[发明专利]一种短路电流计算方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种短路电流计算方法及系统，特别是关于一种在电气行业领域使用的基于节点法的短路电流计算方法及系统。

背景技术

目前，国内实用计算法短路电流的计算过程如下：1)计算各个设备的阻抗标幺值；一般情况正序阻抗和负序阻抗通过固定公式计算获得，但是对线路和电缆来说，根据实际的环境条件，才能判断出零序阻抗；2)设计人员绘制正序网络图、负序网络图、零序网络图，确定各个电压设备的阻抗标幺值；3)进行网络结构图变换，通过各个双绕组、三绕组、自耦、非自耦变压器的接线形式，以及系统电源、发电机、电动机在网络中连接的情况；4)手动计算最为复杂的星角变换的过程，当网络结构相对复杂时，针对不同位置短路，相同设备与其他设备的连接关系可能会发生变化，需要分别进行不同类型的星角变换：(1)对当前网络图的连接情况进行判断，决定采用哪种类型的变换方式；(2)进行一次网络化简后，跟其他部分进行连接，再次进行判断，再一次进行化简；(3)最终化简到短路位置处各个电源支路并联的电路，计算出总阻抗值，再计算总电流；5)每个短路点位置，需要计算不同短路时间短路电流有效值；6)对电动机单独进行反馈电流的计算；水轮汽轮发电机利用运行曲线图，手动线性插值计算该电源支路的电流。

上述计算方法是无法计算各电源支路的电流和变压器中性点接地的入地电流，最终获取的结果，需要不同短路位置、不同短路时间的三相、单相、两相、两相对地的短路电流有效值，生成几十页的计算书。整个计算过程复杂，容易出错。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种短路电流计算方法及系统，其能够快速、准确地生成计算结果表及计算书。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种短路电流计算方法，其特征在于，它包括以下步骤：根据预先设置的电压系统模型图，计算各电压设备的阻抗标幺值，并生成正序网络图、负序网络图和零序网络图；根据正序网络图、负序网络图和零序网络图的连接关系，将每个短路点位置处对应的电源网络图化简为各电源支路并联的等效电路；其中，每个短路点位置根据预先设置的电压系统模型图确定；根据短路点的各电源支路并联的等效电路，计算该短路点的各电源支路的电流，再叠加计算得到该短路点的短路电流有效值；根据各个短路点的短路电流有效值和预设的标幺值、电流以及非周期分量的计算公式，得到冲击电流、全电流和非周期分量的结果，最后生成计算书及计算结果表。

优选地，所述电压系统模型图根据已有电压系统中电压设备之间的连接关系建立。

优选地，所述计算各电压设备的阻抗标幺值，并生成正序网络图、负序网络图、零序网络图的具体步骤如下：根据预设的电抗标幺值和有名值变换公式，得到各电压设备的阻抗标幺值；根据预设的网络变换方法，将电压系统模型图转换成正序网络图、负序网络图、零序网络图。

优选地，如果短路点位置处有零序电流经过，则产生零序网络图。

优选地，所述每个短路点位置处对应的复杂电源网络图化简为各电源支路并联的等效电路的具体步骤如下：选取一个零序网络图中的短路点，提取该短路点的正序网络图、负序网络图和零序网络图的连接关系；利用导纳矩阵的方法进行星角变换，得到化简后的各电源支路；若该零序网络图中每个短路点对应的复杂电源网络图都化简完成，则将相同短路点的电源支路进行并联，得到该短路点的各电源支路并联的等效电路。

优选地，所述短路点的短路电流有效值I″_d为：

I″_d＝I″_d1+I″_d2+…+I″_dn，

式中，I″_dn为第n个电源支路的电流。

优选地，所述短路点的短路电流有效值I″_d的计算方法如下：根据各电源支路电流分布系数法的规则，以及不对称短路类型的比例系数m⁽ⁿ⁾和附加电抗得到正序网络图中各电源支路的电流分布系数c₁，c₂,…,c_n；

式中，x_1∑表示正序网的总阻合电抗；x₁，x₂,……,x_(n-1)表示各等效有限容量电源到短路点的电抗；x_n表示无限大容量电源到短路点的电抗；根据各电源支路的电流分布系数，得到各电源支路的转移电抗根据各电源支路的转移电抗，得到各电源支路到短路点的计算电抗