多次網絡操作快速修正節點阻抗矩陣中指定節點元素的方法

2023-10-16 23:30:14 2

專利名稱：多次網絡操作快速修正節點阻抗矩陣中指定節點元素的方法
技術領域：
本發明屬電力技術領域，具體涉及一種電力系統網絡操作快速修正節點阻抗矩陣 中指定節點元素的方法。
背景技術：
在電力系統分析計算中，如母線等值阻抗計算、短路容量計算，往往要考慮各種方 式下的計算，其常規檢修方式往往要考慮Ν-1、Ν-2或者變壓器檢修情況下Ν-1、Ν-2，在計算 支路母線等值阻抗計算時，往往還要考慮母線上除本支路外，其他支路都檢修。這些檢修 模式檢修支路數目由一條到多條不等。為了提高運算速度，往往以基礎方式節點阻抗矩陣 為基礎，採用支路追加法模擬支路的檢修，對全網的節點阻抗矩陣進行修正，如果是多次檢 修，則對節點阻抗矩陣根據上一次的檢修結果進行再次修正；最後，取出要計算母線的節點 所對應的節點等值阻抗中的元素即為要計算的等值。該方法要計算節點阻抗矩陣中的全部 元素，特別是多條支路檢修，則應多次計算，而最後要獲取的對象往往是母線的節點所對應 的節點阻抗矩陣的對角元素，造成大量不必要的計算；特別是要計算完大型電力網絡的全 部母線，其耗費的時間讓使用者往往難以忍受。

發明內容
本發明要解決的問題是提供一種多次網絡操作快速修正節點阻抗矩陣中指定節 點元素的方法，這種方法只需計算與計算對象相關的節點元素即可，從而可省去大量不必 要的計算，減少時間和人力的耗費。解決上述問題的技術方案是對於某一母線，有m條支路檢修，計算該母線等值阻 抗時，根據支路追加法，確定不同網絡操作情況下的節點阻抗矩陣中任一元素的修正，其特 徵在於，依次包含下述內容(1)、確定要計算母線的節點號；(2)、根據檢修支路和與檢修支路有互感的支路的節點號，分別增廣正序、零序需 要計算的節點號，並濾出其中相同的節點號；(3)、根據不同節點進行組合，確定要修正的元素，要修正的元素用集合A表示，根 據其對稱性，只計算第1維坐標小於等於第2維坐標的元素；(4)、逐條根據單條檢修支路，用修正公式對要計算的節點阻抗矩陣中元素進行修 正，進行修正時，除了最後一次的第m次修正外，前m-1次修正每次修正需要計算的元素都 是集合A中的全部元素，其中第一次是按檢修之前根據(3)確定的集合A中的全部元素進 行計算，以後每次對集合A中元素的計算都是以前一次修正的結果進行計算，最後的第m次 修正時，則只需要計算母線所對應節點的對角元素。本發明提出了節點阻抗矩陣中任一指定元素在不同檢修模式情況下的修正方法、 計算對象相關節點的確定方法和矩陣修正元素的確定方法等，本方法為算法的通用性，將
5相關節點進行了組合，得到要計算的元素，由於相關節點數目極少，大大減少了需要進行的 運算量，極大提高了運算速度。


