CN109390943B - 基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法及系统 - Google Patents

基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法及系统 Download PDF

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CN109390943B CN201811611281.9A CN201811611281A CN109390943B CN 109390943 B CN109390943 B CN 109390943B CN 201811611281 A CN201811611281 A CN 201811611281A CN 109390943 B CN109390943 B CN 109390943B
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State Grid Hubei Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法及系统，通过按省级电网并行的方式提高全网在线运行方式短路电流分析的计算速度，在针对省级电网的短路电流分析过程中通过将外部电网等值降低待分析电网规模，提高单个计算任务短路电流分析的计算速度。将全网在线运行方式中的直流系统等值为恒阻抗负荷并确定等值后的交流同步电网；以各交流同步电网中单个省级电网的短路电流分析作为计算任务进行并行计算；根据短路故障所属厂站的区域属性，筛选出省级以上电网调管厂站的短路电流分析结果；通过提高全网短路电流分析的计算速度，满足调度运行控制对在线分析的时效性要求。

Description

基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法及系统
技术领域
本发明属于电力系统及其自动化技术领域，更准确地说，本发明涉及一种基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法及系统。
背景技术
特高压交直流混联大电网的一体化运行，要求主网各级调度具备大电网全局在线分析能力。电网实时运行方式是全局分析的基础，现有在线分析通常采用本地状态估计和外网等值模型拼接形成基础数据，或者直接采用上级调度下发的全网运行方式作为基础数据。短路电流分析软件通常部署在各级调度的自动化系统中，仅对本级电网的短路故障进行分析。在这种模式下，由于外网等值模型难以反映外部电网的方式变化，而上级下发的运行方式又存在较大的延时，短路电流分析的准确性和时效性难以满足调度运行控制的要求。
调控云的建设为电网在线分析提供了全网在线运行方式，为实现大电网全局在线分析提供了全网一致和快速更新的基础数据。在云计算模式下，各级调度用户共享云端的短路电流分析服务，当云端服务完成计算后将结果推送至用户端，从而满足各级调度一体化运行对大规模互联电网一体化在线安全分析计算的需求。若直接对全网在线运行方式进行短路电流分析，需要对全网形成正序、负序和零序网的导纳阵，针对全网的短路故障依次计算短路电流，时效性仍然难以满足调度运行控制的要求。
发明内容
本发明公开一种基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法及系统，通过按省级电网并行的方式提高全网在线运行方式短路电流分析的计算速度，在针对省级电网的短路电流分析过程中通过将外部电网等值降低待分析电网规模，提高单个计算任务短路电流分析的计算速度。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案，具体如下：
基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法，包括以下步骤：
1)取全网状态估计结果、省级电网的联络线和电力系统元件的序网参数；
其中，全网状态估计结果是对互联电网中所有省级以上调度RTU(RTU远程终端装置Remote Terminal Unit)采集数据的状态估计结果；
2)将直流系统的整流侧交流母线和逆变侧交流母线等值为恒阻抗负荷；
其中，将直流系统等值为恒阻抗负荷是为了保证直流系统等值前后短路电流计算结果的一致性；
3)统计直流系统等值后交流同步电网的个数NG和第i个交流同步电网Ni(i＝1,…,NG)内省级电网个数
Figure GDA0003051202430000021
4)将单个省级电网的短路电流分析作为计算任务，计算任务数为T；按省级电网包含的厂站数对T个计算任务进行排序，形成调度队列，基于调度队列对单个省级电网j进行短路电流分析。
短路电流分析的输入数据包括交流同步电网的运行方式数据、对应电力系统元件的序网参数、所述省级电网对应的省级联络线和短路故障点的开路电压；基于全网状态估计结果的潮流计算获取节点电压，将节点电压作为故障点的开路电压。
计算任务数
Figure GDA0003051202430000022
步骤4)中对省级电网j进行短路电流分析具体包括以下步骤：
4-1)将省级电网作为内部电网，将所属交流同步电网的其他部分作为外部电网，其中，省级电网对应的省级联络线划分至内部电网；
4-2)根据外部电网的运行方式数据和电网元件的序网参数构建外部等值电网导纳矩阵，外部等值电网导纳矩阵包括正序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000023
负序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000024
和零序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000025
4-3)求解以联络线外网侧节点作为端口的外部等值电网的正序网边界阻抗矩阵
Figure GDA0003051202430000026
负序边界网阻抗矩阵
Figure GDA0003051202430000027
和零序网边界阻抗矩阵
Figure GDA0003051202430000028
4-4)根据内部电网的运行方式数据和电网元件的序网参数形成对应的正序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000029
负序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000210
和零序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000211
4-5)对正序边界阻抗矩阵
Figure GDA00030512024300000212
负序边界阻抗矩阵
Figure GDA00030512024300000213
和零序网边界阻抗矩阵
Figure GDA00030512024300000214
进行求逆得到正序边界导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000215
负序边界导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000216
和零序网边界导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000217
4-6)根据外部等值电网导纳矩阵对内部电网的导纳矩阵中边界节点的自导纳和互导纳进行修正，形成考虑外部电网等值网络的正序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000218
