[发明专利]考虑外网对地支路和灵敏度信息的等值三相短路计算方法

说明书

本发明公开了考虑外网对地支路和灵敏度信息的等值三相短路计算方法。首先输入全网基础数据，包括系统元件参数、拓扑结构和在正常运行条件下的潮流计算结果，进而基于灵敏度一致性等值方法构建等值网络，通过灵敏度加权方法推导对地支路导纳参数，并根据潮流、灵敏度和功率转移特性一致性求解其他参数。最后，将改进等值方法应用于三相短路计算中，使用节点阻抗法和叠加定理基于潮流结果计算内网在三相短路故障下的短路点电流、各节点短路电压和各支路短路电流。

技术领域

本发明属于电力系统暂态分析领域，具体涉及考虑外网等值的三相短路计算方法。

背景技术

随着互联电网的发展，系统短路电流水平持续攀升，严重威胁电网安全稳定运行，其中三相短路造成的危害最大。同时，互联子网之间相互作用日益增强，内网短路计算必须考虑互联外网的影响，但是电网分层分区运行管理的特点以及保护商业机密的需要导致内网无法获取外网数据，互联电网一体化短路分析难以实现，因此在对内网进行短路计算分析时，外网需要向内网提供精确的等值网络，在不涉密的同时提高内网短路计算的精度，保证系统的安全稳定运行。

在实际电网的计算分析中，通常采用基于戴维南等值的短路计算方法，但其一般适用于单边界情况。现有文献也考虑了REI等值法、改进Ward等值法在短路计算中的应用，上述方法虽适用于多边界情况，但均未合理保留外网对地支路元件和反映某些变量变化时系统内变量之间响应的灵敏度信息，造成节点阻抗矩阵求解的误差较大，难以保证短路计算结果的精度。因此，等值短路计算方法需要进一步保留外网对地支路和灵敏度信息以提高计算精度。针对此问题，现有文献提出了一种考虑元件类型全面性与灵敏度一致性的静态等值方法，有效保留了灵敏度信息，但其对地支路求取仍沿用Ward等值思路，将外网对地支路几乎全部集中在边界节点处，明显扩大了外网对地支路对内网的影响。现有文献在考虑潮流及灵敏度一致性的风电场静态等值研究中，通过灵敏度加权方法得到了单边界情况下的对地支路精确等值参数，但并未分析多边界情况如何求解等值对地支路。因此，如若综合上述等值方法应用于短路计算中，还需进一步考虑多边界对地支路的精确等值以保证短路计算的精度。

发明内容

本发明的目的是针对现有的等值三相短路计算方法的不足，提出一种考虑外网对地支路和灵敏度信息的等值三相短路计算方法。本文首先在灵敏度一致性等值方法的基础上改进多边界对地支路的等值，避免现有方法扩大对地支路作用的问题，在保证外网等值精度的基础上将改进后的等值方法应用于三相短路计算中，准确保留外网对内网的重要影响，提高了三相短路计算的精度。

实现本发明目的之技术方案是：考虑外网对地支路和灵敏度信息的等值三相短路计算方法。首先输入全网基础数据，包括系统元件参数、拓扑结构和在正常运行条件下的潮流计算结果，进而基于灵敏度一致性等值方法构建等值网络，通过灵敏度加权方法推导对地支路导纳参数，并根据潮流、灵敏度和功率转移特性一致性求解其他参数。最后，将改进等值方法应用于三相短路计算中，使用节点阻抗法和叠加定理基于潮流结果计算内网在三相短路故障下的短路点电流、各节点短路电压和各支路短路电流。所述方法的具体步骤如下：

(1)输入基础数据

输入互联电网基础数据，包括全网各类型元件参数(全部节点的对地导纳及连接负荷功率大小、全部线路的阻抗、对地电纳及其传输功率约束条件，全部变压器的阻抗、对地导纳、变比及其传输功率约束条件和全部发电机的出力大小及其出力约束条件等)、拓扑结构(节点连接关系及网络分区情况，等值前的互联电网分为外部网络E，边界节点B和内部网络I)和在正常运行条件下的潮流计算结果(节点导纳矩阵、节点电压矩阵与节点注入电流矩阵)。

(2)建立等值模型

完成数据输入工作之后，首先基于灵敏度一致性等值方法构建外部等值网络，通过灵敏度加权方法推导多边界等值对地支路导纳参数，再基于潮流、灵敏度和功率转移特性一致性求解其他等值参数。

1)建立等值网络