CN114268091B - 基于综合阻抗矩阵的故障处理方法、装置、设备及介质 - Google Patents

基于综合阻抗矩阵的故障处理方法、装置、设备及介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电力系统技术领域，公开了一种基于综合阻抗矩阵的故障处理方法、装置、设备及介质，方法包括根据三相线路故障类型，确定新增节点，并获得包含所述新增节点的复合序网；根据所述复合序网，计算综合阻抗矩阵；采用星网变换消去所述综合阻抗矩阵中的新增节点，得到目标综合阻抗矩阵；将所述目标综合阻抗矩阵加入到正序网络中进行仿真计算，得到所有初始节点的正序电压；根据星网变换的逆变换得到所述新增节点的正序电压，并计算负序网络电压、负序网络电流、零序网络电压和零序网络电流。本方法能避免在正序网络中新增节点，保持原有的节点编号不变，从而降低计算复杂度。

Description

基于综合阻抗矩阵的故障处理方法、装置、设备及介质
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种基于综合阻抗矩阵的故障处理方法、装置、设备及介质。
背景技术
为了利用数字计算机研究各种故障状态下电力系统运行的稳定性情况，对电力系统复杂故障的分析计算需求日益迫切。电力系统机电暂态仿真软件作为电力系统稳定性分析的重要工具，研究实用的复杂故障计算方法是非常必要的。
目前，机电暂态程序中复杂故障计算方法已经有非常多的研究成果，例如以求解边界条件方程式为基础的各种方法以及基于网络分割法原理的求解方法。这些方法需要在每个时段对网络故障部分作特殊的计算，通常采用的是综合阻抗矩阵法。综合阻抗矩阵法利用网络变换原理，将简单不对称故障综合矩阵的概念推广为任意复杂故障的综合阻抗矩阵，最终将综合阻抗矩阵加入正序网络以模拟复杂故障对电力系统的影响。这种方法对不同重数故障采用统一处理方法，可简化计算程序。
在机电暂态仿真过程中，若发生单相断线、两相断线，或者线路上发生相短路、两相对地短路、两相短路等不对称故障，如果采用综合阻抗矩阵法需要在正序、负序和零序网络中增加节点。在正序网络中新增节点之后，为了提高计算速度，需要对网络节点重新进行节点优化编号。由于正序网络与各种动态元件进行交替求解，节点编号变化会增大程序设计及计算复杂性。
发明内容
本发明提供了一种基于综合阻抗矩阵的故障处理方法、装置、设备及介质，以避免在正序网络中新增节点，保持原有的节点编号不变，从而降低计算复杂度。
第一方面，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于综合阻抗矩阵的故障处理方法，包括：
根据三相线路故障类型，确定新增节点，并获得包含所述新增节点的复合序网；
根据所述复合序网，计算综合阻抗矩阵；
采用星网变换消去所述综合阻抗矩阵中的新增节点，得到目标综合阻抗矩阵；
将所述目标综合阻抗矩阵加入到正序网络中进行仿真计算，得到所有初始节点的正序电压；
根据星网变换的逆变换得到所述新增节点的正序电压，并计算负序网络电压、负序网络电流、零序网络电压和零序网络电流。
优选地，所述根据所述复合序网，计算综合阻抗矩阵，包括：
根据计算得到的正序网络故障端口阻抗矩阵、负序网络故障端口阻抗矩阵、零序网络故障端口阻抗矩阵，建立正序网络电压电流方程、负序网络电压电流方程和零序网络电压电流方程；其中，所述复合序网包括正序网络、负序网络和零序网络；
根据所述故障类型建立每个故障端口的故障边界条件；
根据所述正序网络电压电流方程、所述负序网络电压电流方程、所述零序网络电压电流方程以及所述故障边界条件计算综合阻抗矩阵。
优选地，所述计算负序网络电压、负序网络电流、零序网络电压和零序网络电流，包括：
根据所述正序网络电压电流方程、所述负序网络电压电流方程、所述零序网络电压电流方程以及所述故障边界条件，求得负序网络端口注入电流和零序网络端口注入电流；
根据所述负序网络端口注入电流和所述零序网络端口注入电流，求得负序网络电压、负序网络电流、零序网络电压和零序网络电流。
