[发明专利]适用于连锁故障的交直流电网静态等值方法

权利要求书

1.适用于连锁故障的交直流电网静态等值方法，其特征在于：包括如下步骤： 

步骤1：读入系统参数； 

步骤2：根据用户输入的节点区域信息及电气岛搜索情况，对待等值系统进行内外网划分，找出边界节点； 

步骤3：将交直流电网转化为纯交流电网，具体方法如下： 

步骤3.1求解交直流混合系统潮流，求出直流输电系统两侧换流站的吸收功率P_r、Q_r、P_i、Q_i以及两端电压U_r、U_i和相角

步骤3.2根据吸收功率P_r、Q_r、P_i、Q_i以及两端电压U_r、U_i和相角求解交流线路参数：直流线路等效交流电阻R、直流线路等效交流电抗X、直流线路整流侧对地电纳b_r0和直流线路逆变侧对地电纳b_i0，求解公式如下式： 

步骤3.3用含有直流线路等效交流电阻R、直流线路等效交流电抗X、直流线路整流侧对地电纳b_r0和直流线路逆变侧对地电纳b_i0的交流线路代替外网中的直流线路，将外网变为不含直流输电线路的网络； 

步骤3.4将直流线路的等效交流参数R、X、b_r0、b_i0添加至交流线路形成 导纳阵中； 

步骤4：对外网进行扩展Ward静态等值； 

步骤5：输出等值系统数据文件； 

步骤6：利用等值后的系统进行连锁故障仿真，对系统边界上的线路和设备进行初始故障设置，具体方法如下： 

步骤6.1统计内外网交直流线路数目、发电机数目和负荷数目的比值； 

步骤6.2为反映外网特性，根据外网发电机容量设置等值边界的发电机容量，其方法如下： 

步骤6.2.1统计外网每个电气岛中发电机容量，得到这些发电机容量总和 

步骤6.2.2统计每个电气岛所连边界节点数量n_g； 

步骤6.2.3计算等值边界的发电机容量（单位：MVA）：

步骤6.3根据外网线路容量设置等值边界上的线路容量，具体方法如下： 

步骤6.3.1对外网每个电气岛中线路的容量求和

步骤6.3.2统计边界上连接每个电气岛的等值线路的数目n_l； 

步骤6.3.3计算每条等值线路的容量其中，k为电网中平均最短路径所经过线路的个数； 

步骤6.4根据步骤6.1的统计结果，随机在内外网产生若干不同种类的故障； 

步骤6.5等值后内网同时发生故障的线路或设备个数应相应地与全网同时发生故障的线路或设备个数成比例，该比值约为内网与全网节点规模的比例； 

步骤6.6若故障发生在内网，随机在内网线路或设备上设置不同类型的故 障；若故障发生在外网，则在等值线路或设备上产生相应的故障； 

步骤6.7考虑到等值线路和设备的数量有限，外网发生故障时不能直接用等值线路或设备切除来进行模拟，针对不同的故障类型给出故障概率设置方法如下： 

步骤6.7.1线路开断故障：在(0,1)区间按照幂律分布产生随机数n，使线路的导纳和容量相应地变为原来的n倍； 

步骤6.7.2短路接地故障：在相应的故障线路上设置接地电阻，其阻值等于在(0,1)区间产生随机数n； 

步骤6.7.3发电机退出故障：在(0,1)区间按照幂律分布产生随机数n，令故障发电机的出力为原来的n倍； 

步骤6.7.4负荷切除故障：在(0,1)区间按照幂律分布产生随机数n，令故障负载的功率为原来的n倍。 

2.根据权利要求1所述的适用于连锁故障的交直流电网静态等值方法，其特征在于：步骤4所述的对外网进行扩展Ward静态等值的方法如下： 

步骤1：计算等值网络的导纳阵，按如下公式计算： 

其中：为外部节点附加在边界节点上的等值网络导纳矩阵，Y_BB为边界节点与边界节点之间形成的导纳阵，Y_BE为边界节点与外部节点之间形成的导纳阵，Y_EE为外部节点之间形成的导纳阵，Y_EB为外部节点与边界节点之间形成的导纳阵； 

步骤2：计算边界节点的等值注入功率，按如下公式计算： 

其中，为边界节点等值注入有功功率，为边界节点等值注入无功功 率，为边界节点i电压幅值，为与边界节点i相连的节点的电压幅值，为与边界节点i与相连的节点j之间的电压相角差，g_ij是与边界节点i相连的联络线或等值支路的线路电导，b_ij是与边界节点i相连的联络线或等值支路的线路电纳，g_i0是与边界节点i相连的支路在i侧的对地支路电导，b_i0是与边界节点i相连的支路在i侧的对地支路电纳； 

步骤3：在每个边界节点处增加一条连接到一个虚构PV节点的虚构支路，用来反映外部系统对于内部系统变化的无功响应，虚拟支路的导纳由以下步骤得到： 

步骤3.1：回到未化简系统的原始导纳矩阵Y，插入所有并联支路，并把所有外部系统的PV节点接地，即将导纳阵中的外部节点PV节点的自导纳设置的尽量大； 

步骤3.2：重复步骤1进行网络化简计算，消去所有外部节点以获得边界节点处的等值并联支路； 

步骤3.3：只取等值并联支路中的感性或者容性无功元素，即得到导纳。