严重威胁电网的安全稳定运行。为研究轨道交通运行对变压器直流偏磁的影响，本文对上海市轨道交通沿线的某500 kV变压器，采用多物理量同步测量方法测试了轨道交通正常运行、高峰运行和停运... 详细信息

城市轨道交通运行会引起变压器直流偏磁问题，严重威胁电网的安全稳定运行。为研究轨道交通运行对变压器直流偏磁的影响，本文对上海市轨道交通沿线的某500 kV变压器，采用多物理量同步测量方法测试了轨道交通正常运行、高峰运行和停运后的变压器中性点直流、振动和噪声特性，并与2010年地铁刚投运时振动噪声数据进行比较。分析测试结果发现变压器中性点直流、振动噪声特性与轨道交通负荷功率呈现正相关的变化规律。证明了轨道交通运行引起的杂散电流会导致变压器长期直流偏磁运行，为解决类似问题提供了参考性意见。

关键词：城市轨道交通直流偏磁 500 kV变压器振动噪声

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直流偏磁对单相自耦变压器漏电感影响的分析

直流偏磁对单相自耦变压器漏电感影响的分析

作者：梁书原华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

作为特高压交流输电的核心设备,特高压变压器可以提升电网的输送能力、降低运输损耗。变压器正常运行时,绝大部分磁通在铁心形成的主磁路中通过,较少有漏磁通。在直流偏磁时,铁心半波饱和,漏磁通大量增加,漏电感参数也随之有所变化。为... 详细信息

作为特高压交流输电的核心设备,特高压变压器可以提升电网的输送能力、降低运输损耗。变压器正常运行时,绝大部分磁通在铁心形成的主磁路中通过,较少有漏磁通。在直流偏磁时,铁心半波饱和,漏磁通大量增加,漏电感参数也随之有所变化。为了简化直流偏磁的仿真计算过程,需要对漏电感的变化规律进行研究。根据特高压变压器实际的结构参数和电气连接方式,建立变压器的时域场路耦合模型。考虑到硅钢片接缝域的存在会使特高压变压器空载电流增大,直接利用硅钢片的铁心磁化曲线进行磁场计算会导致较大误差,因此通过调整直流磁化曲线斜率,对硅钢片磁化曲线进行修改,根据空载电流有效值的仿真值与实测值的对比调整改进磁化曲线,最终得到改进后的铁心磁化曲线。利用单相四柱式自耦变压器缩比模型试验平台,在空载情况下修改实验平台变压器的铁心磁化曲线,在负载情况下对比电流实验值与磁化曲线修正前后的仿真值,验证了该修正方法的有效性。对变压器的互感电路进行解耦,推导了特高压变压器高、中压侧正常运行,低压侧空载时的T型暂态等值电路,定义了如下等效电感参数:原边等效漏电感、副边等效漏电感和等效励磁电感。分别分析了直流偏磁下各个参数的变化规律。发现由于励磁电流影响,一个工频周期内漏电感存在两个数值不同的平台期,分别对应铁心的完全饱和状态和完全不饱和状态;由于绕组电流的影响,铁心在饱和状态与不饱和状态之间过渡,漏电感得以从一个平台期变化到下一个平台期。由于高压侧绕组和中压侧绕组分别更靠近铁心旁柱和主柱,所以当主柱和旁柱处于不同的饱和状态时,副边漏电感的变化规律恰好与原边漏电感相反。励磁电感也存在两个平台期,但励磁电感因为同时与高压侧以及中压侧绕组交链,所以其变化主要受励磁电流的影响。随着偏磁电流的增加,主柱中心点将更早地达到彻底饱和状态,且推迟向不饱和开始转化的时间;也将比原来更迟达到彻底不饱和状态,并提前向饱和状态转化。变压器运行状态从重载转变到空载,变压器绕组电流不同,等效电感参数在饱和状态与不饱和状态之间的过渡情况也有所改变。在场路耦合算法中,一般都是利用磁场模型计算动态电感,电路模型计算瞬态电流,通过两者的相互调用实现直流偏磁的仿真计算。而在推导得到T型等效电路后,可以用等效电感参数取代动态电感,T型等效电路取代互感电路,省略掉了用有限元软件求解磁场获取动态电感参数的计算过程。仿真结果表明,利用漏电感简化法进行直流偏磁计算可以提高计算效率,为变压器直流偏磁快速计算提供了途径。

关键词：直流偏磁特高压变压器场路耦合漏电感磁化曲线

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新型牵引变直流偏磁励磁的混合仿真分析

电源学报 2022年

作者：杨柳林王韬策王涛李永革广西大学电气工程学院广西柳州特种变压器有限责任公司

城市轨道交通牵引供电系统的稳定关乎城市电网的安全和交通稳定运行，由于大量投入使用的电缆和一系列电力电子装置，产生了严重破坏牵引供电系统安全性的谐波和无功问题。牵引变作为牵引供电系统的核心设备，其具备传输供电和滤除非线... 详细信息