优选地，所述根据所述正序网络电压电流方程、所述负序网络电压电流方程、所述零序网络电压电流方程以及所述故障边界条件计算综合阻抗矩阵，包括：
根据所述正序网络电压电流方程、所述负序网络电压电流方程、所述零序网络电压电流方程，得到中间阻抗矩阵；
根据所述故障边界条件，计算电流关联矩阵；
根据所述中间阻抗矩阵和所述电流关联矩阵，求得回路阻抗矩阵；
消去所述回路阻抗矩阵中回路电压为零的行，得到正序网络故障端口电压和电流的关系式；
根据所述关系式，得到综合阻抗矩阵。
优选地，所述正序网络电压电流方程、所述负序网络电压电流方程、所述零序网络电压电流方程为：
Figure BDA0003383744090000031
其中，I1、I2、I0分别为正序故障端口电流矢量、负序故障端口电流矢量、零序故障端口电流矢量，V1、V2、V0分别为正序故障端口电压矢量、负序故障端口电压矢量、零序故障端口电压矢量，Z1、Z2、Z0分别为正序网络故障端口阻抗矩阵、负序网络故障端口阻抗矩阵、零序网络故障端口阻抗矩阵，V1 0为发生故障前端口的正序电压矢量。
优选地，所述根据三相线路故障类型，确定新增节点，包括：
当三相线路发生一侧单相断线时，所述新增节点个数为1，所述新增节点设于对应的故障位置；
当三相线路发生两侧单相断线时，所述新增节点个数为2，所述新增节点设于对应的故障位置；
当三相线路发生一侧两相断线时，所述新增节点个数为1，所述新增节点设于对应的故障位置；
当三相线路发生两侧两相断线时，所述新增节点个数为2，所述新增节点设于对应的故障位置；
当三相线路发生单相短路、两相短路或两相接地短路时，所述新增节点个数为1，所述新增节点设于对应的故障位置。
第二方面，本发明提供了一种基于综合阻抗矩阵的故障处理装置，包括：
节点确定模块，用于根据三相线路故障类型，确定新增节点，并获得包含所述新增节点的复合序网；
矩阵计算模块，用于根据所述复合序网，计算综合阻抗矩阵；
节点消除模块，用于采用星网变换消去所述综合阻抗矩阵中的新增节点，得到目标综合阻抗矩阵；
仿真计算模块，用于将所述目标综合阻抗矩阵加入到正序网络中进行仿真计算，得到所有初始节点的正序电压；
电压电流计算模块，用于根据星网变换的逆变换得到所述新增节点的正序电压，并计算负序网络电压、负序网络电流、零序网络电压和零序网络电流。
优选地，所述矩阵计算模块包括：
方程建立单元，用于根据计算得到的正序网络故障端口阻抗矩阵、负序网络故障端口阻抗矩阵、零序网络故障端口阻抗矩阵，建立正序网络电压电流方程、负序网络电压电流方程和零序网络电压电流方程；其中，所述复合序网包括正序网络、负序网络和零序网络；
边界条件建立单元，用于根据所述故障类型建立每个故障端口的故障边界条件；
矩阵计算单元，用于根据所述正序网络电压电流方程、所述负序网络电压电流方程、所述零序网络电压电流方程以及所述故障边界条件计算综合阻抗矩阵。
第三方面，本发明还提供了一种终端设备，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上述中任意一项所述的基于综合阻抗矩阵的故障处理方法。
第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述中任意一项所述的基于综合阻抗矩阵的故障处理方法。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明提出的方法只需在负序网络和零序网络中新增节点，根据得到的带有新增节点的综合阻抗矩阵，再采用星网变换，将新增节点消去，得到目标综合阻抗矩阵，然后将目标综合阻抗矩阵加入到正序网络中进行仿真计算，计算得到所有初始节点的正序电压，然后根据星网变换的逆变换得到新增节点的正序电压，从而求解得到负序网络电压、负序网络电流、零序网络电压和零序网络电流。本发明能够在保证故障处理准确度的同时，避免在正序网络中新增节点，保持原有的节点编号不变，从而降低计算复杂度。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的基于综合阻抗矩阵的故障处理方法流程示意图；
