CN116522043B - 短路电流计算的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种短路电流计算的方法及装置，该方法包括：基于设备元件参数、潮流电流以及第n‑1次迭代得到的节点j的三序电压，得到第n次迭代位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量，基于第n次、第n‑1次迭代得到的位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量、正序互阻抗以及开路电压，逐次得到第n次迭代位于节点i的广义等效电压源、短路点i的短路电流、第n次迭代所有节点的三序电压以及第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值，并基于第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值与预设阈值的大小关系，判定是否结束迭代并输出短路电流。通过本发明实施例提供的方法及装置，使得计算更加完备和准确，且具有可操作性，易于实现。

Description

短路电流计算的方法及装置
技术领域
本发明涉及电力系统计算分析技术领域，具体而言，涉及一种短路电流计算的方法及装置。
背景技术
短路电流计算程序是电力系统生产、设计和运行等部门所必备的系统分析工具之一。在电气设备的型号选择，开关遮断容量的校核，限制短路电流的方式确定，继电保护的定值计算，不对称短路故障情况下零序电流分量对邻近通讯线路的干扰研究等，都需要进行短路电流计算。在常规的短路电流计算方法中，将电网中的各类设备元件以电路模型来表示，主要有阻抗模型、导纳模型、含内阻抗的电压源模型、恒定电流源模型。利用这些电路模型及其拓扑连接关系，分别构建正序、负序和零序网络，形成各序网络节点电压方程。根据不同故障类型，可以建立故障点的边界条件方程。联立节点电压方程和边界条件方程，可以求解电网中所有节点的各序电压值以及短路点的短路电流。
风电、光伏等高比例电力电子化电源设备，在原理结构上异于传统同步机组，决定了其短路电流的特性与传统的发电机有本质区别，既不能简单的予以忽略，也不能像传统同步发电机那样等效为次暂态/暂态电抗后的电势源。新能源发展初期规模较小，提供给并网点的短路电流远小于并网点自身短路水平，对短路电流计算精度影响较小。近年来，风电、光伏发电装机迅速增长，其提供的短路电流将不可忽略。随着电网规模的不断扩大以及电力电子化电源与电网设备的广泛接入，基于传统同步电机原理的短路电流计算理论和方法，从完备性、准确性方面已经不能较好地适应电网发展的要求。而目前已有的考虑新能源贡献短路电流的计算方法，缺乏细化的计算过程，缺乏实际可操作性。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种短路电流计算的方法及装置，旨在解决因新能源等电力电子设备元件的广泛接入现有技术中短路电流计算方法完备性、准确性以及可操作性均较差，无法满足电网发展要求的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种短路电流计算的方法，适用于各种类型的短路，所述方法包括：获取构成受控电流源模型的设备元件参数、潮流电流以及第n-1次迭代得到的节点j的三序电压，n≥1，且n为正整数；基于所述设备元件参数、潮流电流以及第n-1次迭代得到的节点j的三序电压，得到第n次迭代位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量；基于第n次、第n-1次迭代得到的位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量、正序互阻抗以及开路电压，得到第n次迭代位于节点i的广义等效电压源；基于所述第n次迭代位于节点i的广义等效电压源以及三序自阻抗，得到短路点i的短路电流；基于所述短路点i的短路电流、第n次迭代所有受控电流源模型的注入电流增量以及三序阻抗矩阵，得到第n次迭代所有节点的三序电压；基于所述第n次、第n-1次迭代得到的所有节点的三序电压，得到第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值；若所述第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值小于预设阈值，则结束迭代，输出所述短路点i的短路电流，否则，返回起始步骤进行下一次迭代。
进一步地，基于所述设备元件参数、潮流电流以及第n-1次迭代得到的节点j的三序电压，得到第n次迭代位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量，包括：采用下式得到第n次迭代位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量：
；
其中，为第n次迭代位于节点j的受控电流源模型的注入电流，/>为潮流电流，params j 为设备元件参数，/>、/>和/>分别为第n-1次迭代得到的节点j的正序、负序和零序电压。