负序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000219
和零序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000220
4-7)根据考虑外部电网等值网络的正序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000221
负序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000222
零序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000223
和短路故障的边界条件计算故障点的短路阻抗，根据潮流计算结果中故障点的开路电压计算故障点的短路电流；短路故障的边界条件是指故障端口处的故障电路方程。
步骤4-3)求解以联络线外网侧节点作为端口的外部等值电网的过程具体包括以下步骤：
4-3-1)将联络线外网侧节点k和参考节点作为端口，k＝1,…,Tj，其中，Tj为省级电网j对应的联络线个数；
4-3-2)对外部电网的正序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000031
进行因子分解；
4-3-3)通过连续回代法求取正序网阻抗矩阵中联络线外网侧节点对应端口的自阻抗
Figure GDA0003051202430000032
和互阻抗
Figure GDA0003051202430000033
其中，α＝1,…,Tj，β＝1,…,Tj，
Figure GDA0003051202430000034
表示联络线外网侧节点α对应的自阻抗，
Figure GDA0003051202430000035
表示联络线外网侧节点α和β之间的阻抗；
4-3-4)形成外部等值电网正序网边界阻抗矩阵
Figure GDA0003051202430000036
4-3-5)对外部电网的负序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000037
进行因子分解；
4-3-6)通过连续回代法求取负序网阻抗矩阵中联络线外网侧节点对应端口的自阻抗
Figure GDA0003051202430000038
和互阻抗
Figure GDA0003051202430000039
其中，α＝1,…,Tj，β＝1,…,Tj，
Figure GDA00030512024300000310
表示联络线外网侧节点α对应的自阻抗，
Figure GDA00030512024300000311
表示联络线外网侧节点α和β之间的阻抗；
4-3-7)形成外部等值电网负序网边界阻抗矩阵
Figure GDA00030512024300000312
4-3-8)对外部电网的零序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000313
进行因子分解；
4-3-9)通过连续回代法求取零序网阻抗矩阵中联络线外网侧节点对应的自阻抗
Figure GDA00030512024300000314
和互阻抗
Figure GDA00030512024300000315
其中，α＝1,…,Tj，β＝1,…,Tj，
Figure GDA00030512024300000316
表示联络线外网侧节点α对应的自阻抗，
Figure GDA00030512024300000317
表示联络线外网侧节点α和β之间的阻抗；
4-3-10)形成外部等值电网负序网边界阻抗矩阵
Figure GDA00030512024300000318
步骤4-6)具体包括以下步骤：
4-6-1)对边界节点的自导纳进行修正；
边界节点p在内部电网正序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000319
中对应节点的自导纳为
Figure GDA00030512024300000320
在边界等值电网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000321
中对应节点的自导纳为
Figure GDA00030512024300000322
则考虑边界等值电网的正序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000323
中对应节点的自导纳为
Figure GDA0003051202430000041
4-6-2)对边界节点的互导纳进行修正；
边界节点p和边界j在内部电网正序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000042
中对应的互导纳为
Figure GDA0003051202430000043
在边界等值电网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000044
中对应节点的互导纳为
Figure GDA0003051202430000045
则考虑边界等值电网的正序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000046
中对应节点的互导纳为
Figure GDA0003051202430000047
步骤4)之后还包括以下步骤：完成所有单个省级电网的计算任务后，将短路电流分析结果推送至各省级电网的监控系统；根据短路故障所属厂站的区域属性，筛选出省级以上电网调管厂站的短路电流分析结果并推送至对应电网的监控系统。
基于外部网络在线等值的全网短路电流分析系统，包括数据获取单元、直流系统等值单元、统计单元和短路电流分析单元；
数据获取单元获取全网状态估计结果、省级电网的联络线和电力系统元件的序网参数；
直流系统等值单元将直流系统的整流侧交流母线和逆变侧交流母线等值为恒阻抗负荷；
统计单元统计直流系统等值后交流同步电网的个数NG和第i个交流同步电网Ni(i＝1,…,NG)内省级电网个数
Figure GDA0003051202430000048
短路电流分析单元将单个省级电网的短路电流分析作为计算任务，计算任务数为T；按省级电网包含的厂站数对T个计算任务进行排序，形成调度队列，基于调度队列对单个省级电网j进行短路电流分析。
短路电流分析单元中对省级电网j进行短路电流分析具体包括以下步骤：
4-1)将省级电网作为内部电网，将所属交流同步电网的其他部分作为外部电网，其中，省级电网对应的省级联络线划分至内部电网；
4-2)根据外部电网的运行方式数据和电网元件的序网参数构建外部等值电网导纳矩阵，外部等值电网导纳矩阵包括正序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000049
负序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000410
和零序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000411
4-3)求解以联络线外网侧节点作为端口的外部等值电网的正序网边界阻抗矩阵
Figure GDA00030512024300000412
负序边界网阻抗矩阵
Figure GDA00030512024300000413
和零序网边界阻抗矩阵
Figure GDA00030512024300000414
4-4)根据内部电网的运行方式数据和电网元件的序网参数形成对应的正序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000415
