CN111521927B - 一种电力系统故障节点的短路电流计算方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电力系统故障节点的短路电流计算方法，包括：根据柔性直流换流器的运行参数以及预设电压值，计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流，构建所述电力系统在短路故障后的节点方程，以计算所述电力系统的故障节点处的备选短路电流；根据所述备选短路电流计算在短路故障后柔性直流换流器的计算电压值，当所述计算电压值与所述预设电压值之差小于预设阈值时，获取所述故障节点的备选短路电流，作为所述电力系统的故障节点的实际短路电流。本发明还公开了相应的计算装置，采用本发明实施例，能够在电力系统发生短路故障时，考虑电力系统中柔性直流换流器的运行变化，有效提高计算故障节点处的短路电流的准确性。

Description

一种电力系统故障节点的短路电流计算方法和装置
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种电力系统故障节点的短路电流计算方法。
背景技术
在电力系统和电气设备的设计与运行过程中，短路计算是解决一系列技术问题所不可缺少的基本计算。其中，计算指定时刻的短路电流的有效值以校验断路器的断流能力是现代大规模交直流电力系统短路分析的主要内容。
在现有技术中，常用的短路电流计算方法通常仅考虑电力系统中的同步发电机、输电网络以及负荷，将同步发电机考虑为恒定电流源和导纳的并联组合，将输电网络考虑为电阻和电抗的组合，将负荷考虑为接地支路并用恒定阻抗表示。当系统发生短路故障时，短路故障前后同步发电机的恒定电流源注入的电流不变，而短路故障节点处增加了一个注入电流，通过获取电力系统短路故障后的节点方程，计算得到故障节点处注入的短路电流。
然而，在实施本发明过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：当电力系统中还包括柔性直流输电系统时，柔性直流换流器有一定的电流源特性，在电力网络发生短路故障的情况下，柔性直流换流器会向电力系统注入电流。且在短路故障前后，柔性直流换流器提供的输出电流会随着控制系统的作用发生突变，因此，当电力系统中存在柔性直流输电系统时，若不考虑柔性直流换流器对系统的影响，将严重影响计算故障节点处的短路电流的准确性。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种电力系统故障节点的短路电流计算方法，其能够在电力系统发生短路故障时，考虑电力系统中柔性直流换流器的运行变化，有效提高计算故障节点处的短路电流的准确性。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种电力系统故障节点的短路电流计算方法，包括：
当所述电力系统发生短路故障时，根据柔性直流换流器的运行参数以及在短路故障后柔性直流换流器的预设电压值，计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流；
在计算短路故障后柔性直流换流器的输出电流之后，构建所述电力系统在短路故障后的节点方程，以计算所述电力系统的故障节点处的短路电流，作为所述故障节点的备选短路电流；
根据所述故障节点的备选短路电流，计算在短路故障后柔性直流换流器的计算电压值；
当所述柔性直流换流器的计算电压值与所述预设电压值之差小于预设阈值时，获取所述故障节点的备选短路电流，作为所述电力系统的故障节点的实际短路电流。
作为上述方案的改进，所述电力系统故障节点的短路电流计算方法还包括：
当所述柔性直流换流器的计算电压值与所述预设电压值之差大于等于所述预设阈值时，将所述柔性直流换流器的计算电压值作为所述预设电压值，重新计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流。
作为上述方案的改进，所述根据柔性直流换流器的运行参数以及在短路故障后柔性直流换流器的预设电压值，计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流，具体包括：
根据所述在短路故障后柔性直流换流器的预设电压值v′m0和在系统正常运行状态下柔性直流换流器注入交流系统的有功功率P，通过以下计算公式计算在短路故障后柔性直流换流器的有功电流分量imd：
Figure BDA0002419510990000031