图2a是三相线路发生一侧单相断线时新增节点示意图；
图2b是三相线路发生两侧单相断线时新增节点示意图；
图2c是三相线路发生一侧两相断线时新增节点示意图；
图2d是三相线路发生两侧两相断线时新增节点示意图；
图3是三相线路发生短路故障时新增节点示意图；
图4a是串联型故障对应的电流关联矩阵示意图；
图4b是并联型故障对应的电流关联矩阵示意图；
图4c是两相短路故障对应的电流关联矩阵示意图；
图5是复合序网示意图；
图6是扩展正序网络示意图；
图7a是星形电路示意图；
图7b是网形电路示意图；
图8是本发明第二实施例提供的基于综合阻抗矩阵的故障处理装置结构示意图。
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。
参照图1，本发明第一实施例提供了一种基于综合阻抗矩阵的故障处理方法，包括以下步骤：
S11，根据三相线路故障类型，确定新增节点，并获得包含所述新增节点的复合序网；
S12，根据所述复合序网，计算综合阻抗矩阵；
S13，采用星网变换消去所述综合阻抗矩阵中的新增节点，得到目标综合阻抗矩阵；
S14，将所述目标综合阻抗矩阵加入到正序网络中进行仿真计算，得到所有初始节点的正序电压；
S15，根据星网变换的逆变换得到所述新增节点的正序电压，并计算负序网络电压、负序网络电流、零序网络电压和零序网络电流。
在步骤S11中，首先根据三相线路故障类型，确定新增节点，具体包括：
当三相线路发生一侧单相断线时，所述新增节点个数为1，所述新增节点设于对应的故障位置；
当三相线路发生两侧单相断线时，所述新增节点个数为2，所述新增节点设于对应的故障位置；
当三相线路发生一侧两相断线时，所述新增节点个数为1，所述新增节点设于对应的故障位置；
当三相线路发生两侧两相断线时，所述新增节点个数为2，所述新增节点设于对应的故障位置；
当三相线路发生单相短路、两相短路或两相接地短路时，所述新增节点个数为1，所述新增节点设于对应的故障位置。
进一步地，在原始的网络中加入新增节点，即可获得包含新增节点的复合序网。
示例性地，参照图2a-2d和图3，若发生单线断线(单侧或两侧)、两相断线(单侧或两侧)、线路上单相短路、两相短路或两相对地短路的情况，需要新增节点。
参照图2a-2d，A、B、C三相线路连接于母线I、J之间，线路阻抗为ZL，两端各有三个断路器，编号分别为BRK1、BRK2、BRK3、BRK4、BRK5、BRK6。其中图2a是发生一侧单相断线，即BRK1断开，其他断路器闭合，此时需要新增一个节点M；图2b是发生两侧单相断线，即BRK1、BRK2同时断开，其他断路器闭合，此时需要新增两个节点M、N；图2c是发生一侧两相断线，即BRK1、BRK3同时断开，其他断路器闭合，此时需要新增一个节点M；图2d是发生两侧两相断线，即BRK1、BRK2、BRK3、BRK4同时断开，其他断路器闭合，此时需要新增两个节点M、N。
参照图3，A、B、C三相线路连接于母线I、J之间，线路阻抗为ZL，两端各有三个断路器，编号分别为BRK1、BRK2、BRK3、BRK4、BRK5、BRK6，所有断路器都是闭合的。假设在距离母线I端百分之K的位置发生单相短路、两相短路或者两相接地短路，则需要在故障的位置新增一个节点M。其中，
Figure BDA0003383744090000071
Figure BDA0003383744090000072
在步骤S12中，根据所述复合序网，计算综合阻抗矩阵，具体包括步骤S21-S23：
S21，根据计算得到的正序网络故障端口阻抗矩阵、负序网络故障端口阻抗矩阵、零序网络故障端口阻抗矩阵，建立正序网络电压电流方程、负序网络电压电流方程和零序网络电压电流方程；其中，所述复合序网包括正序网络、负序网络和零序网络；
S22，根据所述故障类型建立每个故障端口的故障边界条件；
