一种城市电网变压器直流偏磁抑制方法

1.本发明属于电力系统安全运行领域，具体涉及一种城市电网变压器直流偏磁抑制方法。


背景技术：

2.由于钢轨对地不能完全绝缘，钢轨中的回流电流泄漏出钢轨形成杂散电流。泄漏的地铁杂散电流进入城市电网，引起主变直流偏磁现象发生。目前，已经有北京、广州、深圳、长沙等多个城市电网出现了主变直流偏磁现象，导致主变振动加剧、异响增大、谐波含量增多、局部温升增加，严重时将造成主变绝缘件振动脱落、绕组烧损、保护误动等情况发生，严重影响城市电网安全稳定运行。
3.目前，城市电网主变直流偏磁抑制主要采用越限即投的策略，即主变中性点直流超过阈值后投入隔直装置。由于城市电网拓扑复杂且变电站之间存在复杂的电气连接路径，因此当对直流偏磁主变施加抑制策略后，将导致附近未出现直流偏磁的变压器中性点直流越限并出现直流偏磁现象。为实现全面的主变直流偏磁抑制，专家针对直流接地极入地电流导致的主变直流偏磁的优化抑制开展研究，并通过优化隔直安装位置实现电网主变直流偏磁的全面抑制。然而，不同于直流接地极入地电流具有固定的位置及确定的幅值，地铁杂散电流分布具有随机波动的特点，因此已有的针对直流接地极的主变直流偏磁抑制策略不能完全适用于城市电网主变直流偏磁的全面抑制。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明提供一种城市电网变压器直流偏磁抑制方法。
5.本发明的一种城市电网变压器直流偏磁抑制方法，包括以下步骤：
6.步骤1：建立地铁与城市电网直流电阻网络模型，计算主变中性点电流。
7.步骤2：获取城市电网主变直流偏磁电流限值，初始化电容隔直装置安装位置，计算安装电容隔直后城市电网主变中性点电流。
8.步骤3：根据主变中性点电流及隔直装置安装数量，建立主变直流偏磁优化抑制目标函数及约束条件。
9.步骤4：基于遗传算法优化隔直装置安装位置，实现主变直流偏磁抑制。
10.进一步的，步骤1具体为：
11.s11：获取地铁线路拓扑、牵引供电系统及回流系统相关电气参数，获取城市电网变压器绕组直流电阻、输电线/缆等直流电阻参数、中性点接地主变数量n。
12.s12：根据地铁与城市电网拓扑结构及电气连接关系，建立地铁与城市电网直流电阻网络模型，并对模型中的直流电阻进行赋值。
13.s13：获取列车位置及牵引电流，对模型激励进行赋值，利用节点导纳法计算直流电阻网络节点电压，根据节点电压及变压器绕组直流电阻计算各变压器中性点电流i＝[i1,i2,i3,
…
,i
n
]。
[0014]
进一步的，步骤2具体为：
[0015]
s21：获取城市电网主变中性点直流限值i
th
，如果主变中性点直流的绝对值大于i
th
，则进入s22，如果主变中性点直流绝对值均小于i
th
，更新列车位置及牵引电流，回到步骤s13。
[0016]
s22：初始化种群数量为100，各条染色体矩阵m1,m2,
…
,m
i
,
…
,m
100
长度为n，染色体矩阵数值为随机二进数据，每组矩阵对应一种电容隔直安装策略，矩阵m
i
(j)＝1，则第j台变压器主变中性点安装隔直装置，电容隔直装置数量f
i
为m
i
矩阵中1的个数：
[0017]
f
i
＝∑m
i
[0018]
s23：电容隔直装置等效直流电阻为105ω，根据步骤s13计算m
i
对应电容隔直装置安装后主变中性点电流，并统计每组电容隔直装置策略对应主变中性点电流的最大幅值j1,j2,
…
,j
i
,
…
,j
100
。
[0019]
进一步的，步骤3具体为：
[0020]
s31：主变直流偏磁优化抑制目标为：
[0021][0022]
s32：优化抑制过程中变中性点直流约束条件为：
[0023]
j
i
≤i
th
[0024]
进一步的，步骤4具体为：
[0025]
s41：根据100组染色体对应的电容隔直装置安装策略，计算每组电容隔直安装策略应用后目标函数值为h1,h2,