圖1、本發明方法實施例計算機運行流程圖
具體實施例方式對於某一母線，有m條支路檢修，計算該母線，可以按如下方式確定相關節點與修 正元素參見圖1通過計算機運行的流程圖1、確定要計算母線的節點號；例如要計算的母線節點號為5 ；2、根據檢修支路、與檢修支路有互感的支路的節點號，得到需要增廣的正序、零序 矩陣需要計算的節點號(濾出其中相同的節點號)；例如，檢修支路1的節點號為(1，5)，檢修支路2的節點號為(3，5)，支路1為非互 感支路，支路2與支路8是互感支路，支路8的節點號為(7，9)，則對於正序，相關節點有(1，3，5)；對於零序，相關節點有(1,3,5,7,9)；3、根據不同節點進行組合，確定要修正的元素(用集合A表示)，考慮對稱性，只計 算第1維坐標小於等於第2維坐標的元素；根據該方法可確定要計算的正序節點阻抗矩陣中的元素，為了避免遺漏，根據組合，利用矩陣對稱 性，下標分別是(1，1)，(1,3), (1,5) ； (3，3)，(3,5) ； (5，5)要計算的零序節點阻抗矩陣中的元素下標分別是(1，1)，(1,3), (1,5), (1,7), (1,9) ； (3，3)，(3,5), (3,7), (3,9) ； (5，5)，(5,7), (5,9) ； (7，7)，(7,9) ； (9，9)；4、根據單條檢修支路修正節點阻抗矩陣中的元素，用修正公式對要計算的元素進 行修正，進行修正時，先判斷當下根據的檢修支路是否是最後一條檢修支路如果不是最後一條檢修支路，則對於第一條檢修支路，以檢修之前節點阻抗矩陣中的相關元素進行修正計算，修 改計算的對象是按第3步確定的集合A中的全部元素；對第一條以後的檢修支路，均以前一次修正的結果進行修正計算，修正計算的對 象是前一次修正結果得到的集合A中的全部元素；修正完畢後轉向根據下一單條檢修支路修正節點阻抗矩陣中的元素，修正方法與 之前所根據檢修支路的修正方法相同；如此循環，直至到根據最後第m條檢修支路之前的 第(m-1)條檢修支路；如果判斷當下修正根據的檢修支路是第m條最後一條檢修支路，則只需修正母線 所對應節點的對角元素；經上述計算修正，即可得到要計算的母線等值阻抗；當僅檢修一條支路時，只需要計算指定節點所對應的矩陣中的對角元素。上述方法中根據單條檢修支路修正節點阻抗矩陣中的元素所採用的修正公式 是
標註下列公式中上標」』的為原網絡中的各電氣量，
雙下標號表示阻抗矩陣中的行號和列號；
①．對於非互感支路的檢修(包括發電機、變壓器、非互感線路的檢修)，其計算公式
設原有網絡有n個節點，節點注入電流為I」』，各節點的電壓為U」』，節點阻抗矩陣為Z『0)，檢修支路i—j，其阻抗Z=「，非互感支路的檢修相當於在節點i和節點j 2__l'~L6_)Ju／一個阻抗Zij， 可知，Z『」一一÷Zl乙』為檢修支路i—j之後所對應的節點阻抗矩陣。
其中L表示列向量
T表示矩陣轉置
U÷」表示在節點i和j之I'~L6_)Ju支路後，節點i的電壓值
Uj(」表示在節點i和j之間追加支路後，節點j的電壓值
Z，j為檢修支路i-j的阻抗； Z、中的第m行元素為 Z、』中的第S列元素為 則檢修支路i—j所對應的節點阻抗矩陣中任一第m行，第s列元素為 由於不存在互感，其正、負、零序的節點阻抗元素修正方法相同，用(卜1)式即可完成。
②.對於互感支路的檢修，其計算公式正、負序網的修正可用公式(1-1)表示，下面研究零序網的修正。設被檢修的支路 i"j與網絡中的其它支路P_q間存在互感，互感支路的檢修可以通過追加互感連支的方法 來模擬。根據支路追加法，互感支路i_j檢修，零序節點阻抗矩陣的修正公式為