负序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000416
和零序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000417
4-5)对正序边界阻抗矩阵
Figure GDA00030512024300000418
负序边界阻抗矩阵
Figure GDA00030512024300000419
和零序网边界阻抗矩阵
Figure GDA00030512024300000420
进行求逆得到正序边界导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000421
负序边界导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000422
和零序网边界导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000423
4-6)根据外部等值电网导纳矩阵对内部电网的导纳矩阵中边界节点的自导纳和互导纳进行修正，形成考虑外部电网等值网络的正序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000051
负序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000052
和零序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000053
4-7)根据考虑外部电网等值网络的正序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000054
负序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000055
零序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000056
和短路故障的边界条件计算故障点的短路阻抗，根据潮流计算结果中故障点的开路电压计算故障点的短路电流。
其中，短路故障的边界条件是指故障端口处的故障电路方程。
本发明基于外部网络在线等值的全网短路电流分析系统，步骤4-3)求解以联络线外网侧节点作为端口的外部等值电网的过程具体包括以下步骤：
4-3-1)将联络线外网侧节点k和参考节点作为端口，k＝1,…,Tj，其中，Tj为省级电网j对应的联络线个数；
4-3-2)对外部电网的正序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000057
进行因子分解；
4-3-3)通过连续回代法求取正序网阻抗矩阵中联络线外网侧节点对应端口的自阻抗
Figure GDA0003051202430000058
和互阻抗
Figure GDA0003051202430000059
其中，α＝1,…,Tj，β＝1,…,Tj，
Figure GDA00030512024300000510
表示联络线外网侧节点α对应的自阻抗，
Figure GDA00030512024300000511
表示联络线外网侧节点α和β之间的阻抗；
4-3-4)形成外部等值电网正序网边界阻抗矩阵
Figure GDA00030512024300000512
4-3-5)对外部电网的负序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000513
进行因子分解；
4-3-6)通过连续回代法求取负序网阻抗矩阵中联络线外网侧节点对应端口的自阻抗
Figure GDA00030512024300000514
和互阻抗
Figure GDA00030512024300000515
其中，α＝1,…,Tj，β＝1,…,Tj，
Figure GDA00030512024300000516
表示联络线外网侧节点α对应的自阻抗，
Figure GDA00030512024300000517
表示联络线外网侧节点α和β之间的阻抗；
4-3-7)形成外部等值电网负序网边界阻抗矩阵
Figure GDA00030512024300000518
4-3-8)对外部电网的零序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000519
进行因子分解；
4-3-9)通过连续回代法求取零序网阻抗矩阵中联络线外网侧节点对应端口的自阻抗
Figure GDA00030512024300000520
和互阻抗
Figure GDA00030512024300000521
其中，α＝1,…,Tj，β＝1,…,Tj，
Figure GDA00030512024300000522
表示联络线外网侧节点α对应的自阻抗，
Figure GDA00030512024300000523
表示联络线外网侧节点α和β之间的阻抗；
4-3-10)形成外部等值电网负序网边界阻抗矩阵
Figure GDA0003051202430000061
步骤4-6)具体包括以下步骤：
4-6-1)对边界节点的自导纳进行修正；
边界节点i在内部电网正序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000062
中对应节点的自导纳为
Figure GDA0003051202430000063
在边界等值电网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000064
中对应节点的自导纳为
Figure GDA0003051202430000065
则考虑边界等值电网的正序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000066
中对应节点的自导纳为
Figure GDA0003051202430000067
4-6-2)对边界节点的互导纳进行修正；
边界节点i和边界j在内部电网正序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000068
中对应的互导纳为
Figure GDA0003051202430000069
在边界等值电网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000610
中对应节点的互导纳为
Figure GDA00030512024300000611
则考虑边界等值电网的正序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000612
中对应节点的互导纳为
Figure GDA00030512024300000613
本发明有益效果包括：
本发明公开一种基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法及系统，将全网在线运行方式中的直流系统等值为恒阻抗负荷并确定等值后的交流同步电网，降低短路电流分析的电网规模；以各交流同步电网中单个省级电网的短路电流分析作为计算任务进行并行计算，降低短路电流分析的故障规模；将省级电网的外部电网进行诺顿等值，降低求解故障点各序网等值阻抗的网络规模；本发明通过提高全网短路电流分析的计算速度，满足调度运行控制对在线分析的时效性要求。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；
图1为本发明一种基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法的流程图；
图2为本发明省级电网进行短路电流分析的流程。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
