CN112701684B - 变电站等效马达负荷比例确定方法及短路电流计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变电站等效马达负荷比例确定方法，包括构建各类电压等级配电网的仿真计算网络；确定配电网中实际供电负荷的分布情况并给定各负荷的马达比例；进行暂态稳定仿真并测量短路点在各时间点的总短路电流；将实际负荷等效为直接连接于故障母线上的集中负荷并设定初始等效马达比例；进行相同故障状态下的暂态稳定仿真并测量短路点在各时间点的总短路电流；对短路点在各时间点的总短路电流大小进行判定，根据判定结果调整集中负荷的等效马达比例得到最终的确定值。本发明还公开了包括所述变电站等效马达负荷比例确定方法的短路电流计算方法。本发明能够实现对短路电流计算中等效马达负荷比例的优化，而且精确性高、可靠性好。

Description

变电站等效马达负荷比例确定方法及短路电流计算方法
技术领域
本发明属于电气自动化领域，具体涉及一种变电站等效马达负荷比例确定方法及短路电流计算方法。
背景技术
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和是生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。而随着国民经济的高速发展，城市和工业中心的负荷与负荷密度不断增长，电网规模持续扩大，负荷持续加重。
电力系统实现高度互联能够提高电网运行的经济效益和供电可靠性，但也使得短路电流问题愈发凸显。发电厂和变电站的容量不断增加，交直流混联线路不断增多，变电站之间的联系愈发紧密，电气距离显著减小，不同电压等级电网形成高低压电磁环网运行，以上各种情况均会造成电力系统的短路电流水平大幅度增加。短路电流的逐年增长，威胁电网安全稳定运行，导致电网运行控制难度增大。
此外，在短路电流计算中，负荷模型的选取是影响计算结果的重要因素之一，但是建立准确的负荷模型一直以来就是电力系统分析控制领域公认的世界性难题。若选择负荷模型时与现实情况偏差多大，则可能使得短路计算的结果过于保守或过于乐观，从而造成电网运行经济性较差或电网安全稳定运行存在隐患。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种精确性高、可靠性好的变电站等效马达负荷比例确定方法。
本发明的目的之二在于提供一种包括了所述变电站等效马达负荷比例确定方法的短路电流计算方法。
本发明提供的这种变电站等效马达负荷比例确定方法，包括如下步骤：
S1.构建包含不同电压等级配电网的仿真计算网络；
S2.在步骤S1构建的仿真计算网络中，确定配电网中实际供电负荷的分布情况，并给定各负荷的马达比例；
S3.采用暂态稳定计算程序，进行故障母线处三相短路的暂态稳定仿真计算，并测量短路后暂态过程中短路点在各个时间点的总短路电流；
S4.将配电网中实际供电负荷等效为直接连接于故障母线上的集中负荷，并设定集中负荷的初始等效马达比例，构成等效仿真计算网络；
S5.对步骤S4得到的等效仿真计算网络，进行与步骤S3相同的故障状态下的暂态稳定仿真计算，并测量短路后暂态过程中短路点在各个时间点的总短路电流；
S6.对步骤S3得到的短路点在各个时间点的总短路电流和步骤S5得到的短路点在各个时间点的总短路电流进行大小判定，并根据判定结果不断调整集中负荷的等效马达比例，从而得到最终的变电站等效马达负荷比例确定值。
步骤S3所述的暂态稳定计算程序，具体为PSASP暂态稳定计算程序。
步骤S3所述的测量短路后暂态过程中短路点在各个时间点的总短路电流，具体为测量短路后暂态过程中短路点在各个时间点的总短路电流，从而绘制第一短路电流-时间曲线。
步骤S5所述的测量短路后暂态过程中短路点在各个时间点的总短路电流，具体为测量短路后暂态过程中短路点在各个时间点的总短路电流，从而绘制第二短路电流-时间曲线。
步骤S6所述的对步骤S3得到的短路点在各个时间点的总短路电流和步骤S5得到的短路点在各个时间点的总短路电流进行大小判定，并根据判定结果不断调整集中负荷的等效马达比例，从而得到最终的变电站等效马达负荷比例确定值，具体为采用如下步骤得到最终的变电站等效马达负荷比例确定值：
得到第一短路电流-时间曲线和第二短路电流-时间曲线，对两条曲线进行判定：
若第一短路电流-时间曲线和第二短路电流-时间曲线重合，则此时所对应的集中负荷的等效马达比例为最终的变电站等效马达负荷比例确定值；