4中的第m行元素為
Zj中的第S列元素為
貝U，互感連支檢修後新網中任一第m行，第S列的元素為 =Z^. 1
公式中小寫的雙下標號表示阻抗矩陣中的行號和列號； L表示列向量； H參數由Z參數求出 Hljpq = ZjjpqZnpq
上標(-1)表不矩陣求逆 Z參數中各元素的含義
Zupq表示支路i_j與支路p_q間的互阻抗，若pq是多條支路時，則 Zum是一個行向量。 Zpq.pq表示其他支路p_q間的互阻抗t③.對單端切除互感連支正、負序網的修正可用公式(1-1)表示，下面研究零序網的修正。根據支路追加 法，零序網的節點阻抗矩陣修正公式
Y參數根據下式由Z參數求出
T表示矩陣轉置；
上標(一1)表示矩陣求逆。
④．對停電檢修互感連支
在檢修輸電線路時，通常將線路兩端做保護性接地，可以分兩步進行。先將停電檢修線路Zi—i．，1從原網中切除，然後再計算i』和j』接地後的電路狀態。
正，負序網的修正可用公式(卜1)表示，下面研究零序網的修正。根據支路追加法，零序網的節點阻抗矩陣修正公式
用式(卜3)修正後，繼續修正
其中上標(1)表示用公式(1-3)第一次修正後的結果
根據上述修正公式(1-1)1(1-2)1(1-3)1(1-4)可知檢修之後的節點阻抗矩陣中任一指定元素的計算，只與檢修之前的節點阻抗矩陣中的元素有關，當僅檢修一條支路時，僅需要計算指定節點所對應的矩陣中的對角元素，但當進行多條支路檢修時，要正確計算指定節點所對應等值，還與檢修支路所對應節點有關，即使是考慮N—l檢修模式，要完成對變壓器支路的模擬，也應是按多條檢修支路進行模擬。
本算法極大提高了運算速度。假設全網節點數為n，對於某一母線，m條支路檢修，傳統方法修正的元素為m*n2/2;假設相關節點數目為k，本方案需要修正的元素為 (m-l)*k2/2+l。對於大型電力網絡，k遠小於全網節點數η。以某一實際600節點的系統為 例，檢修模式為變壓器檢修條件下考慮N-I檢修，傳統方法計算完全網母線等值需要45分 鐘左右，該方法不到2分鐘便可計算完畢。
權利要求
多次網絡操作快速修正節點阻抗矩陣中指定節點元素的方法，對於某一母線，有m條支路檢修，計算該母線等值阻抗時，根據支路追加法，確定不同網絡操作情況下的節點阻抗矩陣中任一元素的修正，其特徵在於，依次包含下述內容(1)、確定要計算母線的節點號；(2)、根據檢修支路和與檢修支路有互感的支路的節點號，分別增廣正序、零序需要計算的節點號，並濾出其中相同的節點號；(3)、根據不同節點進行組合，確定要修正的元素，要修正的元素用集合A表示，根據其對稱性，只計算第1維坐標小於等於第2維坐標的元素；(4)、逐條根據單條檢修支路，用修正公式對要計算的節點阻抗矩陣中元素進行修正，進行修正時，除了最後一次的第m次修正外，前m 1次修正每次修正需要計算的元素都是集合A中的全部元素，其中第一次是按檢修之前根據(3)確定的集合A中的元素進行計算，以後每次對集合A中元素的計算都是以前一次修正的結果進行計算，最後一次的第m次修正時，則只需要計算母線所對應節點的對角元素。
2.根據權利要求1所述的多次網絡操作快速修正節點阻抗矩陣中指定節點元素的方 法，其特徵在於，對於非互感支路的檢修，根據單條檢修支路修正節點阻抗矩陣中的元素所採用的修正 公式是檢修支路i_j所對應的節點阻抗矩陣中任一第m行，第s列元素為其中 上標(°)表示該量為檢修之前原網絡中的電氣量元素； 雙下標號表示阻抗矩陣中的行號和列號； Zij為檢修支路i_j的阻抗；正、負、零序的節點阻抗元素修正方法均用(1-1)式完成。
3.根據權利要求1所述的多次網絡操作快速修正節點阻抗矩陣中指定節點元素的方 法，其特徵在於，對於互感支路的檢修，根據單條檢修支路修正節點阻抗矩陣中的元素所採用的修正公 式是設被檢修的支路i_j與網絡中的其它支路P_q間存在互感，正，負序網的修正用公式 (1-1)表示；零序網的修正公式是互感連支檢修後零序節點阻抗矩陣中新網中任一第m行，第s列的元素為 其中公式中小寫的雙下標號表示阻抗矩陣中的行號和列號； L表示列向量； H參數由Z參數求出 上標(-ι)表示矩陣求逆 Z參數中各元素的含義Zum表示支路i_j與支路p_q間的互阻抗，若pq是多條支路時，則Zi,pq是一個行向量。Zp,pq表示其他支路p_q間的互阻抗。
4.根據權利要求1所述的多次網絡操作快速修正節點阻抗矩陣中指定節點元素的方 法，其特徵在於，對單端切除互感連支，根據單條檢修支路修正節點阻抗矩陣中的元素所採用的修正公 式是正、負序網的修正用公式(1-1)表示； 單端切除互感連支後新網中零序節點阻抗矩陣中任一第m行，第S列的元素為 η表示全網節點數； Y參數根據下式由Z參數求出 τ表示矩陣轉置； 上標(-1)表示矩陣求逆。
5.根據權利要求1所述的多次網絡操作快速修正節點阻抗矩陣中指定節點元素的方法，其特徵在於，對停電檢修互感連支，根據單條檢修支路修正節點阻抗矩陣中的元素所採用的修正公 式是正、負序網的修正用公式(1-1)表示； 零序節點阻抗矩陣用式(1-3)修正後，繼續修正停電檢修互感連支後新網中第m行，第s列的元素為上標(1)表示用公式(1-3)修正後的結果。
全文摘要
多次網絡操作快速修正節點阻抗矩陣中指定節點元素的方法，用支路追加法，確定不同操作節點阻抗矩陣中任一元素的修正，包括確定要計算母線的節點；根據檢修支路得到需要增廣的正序、零序矩陣需計算的節點，根據不同節點進行組合，確定要修正元素的集合A，再根據單條檢修支路，用修正公式對要計算的元素進行修正，修正是以前一次修正的結果進行計算，修正需要計算的元素為集合A中的元素，最後一次修正時，只計算母線所對應節點的對角元素。本發明提出節點阻抗矩陣中任一指定元素在不同檢修模式的修正方法，計算對象相關節點的確定方法，矩陣修正元素的確定方法。為算法的通用性，將相關節點進行組合，得到要計算的元素，提高了運算速度。
文檔編號G06F19/00GK101894218SQ20101023726
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月22日 優先權日2010年7月22日
發明者仇向東, 劉志遠, 溫靖華, 王輝, 羅美玲, 龔仁敏 申請人:北京中恆博瑞數字電力科技有限公司;寧夏回族自治區電力公司