为了使本发明的技术手段、创作特征、工作流程、使用方法达成目的与功效，且为了使该评价方法易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
下面参照附图并结合实例对本发明作进一步描述。
如图1所示，基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法，包括以下步骤：
1)从EMS系统(能量管理系统Energy Management System)获取全网状态估计结果、省级电网的联络线和电力系统元件的序网参数；
其中，全网状态估计结果是对互联电网中所有省级以上调度RTU(RTU远程终端装置Remote Terminal Unit)采集数据的状态估计结果；
2)将直流系统的整流侧交流母线和逆变侧交流母线等值为恒阻抗负荷；
其中，将直流系统等值为恒阻抗负荷是为了保证直流系统等值前后短路电流计算结果的一致性；
3)统计直流系统等值后交流同步电网的个数NG和第i个交流同步电网Ni(i＝1,…,NG)内省级电网个数
Figure GDA0003051202430000071
4)将单个省级电网的短路电流分析作为计算任务，计算任务数为T；其中，计算任务数
Figure GDA0003051202430000072
按省级电网包含的厂站数对T个计算任务进行排序，形成调度队列，将调度队列对单个省级电网j进行短路电流分析。
5)完成所有单个省级电网的计算任务后，将短路电流分析结果推送至各省级电网的监控系统；根据短路故障所属厂站的区域属性，筛选出省级以上电网调管厂站的短路电流分析结果并推送至对应电网的监控系统。
短路电流分析的输入数据包括交流同步电网的运行方式数据、对应电力系统元件的序网参数、所述省级电网对应的省级联络线和短路故障点的开路电压。基于全网状态估计结果的潮流计算获取节点电压，将节点电压作为故障点的开路电压。
如图2所示，步骤4)中对省级电网j进行短路电流分析具体包括以下步骤：
4-1)将省级电网作为内部电网，将所属交流同步电网的其他部分作为外部电网，其中，省级电网对应的省级联络线划分至内部电网；
4-2)根据外部电网的运行方式数据和电网元件的序网参数构建外部等值电网导纳矩阵，外部等值电网导纳矩阵包括正序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000073
负序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000074
和零序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000075
4-3)求解以联络线外网侧节点作为端口的外部等值电网的正序网边界阻抗矩阵
Figure GDA0003051202430000076
负序边界网阻抗矩阵
Figure GDA0003051202430000077
和零序网边界阻抗矩阵
Figure GDA0003051202430000078
4-4)根据内部电网的运行方式数据和电网元件的序网参数形成对应的正序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000079
负序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000710
和零序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000711
4-5)对正序边界阻抗矩阵
Figure GDA00030512024300000712
负序边界阻抗矩阵
Figure GDA00030512024300000713
和零序网边界阻抗矩阵
Figure GDA00030512024300000714
进行求逆得到正序边界导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000081
负序边界导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000082
和零序网边界导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000083
4-6)根据外部等值电网导纳矩阵对内部电网的导纳矩阵中边界节点的自导纳和互导纳进行修正，形成考虑外部电网等值网络的正序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000084
负序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000085
和零序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000086
4-7)根据考虑外部电网等值网络的正序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000087
负序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000088
零序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000089
和短路故障的边界条件计算故障点的短路阻抗，根据潮流计算结果中故障点的开路电压计算故障点的短路电流。
其中，短路故障的边界条件是指故障端口处的故障电路方程。
步骤4-3)求解以联络线外网侧节点作为端口的外部等值电网的过程具体包括以下步骤：
4-3-1)将联络线外网侧节点k和参考节点作为端口Lk，k＝1,…,Tj，其中，Tj为省级电网j对应的联络线个数；
4-3-2)对外部电网的正序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000810
进行因子分解；
4-3-3)通过连续回代法求取正序网阻抗矩阵中联络线外网侧节点对应端口的自阻抗
Figure GDA00030512024300000811
和互阻抗
Figure GDA00030512024300000812
其中，α＝1,…,Tj，β＝1,…,Tj，
Figure GDA00030512024300000813
表示联络线外网侧节点α对应的自阻抗，
Figure GDA00030512024300000814
表示联络线外网侧节点α和β之间的阻抗；
4-3-4)形成外部等值电网正序网边界阻抗矩阵
Figure GDA00030512024300000815
4-3-5)对外部电网的负序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000816
进行因子分解；
4-3-6)通过连续回代法求取负序网阻抗矩阵中联络线外网侧节点对应端口的自阻抗
Figure GDA00030512024300000817
和互阻抗
Figure GDA00030512024300000818
其中，α＝1,…,Tj，β＝1,…,Tj，
Figure GDA00030512024300000819
表示联络线外网侧节点α对应的自阻抗，
Figure GDA00030512024300000820
表示联络线外网侧节点α和β之间的阻抗；
4-3-7)形成外部等值电网负序网边界阻抗矩阵
Figure GDA00030512024300000821
4-3-8)对外部电网的零序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000822
进行因子分解；
4-3-9)通过连续回代法求取零序网阻抗矩阵中联络线外网侧节点对应的自阻抗