进一步地，基于第n次、第n-1次迭代得到的位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量、正序互阻抗以及开路电压，得到第n次迭代位于节点i的广义等效电压源，包括：采用下式得到第n次迭代位于节点i的广义等效电压源：
；
其中，、/>分别为第n次、第n-1次迭代得到的位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量，/>为节点i和j的正序互阻抗，/>为开路电压，/>表示对任意节点j进行同步网内遍历，并对右侧表达式进行求和。
进一步地，短路类型为三相短路、单相短路、两相相间短路或两相接地短路。
进一步地，对于三相短路，基于所述第n次迭代位于节点i的广义等效电压源以及三序自阻抗，得到短路点i的短路电流，包括：短路点i的三相短路电流采用下式得到：
；
其中，为第n次迭代位于节点i的三相短路电流的相分量，/>为第n次迭代位于节点i的三相短路电流的正序分量，/>为第n次迭代位于节点i的广义等效电压源，/>为节点i的正序自阻抗。
进一步地，对于单相短路，基于所述第n次迭代位于节点i的广义等效电压源以及三序自阻抗，得到短路点i的短路电流，包括：短路点i的单相短路电流采用下式得到：
；
；
其中，、/>和/>分别为第n次迭代位于节点i的单相短路电流的正序、负序和零序分量，/>为第n次迭代位于节点i的单相短路电流的相分量，为第n次迭代位于节点i的广义等效电压源，/>、/>和/>分别为节点i的正序、负序和零序自阻抗。
进一步地，对于两相相间短路，基于所述第n次迭代位于节点i的广义等效电压源以及三序自阻抗，得到短路点i的短路电流，包括：短路点i的两相相间短路电流采用下式得到：
；
其中，、/>和/>分别为第n次迭代位于节点i的两相相间短路电流的正序、负序和零序分量，/>为第n次迭代位于节点i的广义等效电压源，/>和/>分别为节点i的正序和负序自阻抗。
进一步地，对于两相接地短路，基于所述第n次迭代位于节点i的广义等效电压源以及三序自阻抗，得到短路点i的短路电流，包括：短路点i的两相接地短路电流采用下式得到：
；
其中，、/>和/>分别为第n次迭代位于节点i的两相接地短路电流的正序、负序和零序分量，/>为第n次迭代位于节点i的广义等效电压源，/>、/>和/>分别为节点i的正序、负序和零序自阻抗。
进一步地，基于所述短路点i的短路电流、第n次迭代所有受控电流源模型的注入电流增量以及三序阻抗矩阵，得到第n次迭代所有节点的三序电压，包括：根据所述短路点i的短路电流、第n次迭代所有受控电流源模型的注入电流增量，形成注入电流增量向量，并将所述电流增量向量以序分量的形式表示为三序注入电流增量；基于三序注入电流增量和三序阻抗矩阵，得到第n次迭代所有节点的三序电压。
进一步地，基于三序注入电流增量和三序阻抗矩阵，得到第n次迭代所有节点的三序电压，包括：第n次迭代所有节点的三序电压采用下式得到：
；
其中，U POS(n)、U NEG(n)和U ZERO(n)分别为第n次迭代所有节点的正序、负序和零序电压向量，ΔI POS(n)、ΔI NEG(n)和ΔI ZERO(n)分别为第n次迭代所有节点的正序、负序和零序注入电流增量向量，Z POS、Z NEG和Z ZERO分别为正序、负序和零序阻抗矩阵，U 0为所有节点的开路电压向量。
进一步地，基于所述第n次、第n-1次迭代得到的所有节点的三序电压，得到第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值，包括：采用下式得到第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值U Δmax(n)：
；
；
其中，U POS(n)、U NEG(n)和U ZERO(n)分别为第n次迭代所有节点的正序、负序和零序电压向量，U POS(n-1)、U NEG(n-1)和U ZERO(n-1)分别为第n-1次迭代所有节点的正序、负序和零序电压向量，U POS.Δmax(n)、U NEG.Δmax(n)和U ZERO.Δmax(n)分别为第n次迭代所有节点的正序、负序和零序电压变化量绝对值的最大值。
第二方面，本发明实施例还提供了一种短路电流计算的装置，适用于各种类型的短路，所述装置包括：数据获取单元，用于获取构成受控电流源模型的设备元件参数、潮流电流以及第n-1次迭代得到的节点j的三序电压，n≥1，且n为正整数；注入电流增量计算单元，用于基于所述设备元件参数、潮流电流以及第n-1次迭代得到的节点j的三序电压，得到第n次迭代位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量；广义等效电压源计算单元，用于基于第n次、第n-1次迭代得到的位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量、正序互阻抗以及开路电压，得到第n次迭代位于节点i的广义等效电压源；短路电流计算单元，用于基于所述第n次迭代位于节点i的广义等效电压源以及三序自阻抗，得到短路点i的短路电流；三序电压计算单元，用于基于所述短路点i的短路电流、第n次迭代所有受控电流源模型的注入电流增量以及三序阻抗矩阵，得到第n次迭代所有节点的三序电压；最大值计算单元，用于基于所述第n次、第n-1次迭代得到的所有节点的三序电压，得到第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值；判断单元，用于若所述第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值小于预设阈值，则结束迭代，输出所述短路点i的短路电流，否则，返回起始步骤进行下一次迭代。
