CN112924787A - 电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估方法及装置 - Google Patents

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周原
杨翠茹
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Abstract

本发明公开了一种电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估方法，包括：获取无功设备投入前、后母线电压工频稳态值；并通过所述投入前、后母线电压工频稳态值，计算得出母线电压的差值；获取无功设备的无功容量；根据母线电压的差值和所述无功容量，计算得出电力系统的短路容量；根据短路容量和设备阻抗参数，计算得到变电站高、中侧短路电流实时计算值，其中，设备阻抗参数包括：变压器设备阻抗参数和串抗设备阻抗参数。本发明通过合实际电网中各变电站日常进行的无功投切，根据容性无功投入前后系统电压工频稳态分量的变化规律，得出系统各节点实际短路电流的计算值，避免了模拟计算引起的误差，具备实时性特点，极大的提高了计算的准确度。

Description

电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估方法及装置
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估方法、装置、终端设备和计算机可读存储介质。
背景技术
电力系统短路电流水平的评估是系统设备选型、保护制定、系统安全性评估等工作的基础，短路电流水平不断增大是电网不断扩大面临的必然问题，随着系统整体结构的增大，各节点短路电流水平随之发生变化，再加上由于检修、负荷变化、新电源上网、以及季节因素对系统短路电流的影响，导致短路电流处于实时变化的过程中。
目前，在现有的技术中，都是采用离线计算的方式，每隔一段时间整理网架变化信息并通过对潮流的推测对短路电流进行重新计算。但是上述方法存在着以下问题：
1、计算值为离线信息，时效性差；
2、等效计算与实际值存在差异，导致计算结果存在偏差，计算过程本身耗费了大量的人力物力。
发明内容
本发明的目的是：提供一种电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估方法及装置，本发明通过合实际电网中各变电站日常进行的无功投切，根据容性无功投入前后系统电压工频稳态分量的变化规律，得出系统各节点实际短路电流的计算值，避免了模拟计算引起的误差，具备实时性特点，极大的提高了计算的准确度。
为了实现上述目的，本发明提供了一种电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估方法，包括：
获取无功设备投入前、后母线电压工频稳态值；并通过所述投入前、后母线电压工频稳态值，计算得出母线电压的差值；
获取所述无功设备的无功容量；
根据所述母线电压的差值和所述无功容量，计算得出电力系统的短路容量；
根据所述短路容量和设备阻抗参数，计算得到变电站高、中侧短路电流实时计算值，其中，所述设备阻抗参数包括：变压器设备阻抗参数和串抗设备阻抗参数。
进一步地，所述根据所述母线电压的差值和所述无功容量，计算得出电力系统的短路容量，具体采用如下公式：
Figure BDA0002921183680000021
其中，Q为电容器组容量，ΔU为母线电压升高值，Us0为并联电容器装置投入前母线电压，Sd为母线三相短路容量。
进一步地，所述无功设备包括：电容器组和电感器组。
本发明实施例还提供一种电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估装置，包括：母线电压获取模块、无功容量获取模块、短路容量计算模块和短路电流计算模块；其中，
所述母线电压获取模块，用于获取无功设备投入前、后母线电压工频稳态值；并通过所述投入前、后母线电压工频稳态值，计算得出母线电压的差值；
所述无功容量获取模块，用于获取所述无功设备的无功容量；
所述短路容量计算模块，用于根据所述母线电压的差值和所述无功容量，计算得出电力系统的短路容量；
所述短路电流计算模块，用于根据所述短路容量和设备阻抗参数，计算得到变电站高、中侧短路电流实时计算值，其中，所述设备阻抗参数包括：变压器设备阻抗参数和串抗设备阻抗参数。
本发明实施例还提供一种计算机终端设备，包括：一个或多个处理器；存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述任一项所述的电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估方法。
本发明实施例一种电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估方法及装置与现有技术相比，其有益效果在于：
本发明通过获取投切前后母线稳态值幅值的变化量，结合所投切的电容器容量，对变电站无功设备所处节点的短路电流工频稳态分量进行计算，并结合已知的该站各主变、串抗设备阻抗参数，对高、中压侧短路电流水平进行评估，从而获取变电站各测节点短路电流实时计算值。由于变电站多配置有无功补偿设备，且其投切相对频繁，结合日常投切可实现短路电流的实时获取。
附图说明
图1为本发明某一实施例提供的一种电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估方法的流程示意图；
