[发明专利]考虑联络变压器变比的概率短路灵敏度计算方法

摘要

本发明公开了一种考虑联络变压器变比的概率短路灵敏度计算方法，包括：1获取原始数据；2电力系统正常运行的灵敏度分析，计算电力系统正常运行下电压幅值、电压相角和电流幅值对联络变压器变比的灵敏度；3电力系统短路故障的灵敏度分析，计算各序网络中电压电流幅值对联络变压器变比的灵敏度；4考虑短路不确定因素的概率，计算各序网络中电压电流幅值的期望值对确定联络变压器变比的灵敏度。本发明能更全面的考虑电力系统中支路短路不确定因素的影响，量化调整联络变压器变比对电力系统短路故障后电压电流影响，有效调整联络变压器变比，从而更加有利于提高电力系统供电可靠性。

主权项

1.一种考虑联络变压器变比的概率短路灵敏度计算方法，是应用于由N个节点、M个支路及若干个联络变压器构成的电力系统中，将所述N个节点记为{t₁,t₂,…,t_n,…,t_N}，t_n表示第n个节点，1≤n≤N；M个支路记为{L₁,L₂,…,L_m,…,L_M}，L_m表示第m个支路，1≤m≤M；令第m个支路L_m上的联络变压器记为K_m；若K_m＝0表示第m个支路L_m上没有联络变压器；若K_m＝1表示第m个支路L_m上有联络变压器；定义f_i表示第i类短路，其中，f₁表示三相短路、f₂表示单相短路接地、f₃表示两相短路接地和f₄表示两相相间短路；1≤i≤4；定义F_j表示第j相为短路特殊相，其中，F₁表示A相为短路特殊相、F₂表示B相为短路特殊相、F₃表示C相为短路特殊相；1≤j≤3；其特征是：所述概率短路灵敏度计算方法是按如下步骤进行：步骤1、获取原始数据：从所述电力系统中获取第n个节点t_n上的节点数据和第m个支路L_m上的支路数据，从而获取所有节点上的节点数据和所有支路上的支路数据；所述第n个节点t_n上的节点数据包括：第n个节点t_n的电压幅值V_n、第n个节点t_n的电压相角θ_n；所述第m个支路L_m上的支路数据包括：第m个支路L_m的阻抗Z_m；第m个支路L_m上的电纳C_m；第m个支路L_m的故障率λ_m；第m个支路L_m的修复率μ_m；第m个支路L_m上联络变压器K_m的变比k_m；步骤2、电力系统正常运行的灵敏度分析步骤2.1、对所述电力系统进行潮流计算，获得所述电力系统的雅克比矩阵J和N个节点的电压幅值、电压相角；步骤2.2、利用式(1)获得所述电力系统正常运行下第n个节点t_n的电压相角θ_n对所述第m个支路L_m联络变压器K_m的变比k_m的灵敏度式(1)中，ΔP_n1表示第n1个节点t_n1的有功功率损耗；1≤n1≤N1，N1表示PV节点和PQ节点的总数；ΔQ_n2表示第n2个节点t_n2的无功功率损耗；1≤n2≤N2，N2表示PQ节点的总数；步骤2.2、利用式(2)获得所述电力系统正常运行下第n个节点t_n的电压幅值V_n对所述第m个支路L_m上联络变压器K_m的变比k_m的灵敏度步骤2.3、利用式(3)获得所述电力系统正常运行下第m个支路L_m的电流幅值I_m对所述第m个支路L_m上联络变压器K_m的变比k_m的灵敏度式(3)中，a和b表示第m个支路L_m的两个节点的序号，G_ab和B_ab分别为所述电力系统的网络节点导纳矩阵中第a行第b列导纳的实部和虚部；G_m和B_m分别为所述第m个支路L_m上联络变压器K_m导纳的实部和虚部；并有：式(4)中，real(I_m)和imag(I_m)分别表示第m个支路L_m的电流幅值I_m的实部和虚部；并有：式(5)中，V_a和V_b分别为潮流计算后第a个节点t_a和第b个节点t_b的电压幅值；θ_a和θ_b分别为潮流计算后第a个节点t_a和第b个节点t_b的电压相角；步骤3、电力系统线路发生短路故障的灵敏度分析步骤3.1、采用解析法和蒙特卡罗抽样算法获得短路不确定因素；所述不确定因素包括：发生短路的支路、支路短路点的位置、短路的类型和短路特殊相；步骤3.2、假设第g个支路L_g发生W次短路故障，则基于对称分量法计算所述第g个支路L_g发生第w次短路故障而形成h序网络中的第n