[发明专利]考虑外网对地支路和灵敏度信息的等值三相短路计算方法

摘要

本发明公开了考虑外网对地支路和灵敏度信息的等值三相短路计算方法。首先输入全网基础数据，包括系统元件参数、拓扑结构和在正常运行条件下的潮流计算结果，进而基于灵敏度一致性等值方法构建等值网络，通过灵敏度加权方法推导对地支路导纳参数，并根据潮流、灵敏度和功率转移特性一致性求解其他参数。最后，将改进等值方法应用于三相短路计算中，使用节点阻抗法和叠加定理基于潮流结果计算内网在三相短路故障下的短路点电流、各节点短路电压和各支路短路电流。

主权项

考虑外网对地支路和灵敏度信息的等值三相短路计算方法，其特征在于，包括以下步骤:(1)输入所述基础数据输入互联电网基础数据，包括全网各类型元件参数、拓扑结构和在正常运行条件下的潮流计算结果。(2)建立等值模型1)建立等值网络基于考虑灵敏度一致性等值方法建立等值网络，内部网络I和边界节点B等值前后不变，外部网络E由外部等值网络Geq替代，Bi(i,j＝1,2,…,NB，NB为边界节点数)为边界节点，GeqBi为对应的等值发电机节点。外部等值网络包含等值对地支路、等值支路、等值负荷和等值发电机4种元件类型，具体如下：①yeqB0i为Bi处的等值对地支路导纳；②yeqBij、yeqBi、yeqGij为Bi与Bj、Bi与GeqBi、GeqBi与GeqBj之间的等值支路导纳；③为Bi处的等值注入电流；④为GeqBi处的等值发电机电压；SeqGi为等值发电机出力。2)求解等值对地支路导纳等值前，通过式(1)求解灵敏度因子α′ik，代入式(2)后加权得到原始外网对地支路换算后的等效值y′eqB0i。αik′=∂U·Bi/∂yE0k∂U·Bi/∂yB0i---(1)]]>yeqB0i′=yB0i+Σk=1NEαik′yE0k---(2)]]>式中：为Bi电压；yB0i、yE0k为Bi、Ek对地支路导纳。等值后，通过式(3)求解灵敏度因子α″ij，代入式(4)后加权得到等值对地支路换算后的等效值y″eqB0i。αij′′=∂U·Bi/∂yeqB0j∂U·Bi/∂yeqB0i---(3)]]>yeqB0i′′=yeqB0i+Σj=1,j≠iNBαij′′yeqB0j---(4)]]>式中：yeqB0i、yeqB0j为Bi、Bj等值对地支路导纳。通过式(5)推导求得等值对地支路导纳。yeqB0＝α‑1*diag(α)*y′eqB0  (5)式中：yeqB0=[yeqB01,yeqB02,...,yeqB0NB]T]]>yeqB0′=[yeqB01′,yeqB02′,...,yeqB0NB′]T]]>3)求解其他等值参数基于等值前后灵敏度一致性推导求得式(6)中的等值后边界节点间的节点导纳矩阵Y′LL(LB)(LB)，非对角线元素求反得到边界节点间等值支路导纳yeqBij，再从对角线元素中减去其他连接支路导纳求解边界节点与对应等值发电机间的等值支路导纳yeqBi。YLL(LB)(LB)′=YLL(LB)(LB)-YLL(LB)(LE)YLL(LE)(LE)-1YLL(LE)(LB)---(6)]]>式中：YLL(Lx)(Ly)为等值前非发电机节点间的节点导纳矩阵YLL的子矩阵，x、y可取B、E。基于等值前后潮流一致性推导式(7)、(8)中的边界等值注入电流矩阵等值发电机电压矩阵得到等值注入电流和等值发电机电压I·L(LB)′=I·L(LB)-YLL(LB)(LE)YLL(LE)(LE)-1I·L(LE)---(7)]]>E·G(Geq)′=YLG(LB)(Geq)′(YLG(LB)(GE)-YLL(LB)(LE)YLL(LE)(LE)-1YLG(LE)(GE))E·G(GE)---(8)]]>式中：为等值前非发电机节点注入电流矩阵的子矩阵；YLG(Lx)(Gy)为等值前非发电机节点与发电机节点间的节点导纳矩阵YLG的子矩阵，x、y可取B、E；Y′LG(LB)(Geq)为等值后边界节点与等值发电机节点间的节点导纳矩阵；为等值前发电机外网节点电压矩阵。基于等值前后功率转移特性一致性推导式(9)中的等值发电机节点间的节点导纳矩阵Y′GeqGeq，非对角线元素求反得到等值发电机节点间的支路导纳yeqGij。YGeqGeq′=YGeqB′(YBB′-YBB-YBEYEE-1YEB)-1YBGeq′---(9)]]>式中：Yxy为等值前节点导纳子矩阵，x、y可取B、E；Y′xy为等值后节点导纳子矩阵，x、y可取B、Geq。根据以上等值参数推导式(10)中的等值发电机出力大小SeqGi。SeqGi=E·eqGi(Σj=1,j≠iNB(yeqGijE·eqGj)*+(yeqBiU·Bi)*)---(10)]]>至此，所有等值参数均已求得，用于三相短路计算的等值模型得以建立。(3)三相短路计算1)计算短路点电流根据外部等值网络和内网数据，求解等值后节点导纳矩阵，式(11)对等值后节点导纳矩阵求逆得到节点阻抗矩阵。ZIIZIBZIGeqZBIZBBZBGeqZGeqIZGeqBZGeqGeq=YIIYIB0YBIYBB′YBGeq′0YGeqB′YGeqBGeq′-1---(11)]]>式中：YII、YIB、YBI、Y′BB、Y′BGeq、Y′GeqB、Y′GeqGeq为等值后节点导纳子矩阵；Zxy为等值后节点阻抗子矩阵，x、y可取I、B、Geq。当节点f发生三相短路，根据式(12)计算短路点电流大小。I·f=U·f|0|Zff+zf---(12)]]>式中：为短路点f的电压正常分量；Zff为短路点自阻抗；zf为短路接地阻抗。2)计算节点短路电压和支路短路电流求得短路点电流之后，根据式(13)、(14)求解各节点短路电压和各支路短路电流。U·i=U·i|0|+ΔU·i=U·i|0|-ZifI·f---(13)]]>I·ij=(U·i-U·j)yij---(14)]]>式中：为节点i的电压正常分量、故障分量；Zif为节点i与短路点f间的互阻抗；yij为连接i、j节点的支路导纳。对内网所有节点依次设置三相短路，重复上述步骤进行短路计算，可以得到内网在该运行方式下的三相短路电流电压水平。