计及V/X接线牵引变压器的电力系统短路电流获取方法技术方案

本发明专利技术公开了计及V/X接线牵引变压器的电力系统短路电流获取方法，包括获取故障前节点注入电流，根据故障发生的位置获得故障发生后故障发生点的故障电流求得故障后节点注入电流，根据故障后节点注入电流获得故障后节点电压和支路电流。该方法基于对称分量法中的节点阻抗矩阵法，解决了现有技术无法对接入V/X接线牵引变压器的不对称电力系统进行短路电流分析的问题，只需在基于对称分量法中节点阻抗矩阵的短路分析程序中增加少许代码即可实现对不对称电力系统进行短路电流分析，编程实现简单，使集成本发明专利技术提供的方法的分析软件实现任意多重短路故障分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于交流输电系统的短路电流分析
，具体涉及计及V/X接线牵引变压器的电力系统电流获取方法。
技术介绍
继电保护装置在保证电力系统安全稳定的运行方面具有重要的作用。为了确保保护装置的正确动作，需要对保护装置进行正确地整定计算，而进行正确的短路电流求取是整定计算正确的前提。在电力系统短路电流分析中，由于对称分量法能够将三相耦合的电力系统分解成三相解耦的三序网络，大幅度地降低计算量，电力系统的短路电流分析一般采用对称分量法。电力系统通过牵引变压器给牵引供电系统供电，V/X接线牵引变压器是一种在我国得到广泛使用的牵引变压器，其结构三相不对称，接入电网中会使电网变为一种三相不对称系统，使基于对称分量法的短路电流获取方法无法使用。因此有必要对接入此种类型牵引变压器后的电力系统的短路电流获取方法进行研究，使之能用于现有的短路电流分析程序。
技术实现思路
针对以上缺陷本专利技术提供了计及V/X接线牵引变压器的电力系统短路电流获取方法，旨在解决由于V/X接线牵引变压器使电力系统结构不对称而导致对称分量法无法对该电力系统进行短路电流分析的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供的计及V/X接线牵引变压器的电力系统短路电流获取方法，本专利技术包括下述步骤：(1)根据节点所连节发电机的次暂态电势和次暂态电抗获得故障前电力系统s序节点注入电流列向量(2)根据故障u发生位置获得故障u发生后故障边界节点t的s序故障电流若故障u发生在系统侧，则根据复合序网法获得故障u发生后故障边界节点t的s序故障电流值若短路故障u发生在V/X接线牵引变器低压侧，则将V/X接线牵引变压器高压侧母线作为故障边界节点t，V/X接线牵引变压器作为过渡阻抗，根据故障类型及V/X接线牵引变压器结构列出边界条件方程组，并与故障边界节点处的端口方程组联立，求出故障u发生后故障边界节点t的s序故障电流值(3)根据步骤(1)中所述故障电力系统s序节点注入电流列向量和故障u发生后故障边界节点t的s序故障电流获得故障后的电力系统s序节点注入电流列向量(4)根据故障后的电力系统s序节点注入电流列向量和故障前电力系统s序节点阻抗矩阵获得故障后的电力系统s序节点电压列向量(5)根据故障后的电力系统s序节点电压列向量和故障前电力系统s序节点导纳矩阵获得位于节点k和节点m之间支路km的s序电流式中，为故障前电力系统s序节点导纳矩阵，为故障前电力系统s序节点阻抗矩阵，为故障前电力系统s序节点注入电流列向量，为故障u发生后故障边界节点t的s序故障电流，为故障后的电力系统s序节点注入电流列向量，故障后电力系统s序节点电压列向量，表示位于节点k和节点m之间支路km的s序电流，s＝1，2，0，且1表示正序，2表示负序，0表示零序。