[发明专利]一种考虑相位跳变的电力系统电压暂降水平评估方法

摘要

本发明涉及一种考虑相位跳变的电力系统电压暂降水平评估方法，具体包括以下步骤：步骤S1：确定蒙特卡罗模拟的故障条件；步骤S2：根据步骤S1中确定的故障条件，基于电压暂降分压模型，计算暂降幅值和相位跳变角；步骤S3：将步骤S2中的计算结果制成暂降幅值和相位跳变初步统计表格以及细分统计表格；步骤S4：将计算结果形成考虑幅值和相位跳变的图形化表示。本发明考虑故障线路阻抗与系统阻抗之间的阻抗角、故障距离、故障类型、变压器对暂降类型的变换作用等不确定因素，基于蒙特卡罗模拟方法进行多次短路计算，计算关心节点的暂降幅值和相位跳变，引入考虑暂降幅值和相位跳变的统计表格及统计图，将结果表示在图表中便于直接观察和细致比较。 1

主权项

1.一种考虑相位跳变的电力系统电压暂降水平评估方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤S1：确定蒙特卡罗模拟的故障条件；

步骤S2：根据步骤S1中确定的故障条件，基于电压暂降分压模型，计算暂降幅值和相位跳变角；

步骤S3：将步骤S2中的计算结果制成暂降幅值和相位跳变初步统计表格以及细分统计表格；

步骤S4：将计算结果形成考虑幅值和相位跳变的图形化表示；所述步骤S1通过产生随机数，模拟在不同阻抗角、故障距离、故障类型以及变压器对暂降的变换作用的情况下，确定蒙特卡罗模拟的故障条件，具体包括以下步骤：

步骤S11：生成随机数确定阻抗角：阻抗角α为故障阻抗Z_F与系统阻抗Z_S之间的夹角，如式(1)所示，其中Z_S＝R_S+jX_S，Z_F＝R_F+jX_F：

由于阻抗角位于‑60°～10°之间，故生成随机数x模拟每次故障可能的阻抗角RIA_i，如式(2)所示：

RIA_i＝x×70‑60  (2)

其中，x服从(0,1)均匀分布；

步骤S12：确定短路故障类型：电力系统中的短路故障分为三相对称短路、单相接地短路、两相短路、两相接地短路，且四种短路故障类型发生的概率依次为5％、65％、10％、20％，生成随机数y模拟每次发生的短路类型RFT_i，如式(3)所示：

其中，RFT_i＝1,2,3,4分别表示发生三相对称短路、单相接地短路、两相短路、两相接地短路；

步骤S13：生成随机数确定故障位置：故障位置用故障点到关心节点的距离标幺值p表示，p服从(0,1)均匀分布；对于长度为L的线路，故障点到PCC点的距离可表示为l＝pL；

步骤S14：生成随机数确定变压器对暂降类型的变换作用：对称和不对称短路故障造成的电压暂降分为7种类型，去除含有零序分量的种类型，设备侧感受到的暂降类型有5种；其中，三相短路故障导致A类暂降，单相接地短路故障导致C、D类暂降，两相短路故障导致C、D类暂降，以及两相接地短路故障导致F、G类暂降，生成随机数z服从(0,1)分布；

在暂降类型的模拟中，若所述步骤S12中确定短路类型为三相短路，不论z为何值，变换结果都为A类暂降；若确定短路类型为单相接地短路或两相短路，当0<z≤0.5时为C类暂降，当0.5≤z<1时为D类暂降；若确定短路类型为两相接地短路，当0<z≤0.5时为F类暂降，当0.5≤z<1时为G类暂降。

2.根据权利要求1所述的一种考虑相位跳变的电力系统电压暂降水平评估方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括以下步骤：

步骤S21：根据生成的故障条件进行短路计算：三相对称故障可直接应用分压公式求解；不对称故障需应用对称分量法，首先利用各边界条件求出正、负、零序电压，再叠加旋转因子作用合成为A、B、C三相电压相量，分别计算各相故障时电压幅值U_AF、U_BF、U_CF和相角Φ_A、Φ_B、Φ_C；

步骤S22：计算暂降幅值和相位跳变角：以故障前A相电压为0°、B相电压为‑120°、C相电压为120°、三相幅值均为1.0pu为基准，将计算所得A、B、C三相电压相量与故障前基准电压相量进行比较，求出暂降幅值和相位跳变角；其中暂降幅值为故障时电压幅值与故障前电压幅值之比，相位跳变角为故障时电压相角和故障前电压相角之差，如式(4)所示：

3.根据权利要求1所述的一种考虑相位跳变的电力系统电压暂降水平评估方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括以下步骤：

步骤S31：建立初步统计表格：根据IEEE对电压暂降幅值的定义，将暂降幅值划分为小于0.1pu、0.1至0.2pu、0.2至0.3pu、0.3至0.4pu、0.4至0.5pu、0.5至0.6pu、0.6至0.7pu、0.7至0.8pu以及0.8至0.9pu这9个区间；根据实际可能出现的相位跳变范围，将相位跳变划分为大于‑70°、‑70°至‑50°、‑50°至‑30°、‑30°至‑10°、‑10°至10°、10°至30°、30°至50°、50°至70°以及大于70°这9个区间；

步骤S32：建立细分统计表格：将幅值划分为0.6至0.7pu、0.7至0.8pu以及0.8至0.9pu这3个区间，将相位跳变划分为‑30°至‑25°、‑25°至‑20°、‑20°至‑15°、‑15°至‑10°、‑10°至‑5°、‑5°至0°、0°至5°以及5°至10°这8个区间。

4.根据权利要求1所述的一种考虑相位跳变的电力系统电压暂降水平评估方法，其特征在于：所述步骤S4建立考虑暂降幅值和相位跳变的三维频次图及二维等高线图，用以直观体现暂降幅值和相位跳变之间的关系，以及各区域暂降出现的频率规律。