第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现上述各实施例提供的方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述可执行指令以实现上述各实施例提供的方法。
本发明实施例提供的短路电流计算的方法及装置，适用于各种类型的短路，通过基于设备元件参数、潮流电流以及第n-1次迭代得到的节点j的三序电压，得到第n次迭代位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量，基于第n次、第n-1次迭代得到的位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量、正序互阻抗以及开路电压，逐次得到第n次迭代位于节点i的广义等效电压源、短路点i的短路电流、第n次迭代所有节点的三序电压以及第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值，并基于第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值与预设阈值的大小关系，判定是否结束迭代并输出短路电流，能够计及新能源等电力电子设备元件对短路电流的贡献，使得计算更加完备和准确；采用广义等效电压源法兼容传统的等效电压源法，具有可操作性，易于实现；广义等效电压源与第n次、第n-1次迭代得到的受控电流源模型的注入电流增量均有关，能够有效地平抑迭代计算的数值振荡，显著地提高了收敛性。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的短路电流计算的方法的示例性流程图；
图2示出了根据本发明实施例的短路电流计算的装置的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1示出了根据本发明实施例的短路电流计算的方法的示例性流程图。
如图1所示，该方法适用于各种类型的短路，包括：
步骤S101：获取构成受控电流源模型的设备元件参数、潮流电流以及第n-1次迭代得到的节点j的三序电压，n≥1，且n为正整数。
根据读取的电网拓扑结构、设备模型参数以及设备运行状态，形成正序导纳矩阵、负序导纳矩阵/>以及零序导纳矩阵/>。对这三个导纳矩阵分别求逆可得到正序阻抗矩阵/>、负序阻抗矩阵/>以及零序阻抗矩阵/>。对于任意一个节点i，阻抗矩阵主对角元的第i个元素即为该节点的自阻抗，分别有正序自阻抗/>、负序自阻抗/>以及零序自阻抗/>。对于任意两个节点i和j，阻抗矩阵的第i行、第j列元素即为这两个节点的互阻抗，分别有正序互阻抗/>、负序互阻抗/>以及零序互阻抗/>。
如果某节点j存在风电、光伏、储能、静止无功发生器（SVG）、柔性直流换流器等电力电子设备元件，该元件用受控电流源模型来描述，其注入电网的电流大小和相位并不是恒定值。电网发生短路前，该受控电流源模型的初始注入电流为潮流电流，记为，所有节点的开路电压构成电压向量/>，其中短路点i的开路电压为/>。
变量的下标表示当前迭代次数，下标表示前一次的迭代次数，初次迭代为第0次迭代。
步骤S102：基于设备元件参数、潮流电流以及第n-1次迭代得到的节点j的三序电压，得到第n次迭代位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量。
进一步地，步骤S102，包括：
采用下式得到第n次迭代位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量：
；
其中，为第n次迭代位于节点j的受控电流源模型的注入电流，/>为潮流电流，params j 为设备元件参数，/>、/>和/>分别为第n-1次迭代得到的节点j的正序、负序和零序电压，F为设备元件控制策略函数。
电网发生短路后，对于任意的第n次迭代，受控电流源模型的注入电流可表示为：
其中，为第n次迭代位于节点j的受控电流源模型的注入电流，/>为潮流电流，params j 为设备元件参数，/>、/>和/>分别为第n-1次迭代得到的节点j的正序、负序和零序电压。
风电、光伏、储能、静止无功发生器（SVG）、柔性直流换流器等电力电子设备元件的短路电流外特性均可通过函数F来表示，进而可以计算电力电子设备元件的注入电流及其增量。该函数可以是任意的具体形式，其注入电网的电流大小和相位是可变的，是受控电流源模型的一种通用表达。该函数的具体作用与设备元件的控制策略有关，设备元件的控制策略多种多样。
以新能源机组为例，通常为根据电压控制注入电流。如果控制策略为根据正序电压控制注入电流，F可表示为：