根据所述柔性直流换流器的电压-无功电流曲线，确定在短路故障后柔性直流换流器的无功电流分量imq；
根据所述柔性直流换流器的有功电流分量imd、无功电流分量imq，通过以下计算公式计算所述柔性直流换流器的输出电流相量相对于其接入点电压相量的相角差
Figure BDA0002419510990000032
Figure BDA0002419510990000033
根据所述有功电流分量imd、所述无功电流分量imq、所述相角差
Figure BDA0002419510990000034
以及所述预设电压值v′m0相量的相角
Figure BDA0002419510990000035
通过以下计算公式计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流i′m：
Figure BDA0002419510990000036
其中，|v′m0|为预设电压值v′m0相量的幅值。
作为上述方案的改进，所述电力系统在短路故障后的节点方程V′为：
V′＝V+ZIm+ZIf；
Figure BDA0002419510990000037
Figure BDA0002419510990000038
其中，V为所述电力系统在正常运行状态下的节点方程；Z为所述电力系统的节点阻抗矩阵；Im为短路故障前后所述柔性直流换流器节点注入电流的变化量；If为短路故障前后所述故障节点注入电流的变化量；im为系统正常运行状态下所述柔性直流换流器的输出电流；if为所述故障节点处的短路电流。
作为上述方案的改进，所述计算所述电力系统的故障节点处的短路电流，作为所述故障节点的备选短路电流，具体包括：
根据所述电力系统在短路故障后的节点方程，得到所述故障节点的电压方程为：
v′f＝vf+zfm(i′m-im)+zffif＝0.
根据所述故障节点的电压方程，计算所述故障节点处的短路电流if，作为所述故障节点的备选短路电流：
Figure BDA0002419510990000041
其中，v′f为所述故障节点在短路故障后的电压，v′f＝0；vf为所述故障节点在发生短路故障前的电压；zfm为所述故障节点与所述柔性直流换流器节点之间的互阻抗，为所述节点阻抗矩阵Z中的元素；zff为所述故障节点的自阻抗，为所述节点阻抗矩阵Z中的元素。
作为上述方案的改进，所述根据所述故障节点的备选短路电流，计算在短路故障后柔性直流换流器的计算电压值，具体包括：
根据所述故障节点的备选短路电流，通过以下计算公式计算在短路故障后柔性直流换流器的计算电压值v′m：
v′m＝vm+zmm(im-im)+zffif.
其中，zmm为所述柔性直流换流器节点的自阻抗，为所述节点阻抗矩阵Z中的元素；vm为系统正常运行状态下所述柔性直流换流器的电压。
作为上述方案的改进，如权利要求1所述的电力系统故障节点的短路电流计算方法，其特征在于，所述预设阈值为0.001。
本发明实施例还提供了一种电力系统故障节点的短路电流计算装置，包括：
换流器输出电流计算模块，用于当所述电力系统发生短路故障时，根据柔性直流换流器的运行参数以及在短路故障后柔性直流换流器的预设电压值，计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流；
备选短路电流计算模块，用于在计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流之后，构建所述电力系统在短路故障后的节点方程，以计算所述电力系统的故障节点处的短路电流，作为所述故障节点的备选短路电流；
换流器电压值计算模块，用于根据所述故障节点的备选短路电流，计算在短路故障后柔性直流换流器的计算电压值；
实际短路电流获取模块，用于当所述柔性直流换流器的计算电压值与所述预设电压值之差小于预设阈值时，获取所述故障节点的备选短路电流，作为所述电力系统的故障节点的实际短路电流。
作为上述方案的改进，所述电力系统故障节点的短路电流计算装置还包括：
预设电压值重置模块，用于当所述柔性直流换流器的计算电压值与所述预设电压值之差大于等于预设阈值时，将所述柔性直流换流器的计算电压值作为所述预设电压值，重新计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流。
本发明实施例还提供了一种电力系统故障节点的短路电流计算装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任意一项所述的电力系统故障节点的短路电流计算方法。
