[发明专利]电力系统短路电流直流分量计算方法

说明书

本发明涉及一种电力系统短路电流直流分量计算方法，研究了短路电流直流分量计算的关键问题，提出了直流分量计算的频域等值理论，并在此理论的基础上，提出了采用转移阻抗计算短路电流直流及其衰减特性的方法，该方法考虑到了频率对短路电流与直流分量计算的影响，结合复杂电力系统网络的数学模型的特点，计算结果更精确，且更简便易行，可用于工程例行计算。

技术领域

本发明涉及一种电力故障量计算方法，特别涉及一种电力系统短路电流直流分量计算方法。

背景技术

随着经济的快速发展，全社会的用电负荷持续攀升，电力系统的装机容量逐年扩大；且随着特高压工程的逐步发展、新型能源的不断接入和电网联系的进一步加强，负荷中心地区的短路电流水平将会进一步增长。而为降低输电损耗，电力变压器和输电线构成的输电网中电抗电阻比也越来越大，导致系统短路电流中的直流分量衰减越来越慢，为限制短路电流使用的串联电抗使得问题更加严重。虽然我国在断路器断流能力例行校核时只考虑周期分量，并未计及直流分量对断路器开断能力的影响，但短路电流直流分量对断路器的正常开断会产生一定的影响，尤其在是断路器遮断容量裕度越来越小，而短路电流直流分量衰减越来越慢的情况下，准确有效地分析短路电流直流分量衰减特性，对保证电网的断路器能够正常开断系统短路电流，不至因电弧能量和电动力过大损坏断路器以致开断失败影响供电可靠性具有重要意义。

然而，目前对短路电流直流分量衰减的计算一直缺乏工程上简单实用的方法和工具。短路电流计算标准对周期分量计算的描述较多，但对复杂网络衰减时间常数的计算并无明确规定。现有的复杂网络短路电流直流分量计算方法有极限频率法、二支路等效网络法和等效频率法。极限频率法仅在各支路时间常数相差不大时有效；两支路法一次只能处理两条支路且事先必须固定其中一条支路的时间常数，在多电源的网状网络中使用很不方便；且二者的实质也都是对工频阻抗描述的电力网络进行等值变换，这样用工频下的等值阻抗来参与计算并没有频率特性的直流分量衰减是否恰当难以确定。等效频率法，需根据关注的不同时刻查表选取相应的等效频率f_c，计算出等值阻抗Z_c，但此方法需对短路后不同时刻计算等效频率，并求出相应等效频率下的等值阻抗，大大增加了计算工作量。

发明内容

本发明是针对现在复杂电力网络短路电流直流分量计算方法存在的问题，提出了一种电力系统短路电流直流分量计算方法，研究了短路电流直流分量计算的关键问题，克服现在存在的问题，计算结果更精确，更简便易行。

本发明的技术方案为：一种电力系统短路电流直流分量计算方法，具体包括如下步骤：

1)电力系统等值电路中的并联支路其阻抗都远大于串联支路的阻抗，忽略电力系统等值电路中的并联支路，仅考虑串联支路构成电力系统等值电路，进行网络化简；

2)当各个支路工频ω_N下满足下面公式时，

X_i＝ω_NL_i>>R_i

用工频下各支路等值阻抗参与网络化简；

3)当各个支路工频下不满足步骤2)中公式时，令

ω＝Aω_N

通过选取足够大的A，使相应的电抗电阻值满足步骤2)中公式，再用该频率ω下对应的支路等值阻抗参与网络化简；

4)把多源多支路的复杂电力系统网络化简为以短路点为中心的辐射型网络，求出每个支路的等值阻抗，即电源点到故障点转移阻抗，电源k与短路点f之间的转移阻抗z_zyfk用下面公式求取，

其中z_k为电源内阻，Z_ff为节点阻抗矩阵中的自阻抗，Z_fk为节点阻抗矩阵中的互阻抗；