进一步地，在所述步骤(4)之前还包括如下步骤：不考虑V/X接线牵引变压器的导纳，根据电力系统结构获取故障前电力系统s序节点导纳矩阵对所述故障前电力系统s序节点导纳矩阵进行逆变换，得到故障前电力系统s序节点阻抗矩阵进一步地，在所述步骤(5)之后还包括如下步骤：根据公式将步骤(5)所求的故障后节点k和节点m之间支路km的s序注入电流转化为相分量下节点k和节点m之间支路km电流，根据公式将步骤(4)所求的故障后节点t的s序电压转化为相分量下故障后节点t电压；式中，为故障后节点k和节点m之间支路km的A相电流，为故障后节点k和节点m之间支路km的B相电流，为故障后节点k和节点m之间支路km的C相电流，故障后节点k和节点m之间支路km正序电流，故障后节点k和节点m之间支路km负序电流，故障后节点k和节点m之间支路km零序电流，为故障后故障节点t的A相电压，为故障后故障节点t的B相电压，为故障后故障节点t的C相电压，为故障后电力系统的正序电压列向量的第t行元素，为故障后电力系统的负序节点电压列向量的第t行元素，为故障后电力系统的零序节点电压列向量的第t行元素，1≤t≤n，n为节点数。进一步地，所述步骤(1)中所述故障前电力系统正序节点注入电流故障前电力系统负序节点注入电流故障前电力系统零序节点注入电流式中，表示故障前节点k的正序注入电流，表示k节点所连接的发电机的次暂态电势，X'k'd表示k节点所连接的发电机的次暂态电抗，1≤k≤n，n为节点数。进一步地，所述步骤(2)中当V/X接线牵引变压器低压侧双侧单分支短路时，根据边界条件方程组经过相序变换和端口方程组求出短路故障u发生后故障边界节点t处s序故障电流值方程式中，为故障u在故障边界节点t的s序故障电流，为故障u在故障边界节点t的w相故障电流，故障u在故障边界节点t的s序故障电压，为故障u在故障边界节点t的w相故障电压，Ztts为故障前电力系统s序节点导纳矩阵中第t行第t列元素，故障前故障边界节点t的正序电压，ZTS表示三绕组变压器低压侧T相接地短路或F相接地短路时高压侧的测量阻抗，ZTD表示三绕组变压器低压侧T相和F相同时接地短路或者T相和F相相间短路时高压侧的测量阻抗，s＝1，2，0，且1表示正序，2表示负序，0表示零序，w＝A，B，C，且A表示A相，B表示B相，C表示C相。进一步地，所述步骤(3)中根据公式得到故障后的电力系统s序节点注入电流列向量式中，为故障前电力系统s序节点注入电流列向量，为故障u发生后故障边界节点t的s序故障电流，为故障u发生后s序故障电流修正列向量，为第t个元素，且的其他元素均为零，nf为故障u的数量，为故障后的电力系统s序节点注入电流列向量，s＝1，2，0，且1表示正序，2表示负序，0表示零序，1≤t≤n，n为节点数。进一步地，所述步骤(4)中根据公式求出故障后的电力系统s序节点电压列向量式中，为故障后的电力系统s序节点注入电流列向量，为故障前电力系统s序节点阻抗矩阵，故障后电力系统s序节点电压列向量，s＝1，2，0，且1表示正序，2表示负序，0表示零序。进一步地，所述步骤(5)中根据公式求出故障后位于节点k和节点m之间支路km的s序电流式中，表示故障后位于节点k和节点m之间支路km的s序电流，表示故障后节点k的s序电压，表示故障后节点m的s序电压，表示故障前电力系统s序节点导纳矩阵的第k行第m列元素，为故障前电力系统s序节点导纳矩阵，s＝1，2，0，且1表示正序，2表示负序，0表示零序，1≤k≤n,1≤m≤n，n为节点数。通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，取得以下有益效果：(1)步骤(2)中求解故障点处故障电流电流时，除了考虑电力系统的系统侧发生故障外，还考虑V/X接线牵引变压器低压侧发生故障并根据V/X接线牵引变压器的结构进行获得V/X接线牵引变压器低压侧发生故障后的故障电流，解决了目前现有分析软件无法对接入V/X接线牵引变压器后的不对称电力系统的任意位置进行短路电流分析的技术问题，且本专利技术中提供的方法能够获得当系统的系统侧与阻抗匹配平衡牵引变压器低压侧同时发生故障后的故障电流。(2)本方法基于对称分量的节点阻抗矩阵电流分析方法，较于相分量法，计算量大大减少，效率得到提高，尤其是在进行大批量短路电流分析时速度快，占用内存小，在现有的对称分量法短路计算程序中集成该方法，只需增加简单程序即可实现，使得集成后的短路电流分析程序能够实现对有V\本文档来自技高网...