个节点t_n的向量形式电压和第m个支路L_m的向量形式电流；从而获得所述电力系统中第g个支路L_g发生W次短路故障下h序网络中的N个节点的向量形式电压和M个支路的向量形式电流；其中，h＝1,2,0分别为正序、负序和零序；步骤3.3、初始化g＝1；步骤3.4、初始化w＝1；步骤3.5、利用式(6)获得所述第g个支路L_g发生第w次短路故障下h序网络中第n个节点t_n的电压幅值对所述第m个支路L_m上联络变压器K_m的变比k_m的灵敏度并记录：式(6)中，p和q表示第g个支路L_g的两个节点的序号；并有：式(7)中，和分别表示第g个支路L_g发生第w次短路故障下h序网络中第n个节点t_n的电压幅值的实部和虚部；并有：式(8)中，V_n、V_p和V_q分别为潮流计算后第n个节点t_n、第p个节点t_p和第q个节点t_q的电压幅值；θ_n、θ_p、θ_q分别为潮流计算后第n个节点t_n、第p个节点t_p和第q个节点t_q的电压相角；l_w表示发生第w次短路故障时，短路点的位置到第g个支路L_g首端的距离的百分比；系数表示所述电力系统发生第i类短路f_i的短路阻抗；α_h和β_h分别表示所述h序网络的变量t_h的实部和虚部；并有：式(9)中，z_f表示所述电力系统的短路点接地过渡阻抗；Z_ff1、Z_ff2和Z_ff0分别表示所述h序网络中正序、负序和零序的短路点自阻抗；式(10)中，表示所述第i类短路f_i的短路阻抗的共轭；Z_h(n)表示所述电力系统h序网络中第n个节点t_n的节点阻抗矩阵元素；表示第g个支路L_g发生第w次短路故障时与所述短路类型f_i相关的系数；表示第g个支路L_g发生第w次短路故障与所述短路特殊相F_j相关的系数；并有：当h＝1时，当h＝2时，当h＝0时，式(12)、式(13)中，e^r120o和e^r240o表示旋转因子；其中步骤3.6、利用式(14)、式(15)获得所述第g个支路L_g发生第w次短路故障下h序网络中第n个节点t_n的电压相角对所述第m个支路L_m上联络变压器K_m的变比k_m的灵敏度步骤3.7、利用式(16)至式(18)获得所述电力系统第g个支路L_g发生第w次短路故障下h序网络中第m个支路L_m的电流幅值对所述第m个支路L_m上联络变压器K_m的变比k_m的灵敏度并记录：式(18)中，G_hab和B_hab分别为所述电力系统中发生短路故障后h序网络的节点导纳矩阵中第a行第b列导纳的实部和虚部；步骤4、获得所述电力系统中支路发生短路故障时h序网络中电压幅值、电流幅值的期望值对所述第m个支路L_m上联络变压器K_m的变比k_m的灵敏度；步骤4.1、将w+1赋值给w；并判断w≤W是否成立，若成立，则返回步骤3.5重新开始计算；否则进入步骤4.2；步骤4.2、利用式(19)获得所述电力系统中第m个支路L_m故障和运行的概率p(L_m)；式(19)中，L_m＝0表示所述电力系统中第m个支路L_m发生故障；L_m＝1表示所述电力系统中第m个支路L_m正常运行；步骤4.3、利用式(20)获得所述第g个支路L_g发生W次短路故障下h序网络中第n个节点t_n的电压幅值的期望值对所述第m个支路L_m上联络变压器K_m的变比k_m的灵敏度并记录：步骤4.4、利用式(21)获得所述第g个支路L_g发生W次短路故障下h序网络中第m个支路L_m的电流幅值的期望值对所述第m个支路L_m上联络变压器K_m的变比k_m的灵敏度并记录：步骤4.5、将g+1赋值给g；判断g≤M是否成立，若成立，则返回步骤3.4重新开始计算；否则进入步骤4.6；步骤4.6、利用式(22)获得所述电力系统中M个支路发生短路故障下h序网络中第n个节点t_n的电压幅值的期望值EV_h(n)对所述第m个支路L_m上联络变压器K_m的变比k_m的灵敏度步骤4.7、利用式(23)获得获得所述电力系统中M个支路发生短路故障下h序网络中第m个支路L_m的电流幅值的期望值EI_h(m)对所述第m个支路L_m上联络变压器K_m的变比k_m的灵敏度以所述灵敏度和作为概率短路灵敏度计算的结果。