S23，根据所述正序网络电压电流方程、所述负序网络电压电流方程、所述零序网络电压电流方程以及所述故障边界条件计算综合阻抗矩阵。
需要说明的是，综合阻抗矩阵法对每个短路故障和断线故障，都作为故障口处理，短路故障的故障点和地之间是一个故障口，断线两侧节点之间为一个故障口。
在步骤S21中，计算得到的正序网络故障端口阻抗矩阵、负序网络故障端口阻抗矩阵、零序网络故障端口阻抗矩阵，建立正序网络电压电流方程、负序网络电压电流方程和零序网络电压电流方程。
所述正序网络电压电流方程、所述负序网络电压电流方程、所述零序网络电压电流方程为：
Figure BDA0003383744090000081
其中，I1、I2、I0分别为正序故障端口电流矢量、负序故障端口电流矢量、零序故障端口电流矢量，V1、V2、V0分别为正序故障端口电压矢量、负序故障端口电压矢量、零序故障端口电压矢量，Z1、Z2、Z0分别为正序网络故障端口阻抗矩阵、负序网络故障端口阻抗矩阵、零序网络故障端口阻抗矩阵，V1 0为发生故障前端口的正序电压矢量。
将式(1)中的负序网络电压电流方程和零序网络电压电流方程合并，得到：
Figure BDA0003383744090000091
简化为：
Vs＝Z*Is (3)
在步骤S22中，根据所述故障类型建立每个故障端口的故障边界条件。
具体地，根据不同类型故障的边界条件，可以将电力系统故障分为串联型和并联型。串联型故障有单相短路、两相断线，这类故障的复合序网由正序网络、负序网络和零序网络三个序网串联而成，如图4a所示；并联型故障有两相接地短路、单相断线，这类故障的复合序网由三个序网并联而成，如图4b所示；两相短路作为一种特殊的并联型故障考虑，正序网络和负序网络并联，不包含零序网络，如图4c所示。
参照图5，串联型故障端口1-2的正序、负序和零序端口电流分别为Ia-1、Ia-2和Ia-0，正序、负序和零序端口电压分别为Va-1、Va-2和Va-0，端口电压对应的边界回路电流为Im；并联型故障端口3-4的正序、负序和零序端口电流为Ib-1、Ib-2和Ib-0，正序、负序和零序端口电压分别为Vb-1、Vb-2和Vb-0，对应的边界回路电流为In和Ik。
进一步地，根据所述故障边界条件，计算电流关联矩阵。电流关联矩阵C表示复合序网边界回路电流与负序、零序故障端口电流之间的关系，关联矩阵的行数是两倍故障数，列数为回路数。对于串联型故障在关联矩阵中占一列，对于并联型故障在关联矩阵中占两列，两相短路(特殊并联型)在关联矩阵中占一列。
在步骤S23中，根据所述正序网络电压电流方程、所述负序网络电压电流方程、所述零序网络电压电流方程以及所述故障边界条件计算综合阻抗矩阵，具体包括：
根据所述正序网络电压电流方程、所述负序网络电压电流方程、所述零序网络电压电流方程，得到中间阻抗矩阵；
根据所述故障边界条件，计算电流关联矩阵；
根据所述中间阻抗矩阵和所述电流关联矩阵，求得回路阻抗矩阵；
消去所述回路阻抗矩阵中回路电压为零的行，得到正序网络故障端口电压和电流的关系式；
根据所述关系式，得到综合阻抗矩阵。
在一种实施方式中，利用式(3)中的中间阻抗矩阵Z和步骤S22中的电流关联矩阵C可以求得回路阻抗矩阵ZL：
ZL＝CTZC (4)
消去ZL中回路电压为零的行，即得到正序网络故障端口电压和电流的关系式：
VF＝ZFIF (5)
其中，VF为正序网络故障端口电压，IF为正序网络故障端口电流，ZF为综合阻抗矩阵。
在步骤S13中，采用星网变换消去所述综合阻抗矩阵中的新增节点，得到目标综合阻抗矩阵。具体地，求出综合阻抗矩阵ZF以后，复合序网可以简化为扩展正序网络的形式，如图6所示。图6中综合阻抗矩阵描述一个无源网络，除了与正序网络连接的1、2、...、n-1、n节点之外，无其他节点。
