[发明专利]一种配电线路故障端口的节点阻抗矩阵计算方法

摘要

本发明公开了一种配电线路故障端口的节点阻抗矩阵计算方法，它包括以下过程：忽略配电线路中并联支路和故障端口之后串联支路的线路阻抗，将并联支路的负荷阻抗添加到对应节点上，将故障端口之后串联支路的负荷阻抗合并到故障端口节点上，得到故障主回路的等效电路；故障主回路的等效电路采用线路回路阻抗矩阵与并联支路节点导纳矩阵来表示；计算各个节点的并联支路节点导纳矩阵；根据故障主回路的等效电路计算故障端口节点阻抗矩阵。本发明提出了一种故障端口节点阻抗矩阵计算的新方法，它考虑到并联支路的影响，通过简单的矩阵运算即可求出故障补偿端口节点阻抗矩阵，避免了复杂的高阶矩阵的求逆运算，并且计算结果精确。

主权项

1.一种配电线路故障端口的节点阻抗矩阵计算方法，配电线路故障端口的短路电流采用端口补偿法计算，其特征是，所述节点阻抗矩阵计算方法包括以下过程：忽略配电线路中并联支路和故障端口之后串联支路的线路阻抗，将并联支路的负荷阻抗添加到对应节点上，将故障端口之后串联支路的负荷阻抗合并到故障端口节点上，得到故障主回路的等效电路；故障主回路的等效电路采用线路回路阻抗矩阵与并联支路节点导纳矩阵来表示，线路回路阻抗矩阵表示为Z0、Z1、Z2……Zi,各个节点的并联支路节点导纳矩阵表示为Y0、Y1、Y2……Yi,Z0为电源的线路回路阻抗矩阵，Z1为节点1到电源之间线路段的线路回路阻抗矩阵，Zi为故障端口节点i与节点i‑1之间线路段的线路回路阻抗矩阵，Y0为根节点的并联支路节点导纳矩阵，Y1为节点1的并联支路节点导纳矩阵，Yi为故障端口节点i的并联支路节点导纳矩阵；计算各个节点的并联支路节点导纳矩阵；根据故障主回路的等效电路计算故障端口节点阻抗矩阵；所述并联支路节点导纳矩阵的计算过程包括以下步骤：把每一相负荷等效为一个恒阻抗，阻抗值根据负荷的有功功率与无功功率求出，负荷阻抗ZL为：负荷导纳的计算公式为：式中，UN为负荷两端的标称电压，PL为负荷的有功功率,QL为负荷额无功功率,j为虚数单位；当负荷接线方式采用Y0接线方式时，并联支路线路电压与并联支路电流关系可直接写为：式(3)简写为：中性点直接接地时的并联支路节点导纳矩阵YP为：式中，Y_P为中性点直接接地时并联支路节点导纳矩阵，其中三个对角线的元素为每一相支路的导纳；是支路电流矩阵向量；是支路电压矩阵向量；当负荷接线方式采用Y接线方式时，并联支路线路电压与并联支路电流关系可直接写为：式中，Un是并联支路中性点对地电压；因为中性点不接地，三相并联支路电流之和等于零，Un可根据电压以及并联支路阻抗参数求出，Un的表达式为：将Un代入式(6)中得到：式(8)简写为：中性点不接地时的并联支路节点导纳矩阵Ype为：式中，Ype为中性点不接地时的并联支路节点导纳矩阵；故障端口节点阻抗矩阵的计算过程包括以下步骤：1)计算从根节点向电源侧看进去的电源侧节点阻抗矩阵，将电源的中性点视为直接接地，则根节点的电源侧节点阻抗矩阵就是电源回路阻抗矩阵Z0，即：ZS0＝Z0；2)计算根节点加入并联支路后的节点阻抗矩阵，设根节点电压矩阵向量为流入系统与并联支路的电流矩阵向量为则有：增加并联支路后的根节点的节点阻抗矩阵为：3)计算节点1的电源侧节点阻抗矩阵，由于节点1电压与根节点电压满足以下关系：节点1的电源侧节点阻抗矩阵为：ZS1＝Zn0+Z14)计算节点1加入并联支路后的节点阻抗矩阵，增加并联支路后的节点1的节点阻抗矩阵为：5)依次计算出节点2至故障端口节点i的电源侧节点阻抗矩阵和节点阻抗矩阵，故障端口节点i的电源侧节点矩阵为：ZSi＝Zn(i‑1)+Zi增加并联支路后的故障端口节点i的节点阻抗矩阵为：其中，Z0为电源的线路回路阻抗矩阵，Z1为节点1到电源之间线路段的线路回路阻抗矩阵，Zi为故障端口节点i与节点i‑1之间线路段的线路回路阻抗矩阵，ZS0为根节点的电源侧节点阻抗矩阵，ZS1为节点1的电源侧节点阻抗矩阵，ZSi为故障端口节点i的电源侧节点阻抗矩阵，Zn0为根节点并联支路的中性点与地之间的阻抗，Zn1为节点1并联支路的中性点与地之间的阻抗，Zni为故障端口节点i并联支路的中性点与地之间的阻抗，Y0为根节点的并联支路节点导纳矩阵，Y1为节点1的并联支路节点导纳矩阵，Yi为故障端口节点i的并联支路节点导纳矩阵。