一种计算各变电站感应电动机提供短路电流的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种计算各变电站感应电动机提供短路电流的方法及系统：确定目标区域中包括不同比例的多种类型感应电动机多个配电网场景；分别建立与每个配电网场景下的配电网详细电磁暂态仿真模型和配电网等效电磁暂态仿真模型；通过调整所述配电网等效电磁暂态仿真模型的参数及比例，使得每个配电网场景下的配电网详细电磁暂态仿真模型和配电网等效电磁暂态仿真模型提供的短路电流波形相匹配，获取每个场景下匹配后的所述配电网等效电磁暂态仿真模型的参数及比例；基于变电站中负荷的构成，将变电站与多个配电网场景中的一个相对应；基于与变电站相对应的配电网场景的匹配后的所述配电网等效电磁暂态仿真模型的参数及比例，计算变电站的短路电流。计算变电站的短路电流。计算变电站的短路电流。

【技术实现步骤摘要】
一种计算各变电站感应电动机提供短路电流的方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统规划及运行
，更具体地，涉及一种计算各变电站感应电动机提供短路电流的方法及系统。

技术介绍

[0002]在电力系统规划设计和运行控制中，进行系统设备容量参数选择、保护装置定值设置及运行方式安排，均需要进行短路电流计算。短路电流计算结果对系统的安全性和经济性的协调具有重大影响。若计算结果偏大，需要选择较大容量的开关电器设备，增加投资，还可能会使得较多站点短路水平评价结果超标，增加额外限流措施投资的同时，还可能会降低系统运行可靠性。若计算结果偏小，虽然会节省一次设备投资，但是断路器设备可能会面临遮断能力不足，影响设备与系统的安全。
[0003]随着电网的发展，各负荷中心地区电网短路电流偏高呈全局化发展态势。长期以来不同决策部门之间存在短路电流计算边界不一致问题，而不同计算边界条件，其计算结果差异较大，造成决策困难。其中，如何考虑负荷中配电网感应电动机为主要边界条件之一。感应电动机在系统短路时会反馈短路电流，不同地区配电网中感应电动机负荷比例差异较大，且感应电动机类型不同、接入电压等级不同，其对对短路电流贡献特性差异显著。而配电网节点数与支路数海量，对配电网进行全电压等级建模几乎是不可能的。我国电力系统规划运行部门对主干电网进行计算分析时，通常将负荷等效到110千伏母线。电网短路电流计算基于机电暂态仿真数据及模型，对于感应电动机的考虑一般分为两种，一是按照感应电动机的加和比例考虑感应电动机的贡献，二是不考虑感应电动机，留有一定裕度。目前主要的短路电流计算关于感应电动机考虑的两种方式均不能准确提现其对短路电流的贡献。对于第一种，按照配电网感应电动机的加和考虑感应电动机对短路电流的贡献方式，其短路计算结果偏大；对于第二种，不考虑感应电动机贡献，计算短路电流时留有一定裕度，该裕度没有统一标准，难以准确把握，不便于工程实际应用。
[0004]现有技术存在一种在不改变短路电流基本算法与机电暂态基础数据结构的基础上，通过改变感应电动机占总负荷的比例，较准确计算区域(省、市级)电网的短路电流水平的方法。现有技术首次提出了准确模拟配电网感应电动机对主电网提供短路电流的方法，但整体建模方法是研究区域内，配电网感应电动机负荷采用同一模型、参数、比例，对于具体变电站，其感应电动机负荷提供的短路电流不能精确模拟，另外，现有技术中短路电流模型是基于配电网结构为110/10kV变电结构，未考虑实际电网中存在110/35/10kV配电网供电结构。如何构建能够反映多种配电网结构的模型，精确模拟配电网变电站级感应电动机提供的短路电流，仍然需要进行深入研究。
[0005]因此，需要一种技术，以实现对各变电站感应电动机提供短路电流的计算。