若节点1、2、...、n-1、n中有新增节点，则采用星网变换，消去新增节点，具体做法是一个节点一个节点的消去，直到新增节点被全部消去，得到不含新增节点的综合阻抗矩阵Z'F。假设节点1是新增节点，找到与节点1相连的所有节点，若与节点1相连的有节点2、3、i、n，组成的星形电路如图7a所示，根据下述公式(6)计算，可以得到对应的网形电路如图7b所示。图7a、7b中1、2、3、i和n为节点编号，y12、y13、y1i、y1n为星形电路中与节点1相连支路导纳，y’23、y’2i、y’2n、y’3i、y’3n、y’in为转换为网形电路的支路导纳。
其中，星形电路转成网形电路的计算公式为：
Figure BDA0003383744090000111
式中：y’ij为变换后的等值网形电路中节点i和节点j之间的支路导纳；yi1、yj1和yk1为变换前星形电路中节点i、j、k和节点1之间的支路导纳。
在步骤S14和S15中，将所述目标综合阻抗矩阵加入到正序网络中进行仿真计算，得到所有初始节点的正序电压。然后根据星网变换的逆变换得到所述新增节点的正序电压，并计算负序网络电压、负序网络电流、零序网络电压和零序网络电流。
在一种实现方式中，设正序网络动态元件节点注入电流向量为I，正序网络导纳矩阵Y，不含新增节点的综合导纳矩阵为
Figure BDA0003383744090000112
可根据式(7)计算正序网络节点电压向量V。
V＝(Y+Y’F)I (7)
求得的节点电压向量V，不包含新增节点，根据式(8)可计算新增节点的正序电压：
Figure BDA0003383744090000113
式中：
Figure BDA0003383744090000114
为新增节点1的正序电压；yk1为节点1与节点k之间的支路导纳；/>
Figure BDA0003383744090000115
为节点k的正序电压；/>
Figure BDA0003383744090000116
为以节点1为中心的星形电路所有支路导纳之和。
需要说明的是，新增节点正序电压一个一个求解，求解顺序与新增节点消去的顺序相反，即从最后一个消去的新增节点开始求得正序电压。
进一步地，在正序电压求解完成之后，所述方法还包括：
根据所述正序网络电压电流方程、所述负序网络电压电流方程、所述零序网络电压电流方程以及所述故障边界条件，求得负序网络端口注入电流和零序网络端口注入电流；
根据所述负序网络端口注入电流和所述零序网络端口注入电流，求得负序网络电压、负序网络电流、零序网络电压和零序网络电流。
目前，基于机电暂态程序的稳定计算，主要涉及正序网络的计算，只有在发生不对称故障的时候，才需要对负序网络、零序网络计算。基于传统的综合矩阵法，当发生某些不对称故障时，需要新增节点，而在正序网络中新增节点，为了提高计算速度需要重新节点优化编号，各动态元件相连节点编号变化，这样会增大程序设计的难度。
在本实施例中，本发明提出的方法只需在负序网络和零序网络中新增节点，根据得到的带有新增节点的综合阻抗矩阵，再采用星网变换，将新增节点消去，得到目标综合阻抗矩阵，然后将目标综合阻抗矩阵加入到正序网络中进行仿真计算，计算得到所有初始节点的正序电压，然后根据星网变换的逆变换得到新增节点的正序电压，从而求解得到负序网络电压、负序网络电流、零序网络电压和零序网络电流。本发明能够在保证故障处理准确度的同时，避免在正序网络中新增节点，保持原有的节点编号不变，从而降低计算复杂度。
参照图8，本发明第二实施例提供了一种基于综合阻抗矩阵的故障处理装置，包括：
节点确定模块，用于根据三相线路故障类型，确定新增节点，并获得包含所述新增节点的复合序网；
矩阵计算模块，用于根据所述复合序网，计算综合阻抗矩阵；
节点消除模块，用于采用星网变换消去所述综合阻抗矩阵中的新增节点，得到目标综合阻抗矩阵；
仿真计算模块，用于将所述目标综合阻抗矩阵加入到正序网络中进行仿真计算，得到所有初始节点的正序电压；
电压电流计算模块，用于根据星网变换的逆变换得到所述新增节点的正序电压，并计算负序网络电压、负序网络电流、零序网络电压和零序网络电流。
优选地，所述矩阵计算模块包括：
方程建立单元，用于根据计算得到的正序网络故障端口阻抗矩阵、负序网络故障端口阻抗矩阵、零序网络故障端口阻抗矩阵，建立正序网络电压电流方程、负序网络电压电流方程和零序网络电压电流方程；其中，所述复合序网包括正序网络、负序网络和零序网络；