若第一短路电流-时间曲线和第二短路电流-时间曲线不重合，则不断调整集中负荷的等效马达比例，直至第一短路电流-时间曲线和第二短路电流-时间曲线重合。
本发明还提供了一种包括了所述变电站等效马达负荷比例确定方法的短路电流计算方法，该短路电流计算方法采用所述的变电站等效马达负荷比例确定方法确定变电站等效马达负荷比例，并在电网发生短路故障时，采用所确定的变电站等效马达负荷比例进行电网短路电流的计算。
本发明提供的这种变电站等效马达负荷比例确定方法及短路电流计算方法，能够实现对短路电流计算中等效马达负荷比例的优化，且该马达负荷比例可进一步提高电网仿真计算中综合负荷模型参数的精确度，具有良好的工程价值，而且精确性高、可靠性好。
附图说明
图1为本发明的变电站等效马达负荷比例确定方法的方法流程示意图。
图2为本发明的变电站等效马达负荷比例确定方法的实施例的电网简化结构示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明的变电站等效马达负荷比例确定方法的方法流程示意图：本发明提供的这种变电站等效马达负荷比例确定方法，包括如下步骤：
S1.构建包含不同电压等级配电网的仿真计算网络；
S2.在步骤S1构建的仿真计算网络中，确定配电网中实际供电负荷的分布情况，并给定各负荷的马达比例；
S3.采用暂态稳定计算程序(比如PSASP暂态稳定计算程序)，进行故障母线处三相短路的暂态稳定仿真计算，并测量短路后暂态过程中短路点在各个时间点的总短路电流；
在具体实施时，优选可以将测量得到的短路后暂态过程中短路点在各个时间点的总短路电流，绘制成为第一短路电流-时间曲线；
S4.将配电网中实际供电负荷等效为直接连接于故障母线上的集中负荷，并设定集中负荷的初始等效马达比例，构成等效仿真计算网络；
S5.对步骤S4得到的等效仿真计算网络，进行与步骤S3相同的故障状态下的暂态稳定仿真计算，并测量短路后暂态过程中短路点在各个时间点的总短路电流；
在具体实施时，优选可以将测量得到的短路后暂态过程中短路点在各个时间点的总短路电流，绘制成为第二短路电流-时间曲线；
S6.对步骤S3得到的短路点在各个时间点的总短路电流和步骤S5得到的短路点在各个时间点的总短路电流进行大小判定，并根据判定结果不断调整集中负荷的等效马达比例，从而得到最终的变电站等效马达负荷比例确定值；具体为采用如下步骤得到最终的变电站等效马达负荷比例确定值：
得到第一短路电流-时间曲线和第二短路电流-时间曲线，对两条曲线进行判定：
若第一短路电流-时间曲线和第二短路电流-时间曲线重合，则此时所对应的集中负荷的等效马达比例为最终的变电站等效马达负荷比例确定值；
若第一短路电流-时间曲线和第二短路电流-时间曲线不重合，则不断调整集中负荷的等效马达比例，直至第一短路电流-时间曲线和第二短路电流-时间曲线重合。
以下结合一个具体实施例，对本发明的变电站等效马达负荷比例确定方法进行进一步说明：
如图2所示，为本实施例的仿真计算网络简化示意图，该仿真简化网络为含不同电压等级配电网的3机6节点系统简化示意图。
构建3机6节点系统，三相短路点设置在1#母线，1#母线为电网主负荷中心，3#母线为次负荷中心。4#母线机组为送端同步发电机电源，设为PQ节点(按照给定P、Q出力发电)；5#母线机组为次负荷中心同步发电机电源，设置为PV节点；6#母线机组为主负荷中心同步发电机电源，设置为平衡机。同步发电机采用5阶模型(考虑转子机械动态以及励磁绕组和交、直轴阻尼绕组暂态)。母线1处负荷水平占系统总负荷的60％，母线2处负荷水平占系统总负荷的10％，母线3处负荷水平占系统总负荷的30％。负荷均采用感应电动机(3阶模型)并联恒阻抗模型；同步发电机和感应电动机参数均采用计算程序默认参数。
在3机6节点系统的基础上，构建含不同电压等级配电网的仿真计算网络，主要包含10kV和0.4kV，为了配电网有足够的供电能力，该3机6节点系统在实际仿真时，110kV变电站设置9回线路，10kV变电站设置15回线路。简化示意图如图2所示。
确定配网中实际供电负荷的分布情况。配网中实际供电负荷的分布主要考虑以下4种情况——
情况1：所有负荷都集中于配变低压0.4kV母线；
情况2：配变10kV母线、0.4kV母线负荷各占50％；
情况3：马达负荷集中于配变10kV母线，0.4kV母线上均为静态负荷；
情况4：所有负荷都集中于10kV线路末端。
