考慮動態負荷下的電力系統短路電流衰減計算方法
2023-09-10 05:58:40 3
專利名稱：考慮動態負荷下的電力系統短路電流衰減計算方法
技術領域：
本發明涉及一種短路電流計算方法，特別涉及一種考慮動態負荷下的電力系統短路電流衰減計算方法。
背景技術：
短路是電力系統的嚴重故障。電力系統短路電流中包含短路電流周期分量和非周 期分量。一般意義上的短路電流計算(短路電流實用計算)主要是指短路電流周期分量計算，本說明的短路電流計算也指短路電流周期分量的計算。根據目前的短路電流計算標準，對於輸電網的短路電流計算，可以不考慮負荷的動態特性，即將負荷等效成恆阻抗、恆功率或恆電流的靜態模型，國內電力行業採用的常規短路電流計算在基於潮流計算時即將負荷等效為上述靜態模型。然而，對於負荷的不同處理方式，可能會導致不同的短路電流計算結論和短路電流超標判斷。特別地，對於大負荷中心的輸電網進行短路電流計算時，當故障切除時間較短時，動態負荷對三相短路電流周期分量的影響較大，值得考慮。有研究表明，如果在仿真計算時忽略負荷的動態特性，一旦發生短路故障，現場的故障錄波值比仿真計算值明顯偏大，這樣就給電力系統的安全運行帶來隱患。同時，國內電力行業的常規短路電流計算只能計算短路瞬間短路電流的周期分量，不能計算短路電流周期分量的衰減情況，事實上，短路電流在斷路器跳閘前是存在一定程度衰減的。因此，斷路器開斷時短路電流是否已衰減到常規短路電流計算所得結果，需要在考慮負荷動態特性的同時計及短路電流衰減進行計算。
發明內容
本發明是針對電力系統常規短路電流計算不考慮動態負荷、不考慮短路電流的衰減，給電力系統帶來很大的安全隱患的問題，提出了一種考慮動態負荷下的電力系統短路電流衰減計算方法，該方法基於發電機和電動機磁鏈(電勢)不突變原理，根據動態負荷無功需求對動態和靜態負荷進行恰當分配，通過列寫電路方程(線性代數方程組)，根據電勢的衰減求解得到考慮負荷動態特性的短路電流衰減情況，使計算結果更加接近實際情況。本發明的技術方案為一種考慮動態負荷下的電力系統短路電流衰減計算方法，具體包括如下步驟
1)在已知潮流分布的情況下對動態和靜態負荷進行分配，假定母線的負荷功率是巧+J&,有功部分A，按照靜態有功負荷與動態有功負荷的比例分力 '和八即-pO +P = Pi ;無功部分，先根據母線電壓V及動態有功負荷P確定動態負荷需要的無功Q，即Q=f(p，V)，然後總的無功負荷減去動態負荷需要的無功Q後剩餘部分即為靜態負荷的無功Qn，即β。= Qi ~ Q ;
2)動態負荷無功需求計算，設定電力系統中的動態負荷電動機作為動態負荷模型，根據已知負荷節點的端電壓V，分配給動態負荷的有功功率P，設定電動機等值電路計算動態負荷無功功率Q，動態負荷為/；
3)設定電力系統中的動態負荷電動機參數換算，為了計算電動機短路反饋電流的衰減，根據設定電動機等值電路計算電動機的動態參數，包括穩態電抗X、暫態電抗及暫態時間常數m
4)對預設故障點，根據磁鏈(電勢)不突變原理進行發電機和電動機電勢的衰減計算，即當t=0時，電動機短路後暫態電勢的衰減初始值等於電動機短路前瞬間暫態電勢，發電機短路後d、q軸次暫態電勢等於發電機短路前瞬間d、q軸次暫態電勢；5)編程解網絡方程(即節點導納矩陣)，根據發電機和電動機電勢的衰減得到短路後各時刻短路電流周期分量的衰減情況。所述步驟4)中對於單鼠籠感應電動機，短路後暫態電勢的衰減計算公式為
權利要求
1.一種考慮動態負荷下的電力系統短路電流衰減計算方法，其特徵在於，具體包括如下步驟 1)在已知潮流分布的情況下對動態和靜態負荷進行分配，假定母線的負荷功率是A +JQz,有功部分Λ；，按照靜態有功負荷與動態有功負荷的比例分為巧和八即P。+P = Pl ;無功部分，先根據母線電壓V及動態有功負荷P確定動態負荷需要的無功Q，即Q=f(p，V)，然後總的無功負荷減去動態負荷需要的無功Q後剩餘部分即為靜態負荷的無功β。，即β1。= βχ _ δ ; 2)動態負荷無功需求計算，設定電力系統中的動態負荷電動機作為動態負荷模型，根據已知負荷節點的端電壓V，分配給動態負荷的有功功率P，設定電動機等值電路計算動態負荷無功功率Q,動態負荷為/ 3)設定電力系統中的動態負荷電動機參數換算，為了計算電動機短路反饋電流的衰減，根據設定電動機等值電路計算電動機的動態參數，包括穩態電抗X、暫態電抗及暫態時間常數G; 4)對預設故障點，根據磁鏈(電勢)不突變原理進行發電機和電動機磁鏈(電勢)的衰減初始值計算，即當t=0時，電動機短路後暫態電勢等於電動機短路前瞬間暫態電勢，發電機短路後d、q軸次暫態電勢分別等於發電機短路前瞬間d、q軸次暫態電勢； 5)編程解網絡方程(即節點導納矩陣)，根據發電機和電動機電勢的衰減得到短路後各時刻短路電流周期分量的衰減情況。
2.根據權利要求I所述考慮動態負荷下的電力系統短路電流衰減計算方法，其特徵在於，所述步驟4)中對於單鼠籠感應電動機，短路後暫態電勢的衰減計算公式為
3.根據權利要求I所述考慮動態負荷下的電力系統短路電流衰減計算方法，其特徵在於，所述步驟5)當短路點與發電機或電動機直接相連時，電動機反饋的短路電流周期分量的衰減公式如下
全文摘要
本發明涉及一種考慮動態負荷的電力系統短路電流衰減計算方法，根據動態負荷無功需求對動態和靜態負荷進行恰當分配，根據發電機和電動機磁鏈(電勢)不突變原理進行發電機和電動機電勢的衰減計算，以發電機和電動機短路前瞬間的磁鏈(電勢)作為磁鏈衰減計算的初始值，通過列寫電路方程(線性代數方程組)，根據磁鏈(電勢)的衰減求解得到考慮負荷動態特性的短路電流衰減情況。此計算方法能夠用於考慮動態負荷的電力系統短路電流衰減特性研究，並且考慮動態負荷後較未考慮動態負荷時所得計算結果更符合電網實際短路電流情況。
文檔編號G01R19/00GK102944720SQ201210474449
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月21日 優先權日2012年11月21日
發明者曹煒, 戈睛天, 李萬信, 杜洋 申請人:上海電力學院