Figure GDA00030512024300000823
和互阻抗
Figure GDA00030512024300000824
其中，α＝1,…,Tj，β＝1,…,Tj，
Figure GDA00030512024300000825
表示联络线外网侧节点α对应的自阻抗，
Figure GDA00030512024300000826
表示联络线外网侧节点α和β之间的阻抗；
4-3-10)形成外部等值电网负序网边界阻抗矩阵
Figure GDA0003051202430000091
步骤4-6)具体包括以下步骤：
4-6-1)对边界节点的自导纳进行修正；
边界节点i在内部电网正序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000092
中对应节点的自导纳为
Figure GDA0003051202430000093
在边界等值电网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000094
中对应节点的自导纳为
Figure GDA00030512024300000915
则考虑边界等值电网的正序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000095
中对应节点的自导纳为
Figure GDA0003051202430000096
4-6-2)对边界节点的互导纳进行修正；
边界节点i和边界j在内部电网正序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000097
中对应的互导纳为
Figure GDA0003051202430000098
在边界等值电网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000099
中对应节点的互导纳为
Figure GDA00030512024300000910
则考虑边界等值电网的正序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300000911
中对应节点的互导纳为
Figure GDA00030512024300000912
基于外部网络在线等值的全网短路电流分析系统，包括数据获取单元、直流系统等值单元、统计单元和短路电流分析单元；
数据获取单元获取全网状态估计结果、省级电网的联络线和电力系统元件的序网参数；
直流系统等值单元将直流系统的整流侧交流母线和逆变侧交流母线等值为恒阻抗负荷；
统计单元统计直流系统等值后交流同步电网的个数NG和第i个交流同步电网Ni(i＝1,…,NG)内省级电网个数
Figure GDA00030512024300000913
短路电流分析单元将单个省级电网的短路电流分析作为计算任务，计算任务数为T；按省级电网包含的厂站数对T个计算任务进行排序，形成调度队列，基于调度队列对单个省级电网j进行短路电流分析
其中，计算任务数
Figure GDA00030512024300000914
排序单元中对省级电网j进行短路电流分析具体包括以下步骤：
4-1)将省级电网作为内部电网，将所属交流同步电网的其他部分作为外部电网，其中，省级电网对应的省级联络线划分至内部电网；
4-2)根据外部电网的运行方式数据和电网元件的序网参数构建外部等值电网导纳矩阵，外部等值电网导纳矩阵包括正序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000101
负序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000102
和零序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000103
4-3)求解以联络线外网侧节点作为端口的外部等值电网的正序网边界阻抗矩阵
Figure GDA0003051202430000104
负序边界网阻抗矩阵
Figure GDA0003051202430000105
和零序网边界阻抗矩阵
Figure GDA0003051202430000106
4-4)根据内部电网的运行方式数据和电网元件的序网参数形成对应的正序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000107
负序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000108
和零序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000109
4-5)对正序边界阻抗矩阵
Figure GDA00030512024300001010
负序边界阻抗矩阵
Figure GDA00030512024300001011
和零序网边界阻抗矩阵
Figure GDA00030512024300001012
进行求逆得到正序边界导纳矩阵
Figure GDA00030512024300001013
负序边界导纳矩阵
Figure GDA00030512024300001014
和零序网边界导纳矩阵
Figure GDA00030512024300001015
4-6)根据外部等值电网导纳矩阵对内部电网的导纳矩阵中边界节点的自导纳和互导纳进行修正，形成考虑外部电网等值网络的正序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300001016
负序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300001017
和零序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300001018
4-7)根据考虑外部电网等值网络的正序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300001019
负序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300001020
零序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300001021
和短路故障的边界条件计算故障点的短路阻抗，根据潮流计算结果中故障点的开路电压计算故障点的短路电流。
其中，短路故障的边界条件是指故障端口处的故障电路方程。
本发明基于外部网络在线等值的全网短路电流分析系统，步骤4-3)求解以联络线外网侧节点作为端口的外部等值电网的过程具体包括以下步骤：
4-3-1)将联络线外网侧节点k和参考节点作为端口，k＝1,…,Tj，其中，Tj为省级电网j对应的联络线个数；
4-3-2)对外部电网的正序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300001022
进行因子分解；
4-3-3)通过连续回代法求取正序网阻抗矩阵中联络线外网侧节点对应端口的自阻抗
Figure GDA00030512024300001023
和互阻抗
Figure GDA00030512024300001024
其中，α＝1,…,Tj，β＝1,…,Tj，
Figure GDA00030512024300001025
表示联络线外网侧节点α对应的自阻抗，
Figure GDA00030512024300001026
表示联络线外网侧节点α和β之间的阻抗；
4-3-4)形成外部等值电网正序网边界阻抗矩阵
Figure GDA00030512024300001027