技术实现思路

[0006]本专利技术技术方案提供一种计算各变电站感应电动机提供短路电流的方法及系统，
以解决如何对计算各变电站感应电动机提供短路电流的问题。
[0007]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种计算各变电站感应电动机提供短路电流的方法，所述方法包括：
[0008]确定目标区域中包括不同比例的多种类型感应电动机的多个配电网场景；
[0009]分别建立与每个配电网场景下的配电网详细电磁暂态仿真模型和配电网等效电磁暂态仿真模型；
[0010]通过调整所述配电网等效电磁暂态仿真模型的参数及比例，使得每个配电网场景下的配电网详细电磁暂态仿真模型和配电网等效电磁暂态仿真模型相匹配，获取每个场景下匹配后的所述配电网等效电磁暂态仿真模型的参数及比例；
[0011]基于变电站中负荷的构成，将变电站与多个配电网场景中的一个相对应；
[0012]基于与变电站相对应的配电网场景的匹配后的所述配电网等效电磁暂态仿真模型的参数及比例，计算变电站的短路电流。
[0013]优选地，所述通过调整所述配电网等效电磁暂态仿真模型的参数及比例，使得每个配电网场景下的配电网详细电磁暂态仿真模型和配电网等效电磁暂态仿真模型相匹配，包括：
[0014]获取所述配电网详细电磁暂态仿真模型的第一短路电流波形和所述配电网等效电磁暂态仿真模型的第二短路电流波形；
[0015]调整所述配电网等效电磁暂态仿真模型的参数及比例，当所述第一短路电流波形与所述第二短路电流波形的重合率大于预设的重合率阈值时，则配电网详细电磁暂态仿真模型和配电网等效电磁暂态仿真模型相匹配。
[0016]优选地，
[0017]通过调整感应电动机比例调整所述第二短路电流波形的短路电流峰值；
[0018]通过调整感应电动机的定子电阻调整所述第二短路电流波形的短路电流直流分量的衰减速度；
[0019]通过调整感应电动机的转子电阻调整所述第二短路电流波形的短路电流交流分量的衰减速度。
[0020]优选地，所述使得每个配电网场景下的配电网详细电磁暂态仿真模型和配电网等效电磁暂态仿真模型提供的短路电流波形相匹配，
[0021]其理论基础如式(1)所示。
[0022][0023]式中，为配电网场景下的配电网详细电磁暂态仿真模型提供的短路电流，其中，n
M
为配网实际感应电动机台数，I”ki
为第i台感应电动机提供的短路电流周期分量初始有效值，T'
i
为第i台感应电动机提供短路电流交流分量的衰减时间常数，T
ai
为第i台感应电动机提供短路电流直流分量衰减时间常数；t为短路故障发生后时间；
[0024]i(t)为配电网等效电磁暂态仿真模型提供的短路电流，其中，I”k
为等效感应电动机提供短路电流周期分量初始有效值，T'为交流分量衰减时间常数，T
a
为直流分量衰减时间常数，ω为电力系统的角速度。
[0025]从理论上讲，也总可通过动态等值的方法，得到合适的等效感应电动机的比例，定子电阻、转子电阻，使得等效模型提供短路电流的波形与实际配网感应电动机提供短路电流波形一致。
[0026]优选地，不同类型感应电动机包括：中压工业感应电动机比例、低压工业感应电动机和低压商业感应电动机。
[0027]优选地，所述配电网场景的电压等级包括：110kV、35kV、10kV。
[0028]基于本专利技术的另一方面，本专利技术提供一种计算各变电站感应电动机提供短路电流的系统，所述系统包括：
[0029]初始单元，用于确定目标区域中包括不同比例的多种类型感应电动机的多个配电网场景；
[0030]建立单元，用于分别建立与每个配电网场景下的配电网详细电磁暂态仿真模型和配电网等效电磁暂态仿真模型；
[0031]调整单元，用于通过调整所述配电网等效电磁暂态仿真模型的参数及比例，使得每个配电网场景下的配电网详细电磁暂态仿真模型和配电网等效电磁暂态仿真模型相匹配，获取每个场景下匹配后的所述配电网等效电磁暂态仿真模型的参数及比例；
[0032]匹配单元，用于基于变电站中负荷的构成，将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计算各变电站感应电动机提供短路电流的方法，所述方法包括：确定目标区域中包括不同比例的多种类型感应电动机的多个配电网场景；其中，不同配电网场景下的变电站的不同负荷对应的感应电动机比例不同；分别建立每个配电网场景下的配电网详细电磁暂态仿真模型和配电网等效电磁暂态仿真模型；通过调整所述配电网等效电磁暂态仿真模型的参数及比例，使得每个配电网场景下的配电网详细电磁暂态仿真模型和配电网等效电磁暂态仿真模型提供的短路电流波形相匹配，获取每个场景下匹配后的所述配电网等效电磁暂态仿真模型的参数及比例；基于变电站中负荷的构成确定变电站中感应电动机的比例，根据确定的感应电动机的比例将变电站与多个配电网场景中的一个相对应；基于与变电站相对应的配电网场景的匹配后的所述配电网等效电磁暂态仿真模型的参数及比例，计算变电站的短路电流。2.根据权利要求1所述的方法，所述通过调整所述配电网等效电磁暂态仿真模型的参数及比例，使得每个配电网场景下的配电网详细电磁暂态仿真模型和配电网等效电磁暂态仿真模型相匹配，包括：获取所述配电网详细电磁暂态仿真模型的第一短路电流波形和所述配电网等效电磁暂态仿真模型的第二短路电流波形；调整所述配电网等效电磁暂态仿真模型的参数及比例，当所述第一短路电流波形与所述第二短路电流波形的重合率大于预设的重合率阈值时，则配电网详细电磁暂态仿真模型和配电网等效电磁暂态仿真模型相匹配。3.根据权利要求2所述的方法，通过调整感应电动机比例调整所述第二短路电流波形的短路电流峰值；通过调整感应电动机的定子电阻调整所述第二短路电流波形的短路电流直流分量的衰减速度；通过调整感应电动机的转子电阻调整所述第二短路电流波形的短路电流交流分量的衰减速度。4.根据权利要求1所述的方法，不同类型感应电动机包括：中压工业感应电动机比例、低压工业感应电动机和低压商业感应电动机。5.根据权利要求1所述的方法，所述配电网场景的电压等级包括：110kV、35kV、10kV。6.根据权利要求1所述的方法，所述使得每个配电网场景下的配电网详细电磁暂态仿真模型和配电网等效电磁暂态仿真模型提供的短路电流波形相匹配，包括：式中，为配电网场景下的配电网详细电磁暂态仿真模型提供的短路电流，其中，n
M
为配网实际感应电动机台数，I
″
ki
为第i台感应电动机提供的短路电流周期分量初始有效值，T
i
'为第i台感应电动机提供短路电流交流分量的衰减时间
常数，T
ai
为第i台感应电动机提供短路电流直流分量衰减时间常数；t为短路故障发生后时间；i(t)为配电网等效电磁暂态仿真模型提供的短路电流，其中，I
″
k
为等效感应电动机提供短路电流周期分量初始有效值，T'为交流分量衰减时间常数，T
a
为直流分量衰减时间常数，ω为电力系统的角速度。7.一种计算各变电站感应电动机提供短路电流的系统，所述系统包括：初...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉红，张彦涛，孙华东，卜广全，于钊，贺静波，张健，叶俭，覃琴，黄丹，李苏宁，高熠莹，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网福建省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：