给定配网中各实际供电负荷的马达比例。给定配网中各实际供电负荷的马达比例为Pactual；
采用PSASP暂态稳定计算程序，进行母线1处三相短路的暂态稳定仿真计算，测量短路后暂态过程中短路点短路电流，并绘制短路电流-时间曲线一，具体为：
采用PSASP-TS(电力系统综合分析软件包-暂态稳定计算程序)为计算工具进行暂态稳定仿真计算。
测量短路后暂态过程中短路点短路电流。短路电流由4部分组成，分别为支路2-1、支路3-1、支路6-1以及配网中实际供电负荷反馈电流组成。即，
Itotal＝I2-1+I3-1+I6-1+Iload.distribution
结合上一步，即可绘制第一短路电流-时间曲线；
将配电网中的实际供电负荷等效为直接连接于故障母线上的集中负荷，集中负荷应是配网实际供电负荷的集合等效。
设置集中负荷的初始等效马达比例为Pinitial，此时构成只有主网的3机6节点系统网络。
采用PSASP-TS(电力系统综合分析软件包-暂态稳定计算程序)为计算工具进行暂态稳定仿真计算。
测量短路后暂态过程中短路点短路电流。短路电流由4部分组成，分别为支路2-1、支路3-1、支路6-1以及母线1处集中负荷反馈电流组成。即，
Itotal＝I2-1+I3-1+I6-1+Iload.concentration
结合上一步，即可绘制第二短路电流-时间曲线；
按照含不同电压等级配电网时与仅含主网时故障母线处总短路电流相等的思路，不断调整集中负荷的马达比例，直至第一短路电流-时间曲线和第二短路电流-时间曲线完全重合，从而确定母线1处集中综合负荷的等效马达比例Pequal。

Claims (6)

1.一种变电站等效马达负荷比例确定方法，包括如下步骤：
S1.构建包含不同电压等级配电网的仿真计算网络；
S2.在步骤S1构建的仿真计算网络中，确定配电网中实际供电负荷的分布情况，并给定各负荷的马达比例；
S3.采用暂态稳定计算程序，进行故障母线处三相短路的暂态稳定仿真计算，并测量短路后暂态过程中短路点在各个时间点的总短路电流；
S4.将配电网中实际供电负荷等效为直接连接于故障母线上的集中负荷，并设定集中负荷的初始等效马达比例，构成等效仿真计算网络；
S5.对步骤S4得到的等效仿真计算网络，进行与步骤S3相同的故障状态下的暂态稳定仿真计算，并测量短路后暂态过程中短路点在各个时间点的总短路电流；
S6.对步骤S3得到的短路点在各个时间点的总短路电流和步骤S5得到的短路点在各个时间点的总短路电流进行大小判定，并根据判定结果不断调整集中负荷的等效马达比例，从而得到最终的变电站等效马达负荷比例确定值。
2.根据权利要求1所述的变电站等效马达负荷比例确定方法，其特征在于步骤S3所述的暂态稳定计算程序，具体为PSASP暂态稳定计算程序。
3.根据权利要求1或2所述的变电站等效马达负荷比例确定方法，其特征在于步骤S3所述的测量短路后暂态过程中短路点在各个时间点的总短路电流，具体为测量短路后暂态过程中短路点在各个时间点的总短路电流，从而绘制第一短路电流-时间曲线。
4.根据权利要求3所述的变电站等效马达负荷比例确定方法，其特征在于步骤S5所述的测量短路后暂态过程中短路点在各个时间点的总短路电流，具体为测量短路后暂态过程中短路点在各个时间点的总短路电流，从而绘制第二短路电流-时间曲线。
5.根据权利要求4所述的变电站等效马达负荷比例确定方法，其特征在于步骤S6所述的对步骤S3得到的短路点在各个时间点的总短路电流和步骤S5得到的短路点在各个时间点的总短路电流进行大小判定，并根据判定结果不断调整集中负荷的等效马达比例，从而得到最终的变电站等效马达负荷比例确定值，具体为采用如下步骤得到最终的变电站等效马达负荷比例确定值：
得到第一短路电流-时间曲线和第二短路电流-时间曲线，对两条曲线进行判定：
若第一短路电流-时间曲线和第二短路电流-时间曲线重合，则此时所对应的集中负荷的等效马达比例为最终的变电站等效马达负荷比例确定值；
若第一短路电流-时间曲线和第二短路电流-时间曲线不重合，则不断调整集中负荷的等效马达比例，直至第一短路电流-时间曲线和第二短路电流-时间曲线重合。
6.一种短路电流计算方法，其特征在于采用权利要求1～5之一所述的变电站等效马达负荷比例确定方法确定变电站等效马达负荷比例，并在电网发生短路故障时，采用所确定的变电站等效马达负荷比例进行电网短路电流的计算。
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