其中，为位于节点j的受控电流源模型的正序临界电压，/>为正序电压控制电流的系数，/>为最大电流限幅。
如果控制策略为根据负序电压控制注入电流，F可表示为：
其中，为位于节点j的受控电流源模型的负序临界电压，/>为负序电压控制电流的系数。
如果控制策略为根据零序电压控制注入电流，F可表示为：
其中，为位于节点j的受控电流源模型的零序临界电压，/>为零序电压控制电流的系数。
如果控制策略为保持注入电流不变，F可表示为：
。
需要理解的是，此处以新能源机组的部分控制策略为例，对函数F进行说明，由于设备元件的控制策略多种多样，因而函数F也有各种形式，对于其他情况下的函数F，可以根据具体情况采用对应的运算方式，此处不再一一列举。
将受控电流源模型的注入电流扣除潮流电流/>，得到第n次迭代位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量/>。
特殊地，如果不存在受控电流源模型，则。
上述实施例，提供了一种受控电流源模型的注入电流以及注入电流增量的计算方法，能够计及电力电子设备元件对短路电流的贡献。
步骤S103：基于第n次、第n-1次迭代得到的位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量、正序互阻抗以及开路电压，得到第n次迭代位于节点i的广义等效电压源。
进一步地，步骤S103，包括：
采用下式得到第n次迭代位于节点i的广义等效电压源：
；
其中，、/>分别为第n次、第n-1次迭代得到的位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量，/>为节点i和j的正序互阻抗，/>为开路电压，/>表示对任意节点j进行同步网内遍历，并对右侧表达式进行求和。
同步网内所有的受控电流源模型都会对位于节点i的广义等效电压源有贡献。位于任意节点j的受控电流源模型对位于节点i的广义等效电压源的贡献大小受两节点之间正序互阻抗影响，如果两节点的电气距离足够远，则/>。
特殊地，如果不存在受控电流源模型，则，因此，。
上述实施例，提供了一种广义等效电压源法替代传统的等效电压源法，在不存在受控电流源模型时，，可见，传统的等效电压源法即为本发明实施例提出的广义等效电压源法的特殊情况，广义等效电压源法即为传统的等效电压源法的扩展，即广义等效电压源法能够兼容传统的等效电压源法，可以使后续短路电流的计算公式在形式上保持一致，降低程序实现的复杂度，易于实现。
本发明实施例，在计及电力电子设备元件对短路电流的贡献后，描述系统短路电流特性的电路模型不再是简单的线性电路模型，需要通过迭代计算来实现非线性问题的求解，而迭代计算的数值振荡是导致收敛性变差的一种常见原因。上述实施例提供的广义等效电压源与第n次、第n-1次迭代得到的受控电流源模型的注入电流增量均有关，能够有效地平抑迭代计算的数值振荡，显著地提高了收敛性。
步骤S104：基于第n次迭代位于节点i的广义等效电压源以及三序自阻抗，得到短路点i的短路电流。
进一步地，短路类型为三相短路、单相短路、两相相间短路或两相接地短路。
短路类型为三相短路、单相短路、两相相间短路或两相接地短路中的任意一种，对于任意一种短路类型，均可以采用本发明实施例提供的短路电流计算的方法。
进一步地，对于三相短路，步骤S104，包括：
短路点i的三相短路电流采用下式得到：
；
其中，为第n次迭代位于节点i的三相短路电流的相分量，/>为第n次迭代位于节点i的三相短路电流的正序分量，/>为第n次迭代位于节点i的广义等效电压源，/>为节点i的正序自阻抗。
进一步地，对于单相短路，步骤S104，包括：
短路点i的单相短路电流采用下式得到：
；
；
其中，、/>和/>分别为第n次迭代位于节点i的单相短路电流的正序、负序和零序分量，/>为第n次迭代位于节点i的单相短路电流的相分量，为第n次迭代位于节点i的广义等效电压源，/>、/>和/>分别为节点i的正序、负序和零序自阻抗。
进一步地，对于两相相间短路，步骤S104，包括：
短路点i的两相相间短路电流采用下式得到：
；
其中，、/>和/>分别为第n次迭代位于节点i的两相相间短路电流的正序、负序和零序分量，/>为第n次迭代位于节点i的广义等效电压源，/>和/>分别为节点i的正序和负序自阻抗。
进一步地，采用对称分量法，可以计算出两相相间短路电流的相分量。
进一步地，对于两相接地短路，步骤S104，包括：
短路点i的两相接地短路电流采用下式得到：
；
其中，、/>和/>分别为第n次迭代位于节点i的两相接地短路电流的正序、负序和零序分量，/>为第n次迭代位于节点i的广义等效电压源，/>、/>和/>分别为节点i的正序、负序和零序自阻抗。
进一步地，采用对称分量法，可以计算出两相接地短路电流的相分量。
上述实施例，通过采用广义等效电压源代替开路电压，采用与传统的等效电压源法形式相同的计算公式，实现了短路电流的计算。
步骤S105：基于短路点i的短路电流、第n次迭代所有受控电流源模型的注入电流增量以及三序阻抗矩阵，得到第n次迭代所有节点的三序电压。
进一步地，步骤S105，包括：
根据短路点i的短路电流、第n次迭代所有受控电流源模型的注入电流增量，形成注入电流增量向量，并将电流增量向量以序分量的形式表示为三序注入电流增量；