4-3-5)对外部电网的负序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300001028
进行因子分解；
4-3-6)通过连续回代法求取负序网阻抗矩阵中联络线外网侧节点对应端口的自阻抗
Figure GDA00030512024300001029
和互阻抗
Figure GDA00030512024300001030
其中，α＝1,…,Tj，β＝1,…,Tj，
Figure GDA00030512024300001031
表示联络线外网侧节点α对应的自阻抗，
Figure GDA00030512024300001032
表示联络线外网侧节点α和β之间的阻抗；
4-3-7)形成外部等值电网负序网边界阻抗矩阵
Figure GDA0003051202430000111
4-3-8)对外部电网的零序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000112
进行因子分解；
4-3-9)通过连续回代法求取零序网阻抗矩阵中联络线外网侧节点对应端口的自阻抗
Figure GDA0003051202430000113
和互阻抗
Figure GDA0003051202430000114
其中，α＝1,…,Tj，β＝1,…,Tj，
Figure GDA0003051202430000115
表示联络线外网侧节点α对应的自阻抗，
Figure GDA0003051202430000116
表示联络线外网侧节点α和β之间的阻抗；
4-3-10)形成外部等值电网负序网边界阻抗矩阵
Figure GDA0003051202430000117
步骤4-6)具体包括以下步骤：
4-6-1)对边界节点的自导纳进行修正；
边界节点p在内部电网正序网导纳矩阵
Figure GDA0003051202430000118
中对应节点的自导纳为
Figure GDA0003051202430000119
在边界等值电网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300001110
中对应节点的自导纳为
Figure GDA00030512024300001111
则考虑边界等值电网的正序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300001112
中对应节点的自导纳为
Figure GDA00030512024300001113
4-6-2)对边界节点的互导纳进行修正；
边界节点p和边界j在内部电网正序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300001114
中对应的互导纳为
Figure GDA00030512024300001115
在边界等值电网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300001116
中对应节点的互导纳为
Figure GDA00030512024300001117
则考虑边界等值电网的正序网导纳矩阵
Figure GDA00030512024300001118
中对应节点的互导纳为
Figure GDA00030512024300001119
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组间可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组间组合成一个模块或单元或组间，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组间。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。
这里描述的各种技术可结合硬件或软件，或者它们的组合一起实现。从而，本发明的方法和设备，或者本发明的方法和设备的某些方面或部分可采取嵌入有形媒介，例如软盘、CD-ROM、硬盘驱动器或者其它任意机器可读的存储介质中的程序代码(即指令)的形式，其中当程序被载入诸如计算机之类的机器，并被所述机器执行时，所述机器变成实践本发明的设备。
在程序代码在可编程计算机上执行的情况下，计算设备一般包括处理器、处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)，至少一个输入装置，和至少一个输出装置。其中，存储器被配置用于存储程序代码；处理器被配置用于根据该存储器中存储的所述程序代码中的指令，执行本发明的方法。
以示例而非限制的方式，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息。通信介质一般以诸如载波或其它传输机制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息传递介质。以上的任一种的组合也包括在计算机可读介质的范围之内。
如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。
尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。
本领域内的技术人员可以对本发明进行改动或变型的设计但不脱离本发明的思想和范围。因此，如果本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同的技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取全网状态估计结果、省级电网的联络线和电力系统元件的序网参数；
2)将直流系统的整流侧交流母线和逆变侧交流母线等值为恒阻抗负荷；
3)统计直流系统等值后交流同步电网的个数NG和第i个交流同步电网Ni内省级电网个数
Figure FDA0003212364850000011
其中，i＝1,…,NG；
4)将单个省级电网的短路电流分析作为计算任务，计算任务数为T；按省级电网包含的厂站数对T个计算任务进行排序，形成调度队列，基于调度队列对单个省级电网j进行短路电流分析；
步骤4)中对省级电网j进行短路电流分析具体包括以下步骤：
4-1)将省级电网作为内部电网，将所属交流同步电网的其他部分作为外部电网，将省级电网对应的省级联络线划分至内部电网；
4-2)根据外部电网的运行方式数据和电网元件的序网参数构建外部等值电网导纳矩阵，外部等值电网导纳矩阵包括正序网导纳矩阵
Figure FDA0003212364850000012
负序网导纳矩阵
Figure FDA0003212364850000013
和零序网导纳矩阵
Figure FDA0003212364850000014
4-3)求解以联络线外网侧节点作为端口的外部等值电网的正序网边界阻抗矩阵
Figure FDA0003212364850000015
负序边界网阻抗矩阵
Figure FDA0003212364850000016
和零序网边界阻抗矩阵
Figure FDA0003212364850000017
4-4)根据内部电网的运行方式数据和电网元件的序网参数构建内部电网对应的正序网导纳矩阵
Figure FDA0003212364850000018
负序网导纳矩阵
Figure FDA0003212364850000019
和零序网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000110
4-5)对正序边界阻抗矩阵
Figure FDA00032123648500000111
负序边界阻抗矩阵
Figure FDA00032123648500000112
和零序网边界阻抗矩阵