城市轨道交通牵引供电系统的稳定关乎城市电网的安全和交通稳定运行，由于大量投入使用的电缆和一系列电力电子装置，产生了严重破坏牵引供电系统安全性的谐波和无功问题。牵引变作为牵引供电系统的核心设备，其具备传输供电和滤除非线性负载谐波等重要作用，直流偏磁是一种广泛存在的会对牵引变产生不利影响的现象，严重时会直接威胁牵引变的安全稳定运行。基于PSCAD/EMTDC以及ANSYS分别建立了一种新型牵引变的UMEC及有限元模型，由励磁电流特性入手，通过多平台混合仿真的手段对这一新型牵引变遭受直流偏磁影响时的电磁、损耗等励磁特性进行了观测和分析，并与传统牵引进行对比，评估了该新型牵引变遭遇直流偏磁时的励磁状态。

关键词：牵引变直流偏磁励磁特性混合仿真

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直流偏磁增大换相失败风险的机理分析及仿真

华中科技大学学报（自然科学版） 2014年第9期42卷 102-106页

作者：黄敏郭倩雯童重立孙近文华南理工大学电力学院广东广州510640 华中科技大学电气与电子工程学院湖北武汉430074

对直流偏磁、电压畸变导致过零点漂移以及与换相失败的关系进行了分析,指出直流偏磁场景下换流变压器的励磁电流将发生畸变,使得变压器励磁电抗工作在非线性区域,不仅可能引起交流母线电压的畸变以及换相线电压过零点漂移,甚至可能增大... 详细信息

对直流偏磁、电压畸变导致过零点漂移以及与换相失败的关系进行了分析,指出直流偏磁场景下换流变压器的励磁电流将发生畸变,使得变压器励磁电抗工作在非线性区域,不仅可能引起交流母线电压的畸变以及换相线电压过零点漂移,甚至可能增大换相失败的风险.基于所建立的中国南方电网交直流混联输电系统PSCAD/EMTDC仿真模型,对特高压直流输电双极平衡和大地-单极运行工况下同一故障场景的换相失败风险进行了仿真分析和对比,结果验证了理论分析的正确性.

关键词：特高压直流偏磁换相失败电压畸变机理分析电磁暂态仿真

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跨网入侵直流偏磁风险的分析与治理

高压电器 2023年第5期59卷 84-92页

作者：徐碧川潘卓洪童涛陈田晏年平王巍璋国网江西省电力有限公司电力科学研究院南昌330006 华北电力大学河北保定071003 国网南昌供电公司南昌330096

为分析昆柳龙直流工程入地电流跨网入侵引发的赣南区域电网直流偏磁问题,建立了赣南区域电网直流电流分布计算模型,基于直流电流实测数据和共轭梯度法,实现了赣南大地模型的修正,修正后的模型偏磁电流计算值与实测值偏差控制在8%以内,... 详细信息

为分析昆柳龙直流工程入地电流跨网入侵引发的赣南区域电网直流偏磁问题,建立了赣南区域电网直流电流分布计算模型,基于直流电流实测数据和共轭梯度法,实现了赣南大地模型的修正,修正后的模型偏磁电流计算值与实测值偏差控制在8%以内,并分析了田源接地极入地电流大量跨网入侵赣南电网的原因。基于修正后的模型,提出了赣南区域电网14个厂站的直流偏磁治理策略,完成治理后赣南区域所有220 kV变电站主变的直流电流控制在安全限制以内,为直流接地极入地电流跨网入侵交流电网的分析和治理提供了有效的工程示范。分析了220 kV系统直流电流通过自耦变串入500 kV系统的路径,阐明了雷公山站500 kV自耦变压器直流偏磁治理失败的机理,提出了对4个厂站的进一步治理策略,预计可将雷公山变偏磁电流降低80%以上,从而有效减小雷公山站主变噪声。

关键词：直流偏磁跨网入侵大地模型修正自耦变压器

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直流偏磁对计量用电流互感器的性能影响分析

电网技术 2014年第5期38卷 1408-1413页

作者：谭炳源卢继平江波艾兵输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044 四川省电力公司计量中心四川省成都市610072

通过电流互感器(current transformer,CT)的T型等效模型推导出了计量用CT的误差与铁芯磁导率之间的关系,并通过铁磁性能实验得到了在直流偏磁下电感与铁芯磁导率之间的变化规律。设计交直流混合实验方法模拟真实的直流偏磁现象,通过实... 详细信息

通过电流互感器(current transformer,CT)的T型等效模型推导出了计量用CT的误差与铁芯磁导率之间的关系,并通过铁磁性能实验得到了在直流偏磁下电感与铁芯磁导率之间的变化规律。设计交直流混合实验方法模拟真实的直流偏磁现象,通过实验数据分析直流偏磁对计量用CT误差的影响。结果表明,直流偏磁没有改变铁芯饱和特性,随着直流偏置量的增加,比差整体往负方向偏移,角差整体往正方向偏移,CT二次侧的谐波分量增加,偶数次谐波分量的增加尤为明显。

关键词：直流偏磁电流互感器磁导率误差谐波