与现有技术相比，本发明公开的一种电力系统故障节点的短路电流计算方法和装置，当所述电力系统发生短路故障时，根据柔性直流换流器的运行参数以及在短路故障后柔性直流换流器的预设电压值，计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流，并构建所述电力系统在短路故障后的节点方程，以计算所述电力系统的故障节点处的短路电流，作为所述故障节点的备选短路电流。本发明实施例提出了在系统短路故障后准确计算柔性直流换流器的输出电流的方法，以使构建的电力系统的节点方程考虑了在短路故障后柔性直流换流器注入电流的变化，提高了计算故障节点短路电流的准确性。在所述故障节点的备选短路电流之后，根据所述备选短路电流计算在短路故障后柔性直流换流器的计算电压值，以验证所述备选短路电流的准确性。当所述柔性直流换流器的计算电压值与所述预设电压值之差小于预设阈值时，将所述备选短路电流作为所述电力系统的故障节点的实际短路电流；当所述柔性直流换流器的计算电压值与所述预设电压值之差大于等于预设阈值时，以所述计算电压值作为所述预设电压值，重新迭代计算所述故障节点的短路电流，进一步提高了计算故障节点短路电流的准确性，从而根据故障节点的实际短路电流，协助电力系统校验断路器的断流能力。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种电力系统故障节点的短路电流计算方法的步骤流程示意图；
图2是本发明实施例二提供的一种优选的电力系统故障节点的短路电流计算方法的步骤流程示意图；
图3是本发明实施例三提供的一种电力系统故障节点的短路电流计算装置的结构示意图；
图4是本发明实施例四提供的另一种电力系统故障节点的短路电流计算装置的结构示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中，所述电力系统中包括同步发电机、输电网络、负荷以及柔性直流输电系统。将同步发电机考虑为恒定电流源和导纳的并联组合，将输电网络考虑为电阻和电抗的组合，将负荷考虑为接地支路并用恒定阻抗表示，并将柔性直流换流器考虑为电流源。当电力系统处于正常运行状态时，电力系统的节点方程表示为：
YV＝I；
其中，Y为电力系统的节点导纳矩阵，V为电力系统的节点电压向量，I为电力系统中各节点的注入电流向量。
Figure BDA0002419510990000071
I中只有同步发电机端节点和柔性直流换流器节点的电流不为零，其余节点的电流全部为零。
电力系统的节点方程可以变换为：
V＝ZI；
其中，Z为节点阻抗矩阵，为节点导纳矩阵Y的逆矩阵，Z＝Y-1。
当电力系统中某一节点f发生直接接地的短路故障时，柔性直流换流器会向电力系统注入电流，且在短路故障前后，柔性直流换流器提供的输出电流会随着控制系统的作用发生突变，在发生短路故障后，柔性直流换流器的输出电流不可知。
参见图1，是本发明实施例一提供的一种电力系统故障节点的短路电流计算方法的步骤流程示意图。本发明所提供的电力系统故障节点的短路电流计算方法，通过步骤S1至S4执行：
S1、当所述电力系统发生短路故障时，根据柔性直流换流器的运行参数以及在短路故障后柔性直流换流器的预设电压值，计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流。
在节点f短路故障发生后，柔性直流换流器向交流系统注入的电流会发生变化，控制系统根据柔性直流换流器接入点m的电压的变化，以及有功电流和无功电流的控制目标，调整所述柔性直流换流器的输出电流。
为了根据在短路故障后柔性直流换流器的电压值计算其输出电流，在短路故障后柔性直流换流器的电压无法确定的情况下，预先设置一个在短路故障后柔性直流换流器的预设电压值v′m0，从而初步计算所述柔性直流换流器在发生短路故障后的输出电流，便于后续的迭代计算和调整。
可以理解地，所述柔性直流换流器的预设电压值可以设置为短路故障发生前柔性直流换流器接入点m的电压，也可以是根据人为经验设置的合适的电压值，均不影响本发明取得的有益效果。
作为优选的实施方式，根据所述在短路故障后柔性直流换流器的预设电压值v′m0、所述在短路故障后柔性直流换流器的有功电流分量imd和无功电流分量imq，通过以下计算公式，计算得到在短路故障发生后，经过控制系统调整后的柔性直流换流器的输出电流i′m：
Figure BDA0002419510990000081
其中，
Figure BDA0002419510990000082