Figure FDA00032123648500000113
进行求逆得到正序边界导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000114
负序边界导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000115
和零序网边界导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000116
4-6)根据外部等值电网导纳矩阵对内部电网的导纳矩阵中边界节点的自导纳和互导纳进行修正，形成考虑外部电网等值网络的正序网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000117
负序网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000118
和零序网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000119
4-7)根据考虑外部电网等值网络的正序网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000120
负序网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000121
零序网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000122
和短路故障的边界条件计算故障点的短路阻抗，根据潮流计算结果中故障点的开路电压计算故障点的短路电流；短路故障的边界条件是指故障端口处的故障电路方程；
步骤4-3)求解以联络线外网侧节点作为端口的外部等值电网的过程具体包括以下步骤：
4-3-1)将联络线外网侧节点k和参考节点作为端口，k＝1,…,Tj，其中，Tj为省级电网j对应的联络线个数；
4-3-2)对外部电网的正序网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000123
进行因子分解；
4-3-3)通过连续回代法求取正序网阻抗矩阵中联络线外网侧节点对应端口的自阻抗
Figure FDA00032123648500000124
和互阻抗
Figure FDA0003212364850000021
其中，α＝1,…,Tj，β＝1,…,Tj，
Figure FDA0003212364850000022
表示联络线外网侧节点α对应的自阻抗，
Figure FDA0003212364850000023
表示联络线外网侧节点α和β之间的阻抗；
4-3-4)形成外部等值电网正序网边界阻抗矩阵
Figure FDA0003212364850000024
4-3-5)对外部电网的负序网导纳矩阵
Figure FDA0003212364850000025
进行因子分解；
4-3-6)通过连续回代法求取负序网阻抗矩阵中联络线外网侧节点对应端口的自阻抗
Figure FDA0003212364850000026
和互阻抗
Figure FDA0003212364850000027
其中，α＝1,…,Tj，β＝1,…,Tj，
Figure FDA0003212364850000028
表示联络线外网侧节点α对应的自阻抗，
Figure FDA0003212364850000029
表示联络线外网侧节点α和β之间的阻抗；
4-3-7)形成外部等值电网负序网边界阻抗矩阵
Figure FDA00032123648500000210
4-3-8)对外部电网的零序网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000211
进行因子分解；
4-3-9)通过连续回代法求取零序网阻抗矩阵中联络线外网侧节点对应端口的自阻抗
Figure FDA00032123648500000212
和互阻抗
Figure FDA00032123648500000213
其中，α＝1,…,Tj，β＝1,…,Tj，
Figure FDA00032123648500000214
表示联络线外网侧节点α对应的自阻抗，
Figure FDA00032123648500000215
表示联络线外网侧节点α和β之间的阻抗；
4-3-10)形成外部等值电网负序网边界阻抗矩阵
Figure FDA00032123648500000216
步骤4-6)具体包括以下步骤：
4-6-1)对边界节点的自导纳进行修正；
边界节点p在内部电网正序网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000217
中对应节点的自导纳为
Figure FDA00032123648500000218
在边界等值电网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000219
中对应节点的自导纳为
Figure FDA00032123648500000220
则考虑边界等值电网的正序网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000221
中对应节点的自导纳为
Figure FDA00032123648500000222
4-6-2)对边界节点的互导纳进行修正；
边界节点p和边界j在内部电网正序网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000223
中对应的互导纳为
Figure FDA00032123648500000224
在边界等值电网导纳矩阵
Figure FDA0003212364850000031
中对应节点的互导纳为
Figure FDA0003212364850000032
则考虑边界等值电网的正序网导纳矩阵
Figure FDA0003212364850000033
中对应节点的互导纳为
Figure FDA0003212364850000034
2.根据权利要求1所述的基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法，其特征在于，
短路电流分析的输入数据包括交流同步电网的运行方式数据、对应电力系统元件的序网参数、省级电网对应的省级联络线和短路故障点的开路电压；
基于全网状态估计结果的潮流计算获取节点电压，将节点电压作为故障点的开路电压。
3.根据权利要求1所述的基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法，其特征在于，
计算任务数
Figure FDA0003212364850000035
4.根据权利要求1所述的基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法，其特征在于，
步骤4)之后还包括以下步骤：完成所有单个省级电网的计算任务后，将短路电流分析结果推送至各省级电网的监控系统；根据短路故障所属厂站的区域属性，筛选出省级以上电网调管厂站的短路电流分析结果并推送至对应电网的监控系统。
5.基于外部网络在线等值的全网短路电流分析系统，其特征在于，
包括数据获取单元、直流系统等值单元、统计单元和短路电流分析单元；
数据获取单元获取全网状态估计结果、省级电网的联络线和电力系统元件的序网参数；
直流系统等值单元将直流系统的整流侧交流母线和逆变侧交流母线等值为恒阻抗负荷；
统计单元统计直流系统等值后交流同步电网的个数NG和第i个交流同步电网Ni内省级电网个数
Figure FDA0003212364850000036
其中，i＝1,…,NG；
