[发明专利]一种复杂交流电网故障电流行波数值仿真方法

权利要求书

1.一种复杂交流电网故障电流行波数值仿真方法，其特征在于：首先，读取交流电网各节点与各支路数据，对节点进行编号，对多回线路进行等值，并将故障点作为新增节点追加，列写网络拓扑矩阵；根据行波到达节点是否为故障点，结合拓扑矩阵，采用不同的折反射系数逐行波计算传播产生的折反射电流行波幅值、入射节点、到达节点、入射时刻与到达节点时刻，根据工程有限时间内有限幅值可被观测的事实设定时间和幅值作为约束条件从而实现电流行波的快速仿真；获取观测点处的所有电流行波，把每一时刻在观测节点上的电流行波按到达的时间先后叠加，获得时域电流行波波形；

具体步骤为：

Step1：读取网络节点和支路信息，若无节点编号则按照平衡机为全网最大号的方式，对网络节点进行编号；

Step2：设置行波波速c、故障支路在支路信息中的行索引fault_branch、故障位置fault_postion、故障节点编号fault_node、观测节点编号measure_node、电流行波幅值约束Y_threshold与电流行波到达时刻约束T_threshold；

其中：节点处的折反射系数根据节点处的接线情况计算得出，对三相交流电网故障电流行波数值仿真还需设置相模与零模交叉透射的折射系数与反射系数；Y_threshold为电流行波幅值的最小阈值，小于此阈值的电流行波停止折反射计算；T_threshold为电流行波入射时间的最大阈值，大于此阈值的电流行波停止折反射计算；

Step3：故障施加并对多回线支路进行等效，定义拓扑矩阵L，列写拓扑矩阵L；

Step4：定义传播时间矩阵T，并按式(4)求得T；

T＝L/c(4)

Step5：定义并构建电流行波过程向量Table，记录并存储电流行波；

Step6：提取观测节点处的所有入射、反射、投射行波，且反向行波幅值取相反数；

Step7：将提取出的行波按行波的到达时刻升序排序，同一到达时刻行波幅值累加，进行合并，并按到达时刻先后顺序进行叠加，形成波头到达时刻与幅值的数据对；

所述Step5向量Table构建过程为：

向量Table每行记录存储一个行波信息，包含电流行波在向量Table的序号id、电流行波的到达节点编号node_to、电流行波的射出节点编号node_from、电流行波的入射时刻t、电流行波的幅值Y、电流行波在支路的用时ΔT、电流行波为是否计算过的标志位lable，计算过标志位为1，未计算标志位为0；

Step5.1：向量Table初始化填入故障初始正向、反向行波信息；

Step5.2：向量Table中根据行波的标志位值判断是否存在未计算折射与反射的电流行波，存在，则至Step5.3，若不存在，则所有电流行波的折返射均计算完成，跳至Step6；

Step5.3：处理当前入射时刻最早且未计算折反射的行波入射记录，标记该行波已处理，按式(5)计算该电流行波到达节点的折射系数α与反射系数β；并根据该行波产生的折射与反射电流行波的node_to与node_from分别按式(6)计算折射电流行波与反射电流行波信息，将该行波产生的入射时刻小于T_threshold且幅值大于Y_threshold的折射行波或反射行波按照向量Table数据格式添入向量Table，并置添入行波的计算标志位为0；

式中，α_f是故障点处折射系数，β_f是反射系数，α_node是非故障点处折射系数，β_node是反射系数，Z是线路波阻抗，R_f是故障点处过渡电阻，num是节点处除进线外的出线数；

式中，Y_ref是产生的反射电流行波幅值，Y_trans是产生的折射电流行波幅值，ΔT是电流行波从节点node_from传播至节点node_to需要的时间；

Step5.4：返回Step5.2直至遍历向量Table。