为所述预设电压值v′m0相量的相角，
Figure BDA0002419510990000083
为所述柔性直流换流器的输出电流相量相对于其接入点电压相量的相角差。
具体地，根据所述预设电压值v′m0相量的幅值|v′m0|、和在系统正常运行状态下柔性直流换流器注入交流系统的有功功率P，通过以下计算公式计算得到所述短路故障后柔性直流换流器的有功电流分量imd：
Figure BDA0002419510990000084
根据所述柔性直流换流器的电压-无功电流曲线，确定所述在短路故障后柔性直流换流器的无功电流分量imq。
根据所述柔性直流换流器的有功电流分量imd、无功电流分量imq，通过以下计算公式计算所述柔性直流换流器的输出电流相量相对于其接入点电压相量的相角差
Figure BDA0002419510990000091
Figure BDA0002419510990000092
采用本发明实施例的技术手段，在预设一个短路故障后柔性直流换流器的电压值后，能够有效计算在短路故障发生后经过控制系统调整的柔性直流换流器的输出电流i′m，考虑了柔性直流输电系统对计算故障节点处的短路电流的影响，提高短路电流计算的准确性。
S2、在计算短路故障后柔性直流换流器的输出电流之后，构建所述电力系统在短路故障后的节点方程，以计算所述电力系统的故障节点处的短路电流，作为所述故障节点的备选短路电流。
在节点f短路故障发生后，同步发电机的恒定电流源注入电流不变，柔性直流换流器向交流系统注入的电流变为i′m，而故障节点f处则增加了一个注入电流if，因此，短路故障发生后，电力系统的节点方程变为V′：
V′＝V+ZIm+ZIf；
其中，V为所述电力系统在正常运行状态下的节点方程；Z为所述电力系统的节点阻抗矩阵；If为短路故障前后所述故障节点注入电流的变化量；
Figure BDA0002419510990000093
其中if为所述故障节点处的短路电流。
Im为短路故障前后所述柔性直流换流器节点注入电流的变化量。具体地，根据电力系统正常运行状态下，所述柔性直流换流器注入交流系统的有功功率P和无功功率Q，以及所述柔性直流换流器的电压相量的共轭值
Figure BDA0002419510990000094
计算系统正常运行状态下所述柔性直流换流器的输出电流im：
Figure BDA0002419510990000101
从而得到短路故障前后所述柔性直流换流器节点注入电流的变化量Im：
Figure BDA0002419510990000102
在本发明实施例中，通过计算柔性直流换流器节点在系统短路故障前后的注入电流，以更加准确地构建电力系统在短路故障后的节点方程，考虑柔性直流换流器对计算故障节点处的短路电流的影响，提高短路电流计算的准确性。
进一步地，获取故障节点在发生短路故障前的电压vf，在构建所述电力系统在短路故障后的节点方程后，根据所述电力系统在短路故障后的节点方程，以及故障节点在发生短路故障前的电压vf，得到所述故障节点的电压方程为：
v′f＝vf+zfm(im-im)+zffif；
其中，v′f为所述故障节点在短路故障后的电压，节点f发生短路故障后，该节点的电压变为0，也即v′f＝0。vf为所述故障节点在发生短路故障前的电压；zfm为所述故障节点与所述柔性直流换流器节点之间的互阻抗，为所述节点阻抗矩阵Z中的元素；zff为所述故障节点的自阻抗，为所述节点阻抗矩阵Z中的元素。
因此，所述故障节点f的电压方程为0＝vf+zfm(im-im)+zffif。
根据所述故障节点f的电压方程，计算所述故障节点处的短路电流if，作为所述故障节点的备选短路电流：
Figure BDA0002419510990000103
S3、根据所述故障节点的备选短路电流，计算所述在短路故障后柔性直流换流器的计算电压值。
在本发明实施例中，在短路故障后柔性直流换流器的电压无法确定的情况下，通过预先设置的在短路故障后柔性直流换流器的预设电压值v′m0，并根据预设电压值计算柔性直流换流器的输出电流，进而根据故障节点的电压方程，初步求得所述故障节点的短路电流。然而，由于在短路故障后柔性直流换流器的电压值是预设的，通过上述方式初步求得的故障节点的短路电流不一定是故障节点的实际短路电流，故将其作为故障节点的备选短路电流，并进一步验证其准确性。
获取所述电力系统在正常运行状态下，所述柔性直流换流器接入点的电压vm，并根据所述故障节点的备选短路电流，通过以下计算公式计算在短路故障后柔性直流换流器的计算电压值v′m：
v′m＝vm+zmm(im-im)+zffif.