图2为本发明某一实施例提供的一种电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估方法中计算变电站各处节点短路电流的构成示意图；
图3为本发明某一实施例提供的一种电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估装置的结构示意图。
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。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
本发明第一实施例：
如图1所示，本发明实施例提供的一种电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估方法，至少包括如下步骤：
S101、获取无功设备投入前、后母线电压工频稳态值；并通过所述投入前、后母线电压工频稳态值，计算得出母线电压的差值；
需要说明的是，无功设备指的是在无功功率补偿过程中的一种补偿设备，无功补偿是一种在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境的技术。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少电网的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。
需要说明的是，母线是指指在变电所中各级电压配电装bai置的连接，以及变压器等电气设备和相应配电装置的连接，大都采用矩形或圆形截面的导线或绞线，这统称为母线。母线的作用是汇集、分配和传送电能。在电力系统中，母线将配电装置中的各个载流分支回路连接在一起，起着汇集、分配和传送电能的作用。母线按外型和结构，大致分为以下三类：硬母线。包括矩形母线、槽形母线、管形母线等。软母线。包括铝绞线、铜绞线、钢芯铝绞线、扩径空心导线等。封闭母线。包括共箱母线、分相母线等。母线指用高导电率的铜、铝质材料制成的，用以传输电能，具有汇集和分配电力的。电站或变电站输送电能用的总导线。
S102、获取所述无功设备的无功容量；
需要说明的是，所述无功设备的无功容量可以通过无功设备的铭牌参数进行计算。
S103、根据所述母线电压的差值和所述无功容量，计算得出电力系统的短路容量；
需要说明的是，所述计算电力系统的短路容量，可以采用多种无功设备的计算方法，在此，本发明以电容器组为例，但是，本发明的无功设备不限于电容器，例如，采用电容器作为无功设备电力系统的短路容量，计算方法如下：
Figure BDA0002921183680000051
其中，Q为电容器组容量，ΔU为母线电压升高值，Us0为并联电容器装置投入前母线电压，Sd为母线三相短路容量。
S104、根据所述短路容量和设备阻抗参数，计算得到变电站高、中侧短路电流实时计算值，其中，所述设备阻抗参数包括：变压器设备阻抗参数和串抗设备阻抗参数。
需要说明的是，在本步骤中，首先通过短路容量，计算得出变电站低侧的短路电流，然后结合设备的阻抗参数，计算得到变电站高、中侧短路电流实时计算值。
在本发明的某一个实施例中，所述根据所述母线电压的差值和所述无功容量，计算得出电力系统的短路容量，具体采用如下公式：
Figure BDA0002921183680000061
其中，Q为电容器组容量，ΔU为母线电压升高值，Us0为并联电容器装置投入前母线电压，Sd为母线三相短路容量。
在本发明的某一个实施例中，所述无功设备包括：电容器组和电感器组。
本发明实施例一种电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估方法与现有技术相比，其有益效果在于：
本发明通过获取投切前后母线稳态值幅值的变化量，结合所投切的电容器容量，对变电站无功设备所处节点的短路电流工频稳态分量进行计算，并结合已知的该站各主变、串抗设备阻抗参数，对高、中压侧短路电流水平进行评估，从而获取变电站各测节点短路电流实时计算值。由于变电站多配置有无功补偿设备，且其投切相对频繁，结合日常投切可实现短路电流的实时获取。
本发明第二实施例：
如图2所示，本发明实施例提供的一种电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估装置200，包括：母线电压获取模块201、无功容量获取模块202、短路容量计算模块203和短路电流计算模块204；其中，
所述母线电压获取模块201，用于获取无功设备投入前、后母线电压工频稳态值；并通过所述投入前、后母线电压工频稳态值，计算得出母线电压的差值；
所述无功容量202，用于获取所述无功设备的无功容量；
所述短路容量计算模块203，用于根据所述母线电压的差值和所述无功容量，计算得出电力系统的短路容量；
所述短路电流计算模块204，用于根据所述短路容量和设备阻抗参数，计算得到变电站高、中侧短路电流实时计算值，其中，所述设备阻抗参数包括：变压器设备阻抗参数和串抗设备阻抗参数。
在本发明的某一个实施例中，所述根据所述母线电压的差值和所述无功容量，计算得出电力系统的短路容量，具体采用如下公式：
Figure BDA0002921183680000071
其中，Q为电容器组容量，ΔU为母线电压升高值，Us0为并联电容器装置投入前母线电压，Sd为母线三相短路容量。
在本发明的某一个实施例中，所述无功设备包括：电容器组和电感器组。