边界条件建立单元，用于根据所述故障类型建立每个故障端口的故障边界条件；
矩阵计算单元，用于根据所述正序网络电压电流方程、所述负序网络电压电流方程、所述零序网络电压电流方程以及所述故障边界条件计算综合阻抗矩阵。
需要说明的是，本发明实施例提供的一种基于综合阻抗矩阵的故障处理装置用于执行上述实施例的一种基于综合阻抗矩阵的故障处理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。
本发明实施例还提供了一种终端设备。该终端设备包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，例如基于综合阻抗矩阵的故障处理程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个基于综合阻抗矩阵的故障处理方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S11。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如节点消除模块。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，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。
所述终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及智能平板等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，上述部件仅仅是终端设备的示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比上述更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，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该处理器也可以是任何常规的处理器等，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整个终端设备的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述终端设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
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 (10)

1.一种基于综合阻抗矩阵的故障处理方法，其特征在于，包括：
根据三相线路故障类型，确定新增节点，并获得包含所述新增节点的复合序网；
根据所述复合序网，计算综合阻抗矩阵；
采用星网变换消去所述综合阻抗矩阵中的新增节点，得到目标综合阻抗矩阵；
将所述目标综合阻抗矩阵加入到正序网络中进行仿真计算，得到所有初始节点的正序电压；
根据星网变换的逆变换得到所述新增节点的正序电压，并计算负序网络电压、负序网络电流、零序网络电压和零序网络电流。
2.根据权利要求1所述的基于综合阻抗矩阵的故障处理方法，其特征在于，所述根据所述复合序网，计算综合阻抗矩阵，包括：
根据计算得到的正序网络故障端口阻抗矩阵、负序网络故障端口阻抗矩阵、零序网络故障端口阻抗矩阵，建立正序网络电压电流方程、负序网络电压电流方程和零序网络电压电流方程；其中，所述复合序网包括正序网络、负序网络和零序网络；
根据所述故障类型建立每个故障端口的故障边界条件；
根据所述正序网络电压电流方程、所述负序网络电压电流方程、所述零序网络电压电流方程以及所述故障边界条件计算综合阻抗矩阵。
3.根据权利要求2所述的基于综合阻抗矩阵的故障处理方法，其特征在于，所述计算负序网络电压、负序网络电流、零序网络电压和零序网络电流，包括：