其中，zmm为所述柔性直流换流器节点的自阻抗，为所述节点阻抗矩阵Z中的元素；vm为系统正常运行状态下所述柔性直流换流器的电压。
S4、当所述柔性直流换流器的计算电压值与所述预设电压值之差小于预设阈值时，获取所述故障节点的备选短路电流，作为所述电力系统的故障节点的实际短路电流。
通过比较柔性直流换流器的预设电压值v′m0与计算得到的计算电压值v′m之间的大小差异，从而评估所述预设电压值的准确性，进而验证所述故障节点的备选短路电流的准确性。
因此，预先设置一个无限小的预设阈值，用于衡量所述预设电压值和所述计算电压值之间的差异。当所述柔性直流换流器的计算电压值v′m与所述预设电压值v′m0之差小于预设阈值时，表明柔性直流换流器的预设电压值非常接近于所述计算电压值，则获取所述故障节点的备选短路电流，作为所述电力系统的故障节点的实际短路电流。
作为优选的实施方式，所述预设阈值为0.001。也即，当所述柔性直流换流器的计算电压值v′m与所述预设电压值v′m0满足：|v′m-v′m0|＜0.001时，可以认为所述预设电压值与所述计算电压值相同。因而可以认为根据所述预设电压值计算得到的故障节点的备选短路电流，即为故障节点的实际短路电流。
本发明实施例一提供了一种电力系统故障节点的短路电流计算方法，当所述电力系统发生短路故障时，根据柔性直流换流器的运行参数以及在短路故障后柔性直流换流器的预设电压值，计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流，并构建所述电力系统在短路故障后的节点方程，以计算所述电力系统的故障节点处的短路电流，作为所述故障节点的备选短路电流。本发明实施例提出了在系统短路故障后准确计算柔性直流换流器的输出电流的方法，以使构建的电力系统的节点方程考虑了在短路故障后柔性直流换流器注入电流的变化，提高了计算故障节点短路电流的准确性。在所述故障节点的备选短路电流之后，根据所述备选短路电流计算在短路故障后柔性直流换流器的计算电压值，以验证所述备选短路电流的准确性。当所述柔性直流换流器的计算电压值与所述预设电压值之差小于预设阈值时，将所述备选短路电流作为所述电力系统的故障节点的实际短路电流，进一步提高了计算故障节点短路电流的准确性，从而根据故障节点的实际短路电流，协助电力系统校验断路器的断流能力。
参见图2，是本发明实施例二提供的一种优选的电力系统故障节点的短路电流计算方法的步骤流程示意图。本发明实施例二在实施例一的基础上实施，包括实施例一的全部执行步骤和有益效果。
在本发明实施例二的优选实施例中，所述电力系统故障节点的短路电流计算方法还包括步骤S5：
S5、当所述柔性直流换流器的计算电压值与所述预设电压值之差大于等于预设阈值时，将所述柔性直流换流器的计算电压值作为所述预设电压值，重新计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流。
当所述柔性直流换流器的计算电压值v′m与所述预设电压值v′m0之差大于等于所述预设阈值时，也即所述计算电压值v′m与所述预设电压值v′m0不满足|v′m-v′m0|＜0.001的条件时，表明柔性直流换流器的预设电压值与所述计算电压值仍存在一定差异，所述故障节点的备选短路电流的计算存在误差，需要做进一步地调整。
通过将所述柔性直流换流器的预设电压值v′m0修改为所述柔性直流换流器的计算电压值v′m，并跳转至步骤S1，重新根据所述预设电压值计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流i′m，以计算得到所述故障电压的备选短路电流。通过如此循环迭代，直到最终计算得到的柔性直流换流器的计算电压值v′m与该轮次的预设电压值v′m0满足|v′m-v′m0|＜0.001的条件为止，从而将该轮次的故障节点的备选短路电流作为短路故障后该故障节点的实际短路电流。
