[发明专利]具有多个多相母线的电网中的故障分析

说明书

技术领域

本申请涉及电网，并且更具体地涉及用于电网的故障分析。

背景技术

用于电力配电系统的配电管理系统(DMS)使用配电网络的系统模型以及假设的故障位置、类型和故障阻抗通过在测量的故障电流与预测的故障电流之间的模式匹配来识别故障位置。常规的基于对称分量的方法不适合于在构建和操作两者中都不平衡的配电系统。需要基于相位的方法用于准确分析。然而由于个别相位的显式表示所产生的大量节点，即使对于中等馈线，所得系统仍然可能很大。基于阻抗的方法既存储密集又耗费时间。基于导纳矩阵的方法在存储效率上高得多，但是耗费时间。基于补偿和基于矩阵求逆引理的方法据称减少与反复地对导纳矩阵求逆相关联的计算负担。然而这些常规方法对于在具有各种故障类型的许多母线位置处的反复故障分析而言计算密集并且涉及到构建和因式分解导纳矩阵，或者甚至为每个故障位置和故障类型对导纳矩阵求逆。使用对称分量的传统方法也可以处理不平衡故障，但是不能处理不平衡网络建模。

发明内容

根据本文描述的示例实施例，可以在电网中、比如在电力输电或者配电系统中的许多位置处在很高效的过程中执行反复故障分析，而仅有故障前导纳矩阵的单次因式分解而没有因式分解的后续更新。所研究的系统和所分析的故障两者都可以是平衡的或者不平衡的。运用故障前系统的稀疏导纳建模以执行故障分析，无论分析的故障类型和位置的数目如何，该故障分析都使用相同的因式分解的故障前导纳矩阵。

根据用于具有多个多相母线的电网的故障分析的方法的一个实施例，该方法包括：针对感兴趣的多相母线计算等效电路，每个等效电路包括N×N阻抗矩阵，其中N对应于针对其计算等效电路的多相母线的相位的数目；基于多个实验电流注入矢量所产生的电压以及因式分解的故障前导纳矩阵，确定阻抗矩阵的元素，故障前导纳矩阵代表无故障的多相母线的节点导纳；针对感兴趣的每个多相母线和故障类型，基于针对该多相母线确定的等效电路，确定故障电流注入矢量；并且针对感兴趣的每个多相母线和故障类型，基于因式分解的故障前导纳矩阵以及针对该多相母线和故障类型确定的故障电流注入矢量，确定故障电压矢量。

根据存储计算机程序的非瞬态计算机可读介质的一个实施例，该计算机程序可操作为执行用于具有多个多相母线的电网的故障分析，该计算机程序包括针对感兴趣的多相母线计算等效电路的程序指令，每个等效电路包括N×N阻抗矩阵，其中N对应于针对其计算该等效电路的多相母线的相位的数目。该计算机程序进一步包括用于基于多个实验电流注入矢量所产生的电压以及因式分解的故障前导纳矩阵确定阻抗矩阵的元素的程序指令，故障前导纳矩阵代表无故障的多相母线的节点导纳。该计算机程序也包括：用以针对感兴趣的每个多相母线和故障类型，基于针对该多相母线确定的等效电路确定故障电流注入矢量的程序指令；以及用以针对感兴趣的每个多相母线和故障类型，基于因式分解的故障前导纳矩阵以及针对该多相母线和故障类型所确定的故障电流注入矢量来确定故障电压矢量的程序指令。

根据与具有多个多相母线的电网通信的计算机系统的一个实施例，该计算机系统包括处理电路，该处理电路可操作用于针对感兴趣的多相母线计算等效电路，每个等效电路包括N×N阻抗矩阵，其中N对应于针对其计算该等效电路的多相母线的相位的数目。该处理电路进一步可操作用于基于多个实验电流注入矢量所产生的电压以及因式分解的故障前导纳矩阵确定阻抗矩阵的元素，故障前导纳矩阵代表无故障的多相母线的节点导纳。该处理电路也可操作用于：针对感兴趣的每个多相母线和故障类型，基于针对该多相母线确定的等效电路确定故障电流注入矢量；并且针对感兴趣的每个多相母线和故障类型，基于因式分解的故障前导纳矩阵以及针对该多相母线和故障类型确定的故障电流注入矢量来确定故障电压矢量。

本领域技术人员将在阅读以下具体描述并且在查看附图时认识附加特征和优点。

附图说明

图中的部件不必按比例，代之重点放在图示本发明的原理。另外，在图中，相似附图标记标示对应部分。在附图中：

图1图示包括多个多相母线的电网和用于实现针对网络的故障分析的控制系统的示意图。

图2图示在电网的不同母线之间的各种相位连接的示意图。

图3图示在电网的示例性三相母线的节点k与1之间的线模型的示意图。

图4A至4D图示用于电网的各种故障类型的示意图。

图5图示用于包括多个多相母线的电网的故障分析方法的一个实施例的流程图。

图6图示建模为多相戴维南等效(TE)电路的感兴趣的故障母线的示意图。