短路电流分析单元将单个省级电网的短路电流分析作为计算任务，计算任务数为T；按省级电网包含的厂站数对T个计算任务进行排序，形成调度队列，基于调度队列对单个省级电网j进行短路电流分析；
短路电流分析单元对省级电网j进行短路电流分析具体包括以下步骤：
4-1)将省级电网作为内部电网，将所属交流同步电网的其他部分作为外部电网，其中，省级电网对应的省级联络线划分至内部电网；
4-2)根据外部电网的运行方式数据和电网元件的序网参数构建外部等值电网导纳矩阵，外部等值电网导纳矩阵包括正序网导纳矩阵
Figure FDA0003212364850000037
负序网导纳矩阵
Figure FDA0003212364850000038
和零序网导纳矩阵
Figure FDA0003212364850000039
4-3)求解以联络线外网侧节点作为端口的外部等值电网的正序网边界阻抗矩阵
Figure FDA00032123648500000310
负序边界网阻抗矩阵
Figure FDA0003212364850000041
和零序网边界阻抗矩阵
Figure FDA0003212364850000042
4-4)根据内部电网的运行方式数据和电网元件的序网参数形成对应的正序网导纳矩阵
Figure FDA0003212364850000043
负序网导纳矩阵
Figure FDA0003212364850000044
和零序网导纳矩阵
Figure FDA0003212364850000045
4-5)对正序边界阻抗矩阵
Figure FDA0003212364850000046
负序边界阻抗矩阵
Figure FDA0003212364850000047
和零序网边界阻抗矩阵
Figure FDA0003212364850000048
进行求逆得到正序边界导纳矩阵
Figure FDA0003212364850000049
负序边界导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000410
和零序网边界导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000411
4-6)根据外部等值电网导纳矩阵对内部电网的导纳矩阵中边界节点的自导纳和互导纳进行修正，形成考虑外部电网等值网络的正序网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000412
负序网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000413
和零序网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000414
4-7)根据考虑外部电网等值网络的正序网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000415
负序网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000416
零序网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000417
和短路故障的边界条件计算故障点的短路阻抗，
根据潮流计算结果中故障点的开路电压计算故障点的短路电流；
步骤4-3)求解以联络线外网侧节点作为端口的外部等值电网的过程具体包括以下步骤：
4-3-1)将联络线外网侧节点k和参考节点作为端口，k＝1,…,Tj，其中，Tj为省级电网j对应的联络线个数；
4-3-2)对外部电网的正序网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000418
进行因子分解；
4-3-3)通过连续回代法求取正序网阻抗矩阵中联络线外网侧节点对应端口的自阻抗
Figure FDA00032123648500000419
和互阻抗
Figure FDA00032123648500000420
其中，α＝1,…,Tj，β＝1,…,Tj，
Figure FDA00032123648500000421
表示联络线外网侧节点α对应的自阻抗，
Figure FDA00032123648500000422
表示联络线外网侧节点α和β之间的阻抗；
4-3-4)形成外部等值电网正序网边界阻抗矩阵
Figure FDA00032123648500000423
4-3-5)对外部电网的负序网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000424
进行因子分解；
4-3-6)通过连续回代法求取负序网阻抗矩阵中联络线外网侧节点对应端口的自阻抗
Figure FDA00032123648500000425
和互阻抗
Figure FDA00032123648500000426
其中，α＝1,…,Tj，β＝1,…,Tj，
Figure FDA00032123648500000427
表示联络线外网侧节点α对应的自阻抗，
Figure FDA00032123648500000428
表示联络线外网侧节点α和β之间的阻抗；
4-3-7)形成外部等值电网负序网边界阻抗矩阵
Figure FDA00032123648500000429
4-3-8)对外部电网的零序网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000430
进行因子分解；
4-3-9)通过连续回代法求取零序网阻抗矩阵中联络线外网侧节点对应端口的自阻抗
Figure FDA0003212364850000051
和互阻抗
Figure FDA0003212364850000052
其中，α＝1,…,Tj，β＝1,…,Tj，
Figure FDA0003212364850000053
表示联络线外网侧节点α对应的自阻抗，
Figure FDA0003212364850000054
表示联络线外网侧节点α和β之间的阻抗；
4-3-10)形成外部等值电网负序网边界阻抗矩阵
Figure FDA0003212364850000055
步骤4-6)具体包括以下步骤：
4-6-1)对边界节点的自导纳进行修正；
边界节点p在内部电网正序网导纳矩阵
Figure FDA0003212364850000056
中对应节点的自导纳为
Figure FDA0003212364850000057
在边界等值电网导纳矩阵
Figure FDA0003212364850000058
中对应节点的自导纳为
Figure FDA0003212364850000059
则考虑边界等值电网的正序网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000510
中对应节点的自导纳为
Figure FDA00032123648500000511
4-6-2)对边界节点的互导纳进行修正；
边界节点p和边界j在内部电网正序网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000512
中对应的互导纳为
Figure FDA00032123648500000513
在边界等值电网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000514
中对应节点的互导纳为
Figure FDA00032123648500000515
则考虑边界等值电网的正序网导纳矩阵
Figure FDA00032123648500000516
中对应节点的互导纳为
Figure FDA00032123648500000517
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