根据所述正序网络电压电流方程、所述负序网络电压电流方程、所述零序网络电压电流方程以及所述故障边界条件，求得负序网络端口注入电流和零序网络端口注入电流；
根据所述负序网络端口注入电流和所述零序网络端口注入电流，求得负序网络电压、负序网络电流、零序网络电压和零序网络电流。
4.根据权利要求2所述的基于综合阻抗矩阵的故障处理方法，其特征在于，所述根据所述正序网络电压电流方程、所述负序网络电压电流方程、所述零序网络电压电流方程以及所述故障边界条件计算综合阻抗矩阵，包括：
根据所述正序网络电压电流方程、所述负序网络电压电流方程、所述零序网络电压电流方程，得到中间阻抗矩阵；
根据所述故障边界条件，计算电流关联矩阵；
根据所述中间阻抗矩阵和所述电流关联矩阵，求得回路阻抗矩阵；
消去所述回路阻抗矩阵中回路电压为零的行，得到正序网络故障端口电压和电流的关系式；
根据所述关系式，得到综合阻抗矩阵。
5.根据权利要求4所述的基于综合阻抗矩阵的故障处理方法，其特征在于，所述正序网络电压电流方程、所述负序网络电压电流方程、所述零序网络电压电流方程为：
Figure FDA0003383744080000021
其中，I1、I2、I0分别为正序故障端口电流矢量、负序故障端口电流矢量、零序故障端口电流矢量，V1、V2、V0分别为正序故障端口电压矢量、负序故障端口电压矢量、零序故障端口电压矢量，Z1、Z2、Z0分别为正序网络故障端口阻抗矩阵、负序网络故障端口阻抗矩阵、零序网络故障端口阻抗矩阵，V1 0为发生故障前端口的正序电压矢量。
6.根据权利要求1所述的基于综合阻抗矩阵的故障处理方法，其特征在于，所述根据三相线路故障类型，确定新增节点，包括：
当三相线路发生一侧单相断线时，所述新增节点个数为1，所述新增节点设于对应的故障位置；
当三相线路发生两侧单相断线时，所述新增节点个数为2，所述新增节点设于对应的故障位置；
当三相线路发生一侧两相断线时，所述新增节点个数为1，所述新增节点设于对应的故障位置；
当三相线路发生两侧两相断线时，所述新增节点个数为2，所述新增节点设于对应的故障位置；
当三相线路发生单相短路、两相短路或两相接地短路时，所述新增节点个数为1，所述新增节点设于对应的故障位置。
7.一种基于综合阻抗矩阵的故障处理装置，其特征在于，包括：
节点确定模块，用于根据三相线路故障类型，确定新增节点，并获得包含所述新增节点的复合序网；
矩阵计算模块，用于根据所述复合序网，计算综合阻抗矩阵；
节点消除模块，用于采用星网变换消去所述综合阻抗矩阵中的新增节点，得到目标综合阻抗矩阵；
仿真计算模块，用于将所述目标综合阻抗矩阵加入到正序网络中进行仿真计算，得到所有初始节点的正序电压；
电压电流计算模块，用于根据星网变换的逆变换得到所述新增节点的正序电压，并计算负序网络电压、负序网络电流、零序网络电压和零序网络电流。
8.根据权利要求7所述的基于综合阻抗矩阵的故障处理装置，其特征在于，所述矩阵计算模块包括：
方程建立单元，用于根据计算得到的正序网络故障端口阻抗矩阵、负序网络故障端口阻抗矩阵、零序网络故障端口阻抗矩阵，建立正序网络电压电流方程、负序网络电压电流方程和零序网络电压电流方程；其中，所述复合序网包括正序网络、负序网络和零序网络；
边界条件建立单元，用于根据所述故障类型建立每个故障端口的故障边界条件；
矩阵计算单元，用于根据所述正序网络电压电流方程、所述负序网络电压电流方程、所述零序网络电压电流方程以及所述故障边界条件计算综合阻抗矩阵。
9.一种终端设备，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中任意一项所述的基于综合阻抗矩阵的故障处理方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至6中任意一项所述的基于综合阻抗矩阵的故障处理方法。
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