【技术保护点】
计及V/X接线牵引变压器的电力系统短路电流获取方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)根据节点所连节发电机的次暂态电势和次暂态电抗获得故障前电力系统s序节点注入电流列向量(2)根据故障u发生位置获得故障u发生后故障边界节点t的s序故障电流若故障u发生在系统侧，则根据复合序网法获得故障u发生后故障边界节点t的s序故障电流值若短路故障u发生在V/X接线牵引变器低压侧，则将V/X接线牵引变压器高压侧母线作为故障边界节点t，V/X接线牵引变压器作为过渡阻抗，根据故障类型及V/X接线牵引变压器结构列出边界条件方程组，并与故障边界节点t处的端口方程组联立，求出故障u发生后故障边界节点t的s序故障电流值(3)根据步骤(1)中所述故障前电力系统s序节点注入电流列向量和故障u发生后故障边界节点t的s序故障电流获得故障后的电力系统s序节点注入电流列向量(4)根据故障后的电力系统s序节点注入电流列向量和故障前电力系统s序节点阻抗矩阵获得故障后的电力系统s序节点电压列向量(5)根据故障后的电力系统s序节点电压列向量和故障前电力系统s序节点导纳矩阵获得位于节点k和节点m之间支路km的s序电流式中，为故障前电力系统s序节点导纳矩阵，为故障前电力系统s序节点阻抗矩阵，为故障前电力系统s序节点注入电流列向量，为故障u发生后故障边界节点t的s序故障电流，为故障后的电力系统s序节点注入电流列向量，故障后电力系统s序节点电压列向量，表示位于节点k和节点m之间支路km的s序电流，s＝1，2，0，且1表示正序，2表示负序，0表示零序。...

【技术特征摘要】
1.计及V/X接线牵引变压器的电力系统短路电流获取方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)根据节点所连节发电机的次暂态电势和次暂态电抗获得故障前电力系统s序节点注入电流列向量(2)根据故障u发生位置获得故障u发生后故障边界节点t的s序故障电流若故障u发生在系统侧，则根据复合序网法获得故障u发生后故障边界节点t的s序故障电流值若短路故障u发生在V/X接线牵引变器低压侧，则将V/X接线牵引变压器高压侧母线作为故障边界节点t，V/X接线牵引变压器作为过渡阻抗，根据故障类型及V/X接线牵引变压器结构列出边界条件方程组，并与故障边界节点t处的端口方程组联立，求出故障u发生后故障边界节点t的s序故障电流值(3)根据步骤(1)中所述故障前电力系统s序节点注入电流列向量和故障u发生后故障边界节点t的s序故障电流获得故障后的电力系统s序节点注入电流列向量(4)根据故障后的电力系统s序节点注入电流列向量和故障前电力系统s序节点阻抗矩阵获得故障后的电力系统s序节点电压列向量(5)根据故障后的电力系统s序节点电压列向量和故障前电力系统s序节点导纳矩阵获得位于节点k和节点m之间支路km的s序电流式中，为故障前电力系统s序节点导纳矩阵，为故障前电力系统s序节点阻抗矩阵，为故障前电力系统s序节点注入电流列向量，为故障u发生后故障边界节点t的s序故障电流，为故障后的电力系统s序节点注入电流列向量，故障后电力系统s序节点电压列向量，表示位于节点k和节点m之间支路km的s序电流，s＝1，2，0，且1表示正序，2表示负序，0表示零序。2.根据权利要求1中所述的电力系统短路电流获取方法，其特征在于，在所述步骤(4)之前还包括如下步骤：不考虑V/X接线牵引变压器的导纳，根据电力系统结构获取故障前电力系统s序节点导纳矩阵对所述故障前电力系统s序节点导纳矩阵进行逆变换，得到故障前电力系统s序节点阻抗矩阵3.根据权利要求1中所述的电力系统短路电流获取方法，其特征在于，在所述步骤(5)之后还包括如下步骤：根据公式将步骤(5)所求的故障后节点k和节点m之间支路km的s序注入电流转化为相分量下节点k和节点m之间支路km电流，根据公式将步骤(4)所求的故障后节点t的s序电压转化为相分量下故障后节点t电压；式中，为故障后节点k和节点m之间支路km的A相电流，为故障后节点k和节点m之间支路km的B相电流，为故障后节点k和节点m之间支路km的C相电流，故障后节点k和节点m之间支路km正序电流，故障后节点k和节点m之间支路km负序电流，故障后节点k和节点m之间支路km零序电流，为故障后故障节点t的A相电压，为故障后故障节点t的B相电压，为故障后故障节点t的C相电压，为故障后电力系统的正序电压列向量的第t行元素，为故障后电力系统的负序节点电压列向量的第t...

【专利技术属性】
技术研发人员：李一泉，陈博，杨韵，李银红，王峰，陈金富，陈志光，曾耿晖，朱峥，张葆红，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力调度控制中心，华中科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44