[发明专利]一种复杂交流电网故障电流行波数值仿真方法

说明书

本发明涉及一种复杂交流电网故障电流行波数值仿真方法，属于电力系统仿真分析计算技术领域。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。

技术领域

本发明涉及一种复杂交流电网故障电流行波数值仿真方法，属于电力系统仿真分析计算技术领域。

背景技术

电力系统在运行过程中发生故障或必要操作，伴随出现过电压的情况，通常需要快速的计算暂态过程，特别需要较精确的计算线路上的暂态过程即线路上的行波传播过程，以便对电力设备绝缘水平进行合理检验。随着电力需求的增长，多回线路所占比例增大，电网拓扑结构愈发复杂，电网规模日益庞大，对电力系统暂态过电压的快速计算提出了更高的要求。

对于复杂网络行波过程的快速仿真实现，目前主流方法普遍是系统的现场实测、应用暂态网络分析仪(TNA)的物理模拟和计算机数值仿真。现场实测往往对电力系统的正常运行和电气设备带来危害；采取物理模拟的方法受电力系统规模限制。通常常规的计算机数值仿真是先在仿真软件中建立各元件的模型进一步依次连接为目标网络的拓扑，建立数字仿真模型。这种方法随着仿真采样精度要求的提高，仿真所需时间变长，限制了网络规模扩大，严重影响了仿真计算的效率。因此如何提高复杂网络拓扑的生成效率对于进一步提高仿真计算效能就显得十分必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种复杂交流电网故障电流行波数值仿真方法，用以解决仿真软件搭建模型所需时间较长、高采样精度时仿真时间过长，计算效率偏低的问题。

本发明的技术方案是：一种复杂交流电网故障电流行波数值仿真方法，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。

网络节点包含：节点名、节点电压等级。

路信息包含：支路起点、终点、支路的回路号circuit_id和支路全长L_length(km)。

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(百分数)、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。