…
,h
i
,
…
,h
100
。
[0026]
s42：基于遗传算法进行电容隔直装置安装位置优化，采用随机遍历抽样的轮盘赌选择方法，种群交叉概率为0.6，基因变异概率为0.2，迭代次数为200。
[0027]
s43：迭代终止后，满足约束条件的最小目标结果对应的染色体为最优抑制策略，该染色体中1为电容隔直装置安装位置。
[0028]
本发明的有益技术效果为：
[0029]
一、基于实际地铁线路结构及列车运行位置及牵引电流分布建立地铁与城市电网直流电阻网络模型，实现主变中性点直流计算。
[0030]
二、通过合理设置约束条件和优化目标，实现城市电网主变直流偏磁的评估。
[0031]
三、基于遗传算法，实现城市电网电容隔直装置安装位置优化，为直流偏磁全面高校抑制节约成本。
附图说明
[0032]
图1为本发明城市电网变压器直流偏磁抑制方法流程图。
具体实施方式
[0033]
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细说明。
[0034]
本发明的一种城市电网变压器直流偏磁抑制方法流程图如图1所示，具体如下：
[0035]
步骤1：建立地铁与城市电网直流电阻网络模型，计算主变中性点电流。
[0036]
s11：获取地铁线路拓扑、牵引供电系统及回流系统相关电气参数，获取城市电网变压器绕组直流电阻、输电线/缆等直流电阻参数、中性点接地主变数量n。
[0037]
s12：根据地铁与城市电网拓扑结构及电气连接关系，建立地铁与城市电网直流电阻网络模型，并对模型中的直流电阻进行赋值。
[0038]
s13：获取列车位置及牵引电流，对模型激励进行赋值，利用节点导纳法计算直流电阻网络节点电压，根据节点电压及变压器绕组直流电阻计算各变压器中性点电流i＝[i1,i2,i3,
…
,i
n
]。
[0039]
步骤2：获取城市电网主变直流偏磁电流限值，初始化电容隔直装置安装位置，计算安装电容隔直后城市电网主变中性点电流。
[0040]
s21：获取城市电网主变中性点直流限值i
th
，如果主变中性点直流的绝对值大于i
th
，则进入s22，如果主变中性点直流绝对值均小于i
th
，更新列车位置及牵引电流，回到步骤s13。
[0041]
s22：初始化种群数量为100，各条染色体矩阵m1,m2,
…
,m
i
,
…
,m
100
长度为n，染色体矩阵数值为随机二进数据，每组矩阵对应一种电容隔直安装策略，矩阵m
i
(j)＝1，则第j台变压器主变中性点安装隔直装置，电容隔直装置数量f
i
为m
i
矩阵中1的个数：
[0042]
f
i
＝∑m
i
[0043]
s23：电容隔直装置等效直流电阻为105ω，根据步骤s13计算m
i
对应电容隔直装置安装后主变中性点电流，并统计每组电容隔直装置策略对应主变中性点电流的最大幅值j1,j2,
…
,j
i
,
…
,j
100
。
[0044]
步骤3：根据主变中性点电流及隔直装置安装数量，建立主变直流偏磁优化抑制目标函数及约束条件。
[0045]
s31：主变直流偏磁优化抑制目标为：
[0046][0047]
s32：优化抑制过程中变中性点直流约束条件为：
[0048]
j
i
≤i
th
[0049]
步骤4：基于遗传算法优化隔直装置安装位置，实现主变直流偏磁抑制。
[0050]
s41：根据100组染色体对应的电容隔直装置安装策略，计算每组电容隔直安装策略应用后目标函数值为h1,h2,
…
,h
i
,
…
,h
100
。
[0051]
s42：基于遗传算法进行电容隔直装置安装位置优化，采用随机遍历抽样的轮盘赌选择方法，种群交叉概率为0.6，基因变异概率为0.2，迭代次数为200。
[0052]
s43：迭代终止后，满足约束条件的最小目标结果对应的染色体为最优抑制策略，该染色体中1为电容隔直装置安装位置。