本发明实施例二提供了一种电力系统故障节点的短路电流计算方法，通过预先设置在短路故障后柔性直流换流器的预设电压值，提出了在电力系统短路故障后准确计算柔性直流换流器的输出电流的方法，以使构建的电力系统的节点方程考虑了在短路故障后柔性直流换流器注入电流的变化，提高了计算故障节点短路电流的准确性。在所述故障节点的备选短路电流之后，根据所述备选短路电流计算在短路故障后柔性直流换流器的计算电压值，以验证所述备选短路电流的准确性。当所述柔性直流换流器的计算电压值与所述预设电压值之差小于预设阈值时，将所述备选短路电流作为所述电力系统的故障节点的实际短路电流，当所述柔性直流换流器的计算电压值与所述预设电压值之差大于等于预设阈值时，以所述计算电压值作为所述预设电压值，重新迭代计算所述故障节点的短路电流，进一步提高了计算故障节点短路电流的准确性，从而根据故障节点的实际短路电流，协助电力系统校验断路器的断流能力。
参见图3，是本发明实施例三提供的一种电力系统故障节点的短路电流计算装置的结构示意图。本发明实施例三所述的电力系统故障节点的短路电流计算装置30，包括：
换流器输出电流计算模块31，用于当所述电力系统发生短路故障时，根据柔性直流换流器的运行参数以及在短路故障后柔性直流换流器的预设电压值，计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流；
备选短路电流计算模块32，用于在计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流之后，构建所述电力系统在短路故障后的节点方程，以计算所述电力系统的故障节点处的短路电流，作为所述故障节点的备选短路电流；
换流器电压值计算模块33，用于根据所述故障节点的备选短路电流，计算在短路故障后柔性直流换流器的计算电压值；
实际短路电流获取模块34，用于当所述柔性直流换流器的计算电压值与所述预设电压值之差小于预设阈值时，获取所述故障节点的备选短路电流，作为所述电力系统的故障节点的实际短路电流。
作为优选的实施方式，所述电力系统故障节点的短路电流计算装置30还包括：
预设电压值重置模块35，用于当所述柔性直流换流器的计算电压值与所述预设电压值之差大于等于预设阈值时，将所述柔性直流换流器的计算电压值作为所述预设电压值，重新计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流。
需要说明的是，本发明实施例提供的一种电力系统故障节点的短路电流计算装置用于执行上述实施例一或实施例二的一种电力系统故障节点的短路电流计算方法的所有流程步骤，两者的工作原理和有益效果一一对应，因而不再赘述。
本发明实施例三提供的一种电力系统故障节点的短路电流计算装置，换流器输出电流计算模块根据柔性直流换流器的运行参数以及在短路故障后柔性直流换流器的预设电压值，计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流，备选短路电流计算模块根据构建的电力系统在短路故障后的节点方程，计算所述电力系统的故障节点处的短路电流，作为所述故障节点的备选短路电流。本发明实施例提出了在系统短路故障后准确计算柔性直流换流器的输出电流的模块，以使构建的电力系统的节点方程考虑了在短路故障后柔性直流换流器注入电流的变化，提高了计算故障节点短路电流的准确性。在所述故障节点的备选短路电流之后，换流器电压值计算模块根据所述备选短路电流计算在短路故障后柔性直流换流器的计算电压值，以验证所述备选短路电流的准确性。当所述柔性直流换流器的计算电压值与所述预设电压值之差小于预设阈值时，实际短路电流获取模块获取并输出所述备选短路电流，作为所述电力系统的故障节点的实际短路电流；当所述柔性直流换流器的计算电压值与所述预设电压值之差大于等于预设阈值时，预设电压值重置模块将所述预设电压值重置为所述计算电压值，重新迭代计算所述故障节点的短路电流，进一步提高了计算故障节点短路电流的准确性，从而根据故障节点的实际短路电流，协助电力系统校验断路器的断流能力。
