[发明专利]一种基于节点阻抗灵敏度的短路电流超标辅助决策方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统仿真与计算分析技术领域，具体涉及一种基于节点阻抗灵敏度的短路电流超标辅助决策方法。

背景技术

短路是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。电力系统正常运行的破坏多半是由短路故障引起的。发生短路时，系统从一种状态剧变到另一种状态，并伴随产生复杂的暂态现象。产生短路的主要原因：（1）元件破损，如绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路。（2）气象条件恶化，如雷击造成的闪络放电或避雷器动作。（3）人为事故，如带负荷拉刀闸。（4）其它，如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分。

短路的危害主要有以下几个方面：（1）短路故障使短路点附近的支路中出现比正常值大许多倍的电流，由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的机械应力，可能使导体支架破坏而使事故进一步扩大。（2）短路持续较长时，设备可能过热以致损坏。（3）短路时系统电压大幅下降，对用户影响很大。（4）当短路发生点离电源不远而持续时间较长时，并列运行的发电机可能失去同步，造成大片地区停电，这是短路最严重的后果。

短路计算就是在某种故障下，求出流过短路点及各支路的故障电流，全网各母线电压的计算。短路计算的目的：在电力系统和电气设备的设计和运行中，短路计算是解决一系列技术问题所不可缺少的基本计算，主要用于：

（1）选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备。

（2）配置各种继电保护和自动装置并正确整定其参数。

（3）设计和选择发电厂和电力系统主接线时，为了比较不同方案的接线图，确定是否需要采取限制短路电流的措施。

（4）进行暂态稳定计算时，研究短路对用户工作的影响。

短路电流计算的一般方法是：利用对称分量法实现ABC系统与正负零序系统参数转换；列出正、负、零序网络方程；推导出故障点的边界条件方程；将网络方程与边界条件方程联立求解，求出短路电流及其他分量。

随着国民经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，社会对电力的需求也不断增加，从而带动了电力系统的不断发展。由于电网规模不断扩大，发电机组容量、发电厂容量和变压器容量不断增加以及城市中心负荷密度的持续增长，电网的联系越来越紧密，许多区域电网特别是发达地区电网的短路电流水平已经逼近甚至超过断路器的最大遮断容量，需采取有效措施进行限制。在实际运行中，由于新设备投产、电压水平变化等原因，使得在规划或者设计时已经接近极限的母线和线路的短路电流可能会超过断路器的额定遮断容量。以往，按照最大短路电流计算原则校核各点的短路电流，发现超标时，通过运行方式人员的经验人工改变电网结构，生成多种运行方式来限制短路电流，从这多种运行方式中筛选出几种可行方案。这种人工设置电网运行方式的工作耗时、耗力、对工作人员要求高而且不能考虑全部的可行方案。

另一方面，目前运行方式处进行短路电流计算的数据均是离线数据，这些数据与当前电网的运行方式是不同的，基于方式使用的离线数据是无法分析当前电网的运行工况的。因此，把在线数据导出离线计算数据格式，并基于在线数据进行仿真分析更能逼近当前电网的运行工况。运行方式处采用基于在线数据的短路电流及辅助决策十分必要。

随着大区电网互联的快速发展，电网的技术水平和复杂程度越来越高，特别是存在电磁环网，电网短路电流水平也日益增高，电网短路电流超标问题已成为各地区电网近年来运行最突出的问题之一，尤其是220kV以上电网的短路电流超标问题。电网短路电流水平超标问题，不但威胁系统的安全、稳定运行，而且直接影响电网运行的经济性。解决短路电流问题有两个方向，一是直接更换一次设备，二是采取限制短路电流的措施。更换一次设备适用于局部短路电流过大的情况，当整个系统短路电流水平提高时，更换一次设备的费用很大，这时应考虑采取限制短路电流的措施，改变电网结构是行之有效的方法。改变电网结构来限制短路电流的方法主要有：开断线路、母线分列运行、跳通线路、分区运行等，目前上述方法大多是通过人工调整电网结构来限制短路电流，程序自动实现的较为少见。这些工作完全可以通过计算机来实现，将部分人工经验结合灵敏度分析筛选出各种限制短路电流的措施，根据生成的限流措施自动生成电网的运行方式，并进行潮流和短路电流校核最终确定有效的限流措施。目前国内外还没有短路电流辅助决策的相关研究。

发明内容