[发明专利]一种抑制多机电力系统暂态频率下降率的单相重合时序整定方法

摘要

本发明涉及一种抑制多机电力系统暂态频率下降率的单相重合时序整定方法，属于电力系统稳定与控制技术领域。首先形成各序导纳矩阵，并对各序导纳矩阵求逆得到各序的阻抗矩阵；求得综合阻抗矩阵，对综合阻抗矩阵求逆得到综合导纳矩阵；根据综合导纳矩阵修改正序网络，从而得到扩展正序导纳矩阵；将扩展正序导纳矩阵写成发电机节点和负荷节点构成的电导分块矩阵和电纳分块矩阵，从而计算得到故障线路首、末端分别重合时的雅克比矩阵和同步功率系数矩阵；据此计算出两种重合时序下多机电力系统的暂态频率下降率，比较两种重合时序下计算出的暂态频率下降率，选取暂态频率下降率较小者对应的单相重合时序为优化的重合方案。 1

主权项

1.一种抑制多机电力系统暂态频率下降率的单相重合时序整定方法，其特征在于：当多机电力系统的交流输电线路发生单相接地故障时，首先形成各序导纳矩阵，并对各序导纳矩阵求逆得到各序的阻抗矩阵；采用双端口理论首先求得端口阻抗矩阵，进而求得综合阻抗矩阵，对综合阻抗矩阵求逆得到综合导纳矩阵；根据综合导纳矩阵修改正序网络，从而得到扩展正序导纳矩阵；将扩展正序导纳矩阵写成发电机节点和负荷节点构成的电导分块矩阵和电纳分块矩阵，从而计算得到故障线路首、末端分别重合时的雅克比矩阵和同步功率系数矩阵；据此计算出两种重合时序下多机电力系统的暂态频率下降率，比较两种重合时序下计算出的暂态频率下降率，选取暂态频率下降率较小者对应的单相重合时序为优化的重合方案；

具体步骤为：

(1)模拟线路首端投入单相重合闸；

1)形成正序、负序、零序导纳矩阵：

模拟线路首端投入单相重合闸，相当于发生了单相接地和单相末端断线的复故障，首先形成该复故障下正序、负序、零序导纳矩阵，记为Y₁、Y₂、Y₀；

形成导纳矩阵的方法如下：

导纳矩阵各行非对角元素中非零元素的个数等于对应节点所连的不接地支路数；导纳矩阵各对角元素，即各节点的自导纳Y_ii等于相应节点所连支路的导纳之和：

导纳矩阵各非对角元素的互导纳Y_ij就等于2个节点之间所连导纳的负值：Y_ij＝‑y_ij；式中，y_ij为节点i与节点j间所连支路的导纳；

2)求取正序、负序、零序阻抗矩阵：

对正序、负序、零序导纳矩阵Y₁、Y₂、Y₀求逆，如式(1)所示，得到正序、负序、零序阻抗矩阵，记为Z₁、Z₂、Z₀；

3)应用双端口理论求取端口阻抗：

①求取端口1和端口2的正序、负序、零序自阻抗和互阻抗；

若发生单相接地故障处对应的节点编号为m、n，n为大地0节点；单相末端断线故障处对应的节点编号为p、q；将节点编号为m、n对应的端口记作端口1；节点编号为p、q对应的端口记作端口2；

将步骤2)中计算出的三序阻抗矩阵中对应元素代入式(2)中，求得端口1和端口2的正序、负序、零序的自阻抗和互阻抗；

式中，Z₁₁₍₁₎、Z₂₂₍₁₎分别表示端口1和端口2的正序自阻抗；Z₁₂₍₁₎、Z₂₁₍₁₎分别表示端口1和端口2之间的正序互阻抗；Z₁₁₍₂₎、Z₂₂₍₂₎分别表示端口1和端口2的负序自阻抗；Z₁₂₍₂₎、Z₂₁₍₂₎分别表示端口1和端口2之间的负序互阻抗；Z₁₁₍₀₎、Z₂₂₍₀₎分别表示端口1和端口2的零序自阻抗；Z₁₂₍₀₎、Z₂₁₍₀₎分别表示端口1和端口2之间的零序互阻抗；Z_uv(1)(u＝m,n,p,q；v＝m,n,p,q)表示阻抗矩阵Z₁中第u行v列元素，Z_uv(2)(u＝m,n,p,q；v＝m,n,p,q)表示阻抗矩阵Z₂中第u行v列元素，Z_uv(0)(u＝m,n,p,q；v＝m,n,p,q)表示阻抗矩阵Z₀中第u行v列元素；

②求端口1和端口2的正序、负序、零序的端口阻抗矩阵：

由式(2)计算得到的各序阻抗，形成正序、负序、零序端口阻抗矩阵，分别记作Z₍₁₎、Z₍₂₎、Z₍₀₎，如式(3)所示；

4)求取综合阻抗矩阵Z_F：

①根据由式(2)计算得到的各序阻抗元素，列写负序、零序端口综合阻抗矩阵Z，如式(4)所示；

②将式(4)所示负序、零序端口综合阻抗矩阵Z代入式(5)计算回路阻抗阵Z_L；

式中，C^T为C的转置；Z_sl(s＝a,b；l＝a,b)，s＝l时，表示回路s的自阻抗；s≠l时，表示回路s和回路l之间的互阻抗；

③将式(5)按式(6)消去闭合回路c对应的阻抗元素，保留回路a和回路b的阻抗元素，得到综合阻抗矩阵Z_F，如式(7)所示；