参见图4，是本发明实施例四提供的另一种电力系统故障节点的短路电流计算装置的结构示意图。本发明实施例四所述的电力系统故障节点的短路电流计算装置40，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如实施例一或实施例二所述的电力系统故障节点的短路电流计算方法。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电力系统故障节点的短路电流计算方法，其特征在于，包括：
当所述电力系统发生短路故障时，根据柔性直流换流器的运行参数以及在短路故障后柔性直流换流器的预设电压值，计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流；
在计算短路故障后柔性直流换流器的输出电流之后，构建所述电力系统在短路故障后的节点方程，以计算所述电力系统的故障节点处的短路电流，作为所述故障节点的备选短路电流；
根据所述故障节点的备选短路电流，计算在短路故障后柔性直流换流器的计算电压值；
当所述柔性直流换流器的计算电压值与所述预设电压值之差小于预设阈值时，获取所述故障节点的备选短路电流，作为所述电力系统的故障节点的实际短路电流；
所述根据柔性直流换流器的运行参数以及在短路故障后柔性直流换流器的预设电压值，计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流，具体包括：
根据所述在短路故障后柔性直流换流器的预设电压值v′m0和在系统正常运行状态下柔性直流换流器注入交流系统的有功功率P，通过以下计算公式计算在短路故障后柔性直流换流器的有功电流分量imd：
Figure FDA0003544638320000011
根据所述柔性直流换流器的电压-无功电流曲线，确定在短路故障后柔性直流换流器的无功电流分量imq；
根据所述柔性直流换流器的有功电流分量imd、无功电流分量imq，通过以下计算公式计算所述柔性直流换流器的输出电流相量相对于其接入点电压相量的相角差
Figure FDA0003544638320000021
Figure FDA0003544638320000022
根据所述有功电流分量imd、所述无功电流分量imq、所述相角差
Figure FDA0003544638320000023
以及所述预设电压值v′m0相量的相角
Figure FDA0003544638320000024
通过以下计算公式计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流i′m：
Figure FDA0003544638320000025
其中，|v′m0|为预设电压值v′m0相量的幅值。
2.如权利要求1所述的电力系统故障节点的短路电流计算方法，其特征在于，所述电力系统故障节点的短路电流计算方法还包括：
当所述柔性直流换流器的计算电压值与所述预设电压值之差大于等于所述预设阈值时，将所述柔性直流换流器的计算电压值作为所述预设电压值，重新计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流。
3.如权利要求1所述的电力系统故障节点的短路电流计算方法，其特征在于，所述电力系统在短路故障后的节点方程V′为：
V′＝V+ZIm+ZIf；
Figure FDA0003544638320000026
Figure FDA0003544638320000027
其中，V为所述电力系统在正常运行状态下的节点方程；Z为所述电力系统的节点阻抗矩阵；Im为短路故障前后所述柔性直流换流器节点注入电流的变化量；If为短路故障前后所述故障节点注入电流的变化量；im为系统正常运行状态下所述柔性直流换流器的输出电流；if为所述故障节点处的短路电流。
4.如权利要求3所述的电力系统故障节点的短路电流计算方法，其特征在于，所述计算所述电力系统的故障节点处的短路电流,作为所述故障节点的备选短路电流，具体包括：
根据所述电力系统在短路故障后的节点方程，得到所述故障节点的电压方程为：
v'f＝vf+zfm(i'm-im)+zffif＝0；
根据所述故障节点的电压方程，计算所述故障节点处的短路电流if,作为所述故障节点的备选短路电流：
