[发明专利]电力系统短路电流衰减实用计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种短路电流的计算方法，特别涉及一种电力系统短路电流衰减实用计算方法。

背景技术

短路是电力系统的严重故障，准确计算出短路电流及其衰减情况对于选择电力系统中的电气设备、配置继电保护非常重要。

计算短路电流衰减的传统方法为短路电流计算曲线法，但该方法受制作曲线时发电机组参数、负载率、系统负荷分布等限制，导致实际电力系统的短路电流衰减计算误差较大，表现为计算结果过于保守，因为制作计算曲线时假定发电机短路前额定满载运行，而实际电力系统运行时，考虑到系统安全稳定性，绝大多数机组都不在额定运行状态。而且因为网络化简问题，计算曲线法也不便在实际大电力系统中使用。

短路电流的衰减计算也可以通过列写电力系统微分方程，然后运用数值计算求解微分方程组。该方法虽然精确，但是计算量大，不适合进行短路电流衰减的工程计算。

由于上述原因，目前电力企业进行电力系统短路电流计算时不考虑短路电流的衰减，只计算短路电流的初始值，然后将短路后其它时刻的短路电流等同于短路电流的初始值，这样同样使计算结果在实际使用时过于保守。

实用中有两种短路电流初值计算方法，分为基于潮流的短路电流初值计算和基于经典假设的短路电流初值计算。前者使用电力系统准确的短路前运行状态、线路参数、变压器参数等，考虑电力系统的负荷影响，一般认为能充分反映电网的实际状况，最接近实际短路电流初值。后者忽略系统中所有对地支路的影响，即不计线路充电电容、母线并联支路和负荷，所有变压器非标准变比取1.0，所有节点电压取所在电压等级的平均额定电压（对应的标幺值为1）。该方法不受电力系统正常运行时随时变化的潮流分布影响，因而具有良好的工程应用性，但计算所得的短路电流初值与实际情况存在一定偏差。

发明内容

本发明是针对现在电力系统中短路初值和衰减计算存在的不足的问题，提出了一种电力系统短路电流衰减实用计算方法，以基于潮流的短路电流初值作为实用衰减计算的初值，但在经典假设条件下基于磁链（电势）不突变原理，考虑电势随着时间衰减，通过列写电路方程（线性代数方程组），用计算机求解得到短路电流的衰减情况，从而使短路电流的初值和衰减计算结果都更加接近实际情况。

本发明的技术方案为：一种电力系统短路电流衰减实用计算方法，包括如下具体步骤：

1）在已知潮流分布的情况下对预设故障点进行短路电流初值计算，得到基于潮流的短路电流初值结果，记为                                               ；

2）采用经典假设条件形成节点导纳矩阵，经典假设的具体内容如下：

A:采用平均额定电压作为电压基准，忽略各元件的额定电压与相应电压等级平均额定电压的差别；

B:忽略系统中所有对地支路的影响，即不计线路充电电容、变压器励磁支路、母线并联支路和负荷；

C:认为变压器变比等于相应侧平均额定电压之比，即所有变压器的标幺变比等于1.0；

3）对预设故障点，根据电势不突变进行发电机电势的衰减计算，以发电机d轴为例，计算公式如下：

式中，为发电机短路前瞬间d轴次暂态电势；为发电机短路前瞬间定子绕组d轴电流；分别为发电机的稳态电抗、暂态电抗和次暂态电抗；为基于经典假设的节点导纳矩阵计算的短路后瞬间发电机机端电压与机端电流的商；分别为暂态分量和次暂态分量衰减的时间常数；

4）解网络方程，根据发电机电势的衰减得到短路后各时刻短路电流周期分量的衰减情况，记为（）；

5）用步骤1）基于潮流的短路电流初值结果修正步骤4）基于经典假设的短路电流周期分量衰减计算所得各时刻的值，修正公式如下：

式中，为基于潮流与基于经典假设的短路电流初值的偏差；为基于经典假设的短路电流初值结果；为各时刻修正后的短路电流衰减结果，修正公式相当于对步骤4）得到的短路电流衰减曲线进行平移，使前初值与基于潮流的短路电流初值结果一致，从而得到修正后的短路电流衰减曲线。

本发明的有益效果在于：本发明电力系统短路电流衰减实用计算方法，电力系统短路电流衰减实用计算方法，使短路电流的初值和衰减计算结果都更加接近实际情况。使用本发明的方法计算结果具有较高的精确性，短路电流衰减曲线与机电暂态的吻合度也较好，计算的结果一般大于机电暂态的结果，具有一定安全裕度。

附图说明

图1为本发明电力系统短路电流衰减实用计算方法实例一IEEE9系统的网络结构和短路前潮流分布图；