本发明第三实施例：
本发明实施例还提供一种计算机终端设备，包括：一个或多个处理器；
存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述任一项所述的电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估方法。
需要说明的是，所述处理器可以是中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，通用处理器可以是微处理器，或者所述处理器也可以是任何常规的处理器，所述处理器是所述终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接所述终端设备的各个部分。
所述存储器主要包括程序存储区和数据存储区，其中，程序存储区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等，数据存储区可存储相关数据等。此外，所述存储器可以是高速随机存取存储器，还可以是非易失性存储器，例如插接式硬盘，智能存储卡(SmartMediaCard，SMC)、安全数字(SecureDigital，SD)卡和闪存卡(FlashCard)等，或所述存储器也可以是其他易失性固态存储器件。
需要说明的是，上述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器，本领域技术人员可以理解，上述终端设备仅仅是示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。
本发明第四实施例：
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估方法。
需要说明的是，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元(如计算机程序、计算机程序)，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述终端设备中的执行过程。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估方法，其特征在于，包括：
获取无功设备投入前、后母线电压工频稳态值；并通过所述投入前、后母线电压工频稳态值，计算得出母线电压的差值；
获取所述无功设备的无功容量；
根据所述母线电压的差值和所述无功容量，计算得出电力系统的短路容量；
根据所述短路容量和设备阻抗参数，计算得到变电站高、中侧短路电流实时计算值，其中，所述设备阻抗参数包括：变压器设备阻抗参数和串抗设备阻抗参数。
2.根据权利要求1所述的电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估方法，其特征在于，所述根据所述母线电压的差值和所述无功容量，计算得出电力系统的短路容量，具体采用如下公式：
Figure FDA0002921183670000011
其中，Q为电容器组容量，ΔU为母线电压升高值，Us0为并联电容器装置投入前母线电压，Sd为母线三相短路容量。
3.根据权利要求1所述的电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估方法，其特征在于，所述无功设备包括：电容器组和电感器组。
4.一种电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估装置，其特征在于，包括：母线电压获取模块、无功容量获取模块、短路容量计算模块和短路电流计算模块；其中，
所述母线电压获取模块，用于获取无功设备投入前、后母线电压工频稳态值；并通过所述投入前、后母线电压工频稳态值，计算得出母线电压的差值；
所述无功容量获取模块，用于获取所述无功设备的无功容量；
所述短路容量计算模块，用于根据所述母线电压的差值和所述无功容量，计算得出电力系统的短路容量；
所述短路电流计算模块，用于根据所述短路容量和设备阻抗参数，计算得到变电站高、中侧短路电流实时计算值，其中，所述设备阻抗参数包括：变压器设备阻抗参数和串抗设备阻抗参数。
5.根据权利要求4所述的电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估装置，其特征在于，所述根据所述母线电压的差值和所述无功容量，计算得出电力系统的短路容量，具体采用如下公式：
Figure FDA0002921183670000021
其中，Q为电容器组容量，ΔU为母线电压升高值，Us0为并联电容器装置投入前母线电压，Sd为母线三相短路容量。
6.根据权利要求4所述的电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估装置，其特征在于，所述无功设备包括：电容器组和电感器组。
7.一种计算机终端设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至3任一项所述的电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估方法。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至3任一项所述的电力系统节点短路电流工频稳态分量在线评估方法。
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