Figure FDA0003544638320000031
其中，v′f为所述故障节点在短路故障后的电压，v′f＝0；vf为所述故障节点在发生短路故障前的电压；zfm为所述故障节点与所述柔性直流换流器节点之间的互阻抗，为所述节点阻抗矩阵Z中的元素；zff为所述故障节点的自阻抗，为所述节点阻抗矩阵Z中的元素。
5.如权利要求4所述的电力系统故障节点的短路电流计算方法，其特征在于，所述根据所述故障节点的备选短路电流，计算在短路故障后柔性直流换流器的计算电压值，具体包括:
根据所述故障节点的备选短路电流，通过以下计算公式计算在短路故障后柔性直流换流器的计算电压值v′m：
v'm＝vm+zmm(i'm-im)+zffif；
其中，zmm为所述柔性直流换流器节点的自阻抗，为所述节点阻抗矩阵Z中的元素；vm为系统正常运行状态下所述柔性直流换流器的电压。
6.如权利要求1所述的电力系统故障节点的短路电流计算方法，其特征在于，所述预设阈值为0.001。
7.一种电力系统故障节点的短路电流计算装置，其特征在于，包括：
换流器输出电流计算模块，用于当所述电力系统发生短路故障时，根据柔性直流换流器的运行参数以及在短路故障后柔性直流换流器的预设电压值，计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流；
备选短路电流计算模块，用于在计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流之后，构建所述电力系统在短路故障后的节点方程，以计算所述电力系统的故障节点处的短路电流，作为所述故障节点的备选短路电流；
换流器电压值计算模块，用于根据所述故障节点的备选短路电流，计算在短路故障后柔性直流换流器的计算电压值；
实际短路电流获取模块，用于当所述柔性直流换流器的计算电压值与所述预设电压值之差小于预设阈值时，获取所述故障节点的备选短路电流，作为所述电力系统的故障节点的实际短路电流；
所述换流器输出电流计算模块，具体用于：
当所述电力系统发生短路故障时，根据所述在短路故障后柔性直流换流器的预设电压值v′m0和在系统正常运行状态下柔性直流换流器注入交流系统的有功功率P，通过以下计算公式计算在短路故障后柔性直流换流器的有功电流分量imd：
Figure FDA0003544638320000041
根据所述柔性直流换流器的电压-无功电流曲线，确定在短路故障后柔性直流换流器的无功电流分量imq；
根据所述柔性直流换流器的有功电流分量imd、无功电流分量imq，通过以下计算公式计算所述柔性直流换流器的输出电流相量相对于其接入点电压相量的相角差
Figure FDA0003544638320000051
Figure FDA0003544638320000052
根据所述有功电流分量imd、所述无功电流分量imq、所述相角差
Figure FDA0003544638320000053
以及所述预设电压值v′m0相量的相角
Figure FDA0003544638320000054
通过以下计算公式计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流i′m：
Figure FDA0003544638320000055
其中，|v′m0|为预设电压值v′m0相量的幅值。
8.如权利要求7所述的电力系统故障节点的短路电流计算装置，其特征在于，所述电力系统故障节点的短路电流计算装置还包括：
预设电压值重置模块，用于当所述柔性直流换流器的计算电压值与所述预设电压值之差大于等于预设阈值时，将所述柔性直流换流器的计算电压值作为所述预设电压值，重新计算在短路故障后柔性直流换流器的输出电流。
9.一种电力系统故障节点的短路电流计算装置，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任意一项所述的电力系统故障节点的短路电流计算方法。
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