基于三序注入电流增量和三序阻抗矩阵，得到第n次迭代所有节点的三序电压。
进一步地，基于三序注入电流增量和三序阻抗矩阵，得到第n次迭代所有节点的三序电压，包括：
第n次迭代所有节点的三序电压采用下式得到：
；
其中，U POS(n)、U NEG(n)和U ZERO(n)分别为第n次迭代所有节点的正序、负序和零序电压向量，ΔI POS(n)、ΔI NEG(n)和ΔI ZERO(n)分别为第n次迭代所有节点的正序、负序和零序注入电流增量向量，Z POS、Z NEG和Z ZERO分别为正序、负序和零序阻抗矩阵，U 0为所有节点的开路电压向量。
步骤S106：基于第n次、第n-1次迭代得到的所有节点的三序电压，得到第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值。
进一步地，步骤S106，包括：
采用下式得到第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值U Δmax(n)：
；
；
其中，U POS(n)、U NEG(n)和U ZERO(n)分别为第n次迭代所有节点的正序、负序和零序电压向量，U POS(n-1)、U NEG(n-1)和U ZERO(n-1)分别为第n-1次迭代所有节点的正序、负序和零序电压向量，U POS.Δmax(n)、U NEG.Δmax(n)和U ZERO.Δmax(n)分别为第n次迭代所有节点的正序、负序和零序电压变化量绝对值的最大值。
步骤S107：若第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值小于预设阈值，则结束迭代，输出短路点i的短路电流，否则，返回起始步骤进行下一次迭代。
若所有节点三序电压变化量绝对值的最大值U Δmax(n)小于预设阈值，则认为电压变化足够小，结束迭代并输出短路电流，否则，则进行下一次迭代直至满足所有节点三序电压变化量绝对值的最大值U Δmax(n)小于预设阈值。优选地，预设阈值U threshold= 0.001p.u.。
上述实施例，通过基于设备元件参数、潮流电流以及第n-1次迭代得到的节点j的三序电压，得到第n次迭代位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量，基于第n次、第n-1次迭代得到的位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量、正序互阻抗以及开路电压，逐次得到第n次迭代位于节点i的广义等效电压源、短路点i的短路电流、第n次迭代所有节点的三序电压以及第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值，并基于第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值与预设阈值的大小关系，判定是否结束迭代并输出短路电流，能够计及新能源等电力电子设备元件对短路电流的贡献，使得计算更加完备和准确；采用广义等效电压源法兼容传统的等效电压源法，具有可操作性，易于实现；广义等效电压源与第n次、第n-1次迭代得到的受控电流源模型的注入电流增量均有关，能够有效地平抑迭代计算的数值振荡，显著地提高了收敛性。
图2示出了根据本发明实施例的短路电流计算的装置的结构示意图。
如图2所示，该装置适用于各种类型的短路，包括：
数据获取单元201，用于获取构成受控电流源模型的设备元件参数、潮流电流以及第n-1次迭代得到的节点j的三序电压；
注入电流增量计算单元202，用于基于设备元件参数、潮流电流以及第n-1次迭代得到的节点j的三序电压，得到第n次迭代位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量；
广义等效电压源计算单元203，用于基于第n次、第n-1次迭代得到的位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量、正序互阻抗以及开路电压，得到第n次迭代位于节点i的广义等效电压源；
短路电流计算单元204，用于基于第n次迭代位于节点i的广义等效电压源以及三序自阻抗，得到短路点i的短路电流；
三序电压计算单元205，用于基于短路点i的短路电流、第n次迭代所有受控电流源模型的注入电流增量以及三序阻抗矩阵，得到第n次迭代所有节点的三序电压；
最大值计算单元206，用于基于第n次、第n-1次迭代得到的所有节点的三序电压，得到第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值；
判断单元207，用于若第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值小于预设阈值，则结束迭代，输出短路点i的短路电流，否则，返回起始步骤进行下一次迭代。
进一步地，注入电流增量计算单元202，还用于：
采用下式得到第n次迭代位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量：
；
其中，为第n次迭代位于节点j的受控电流源模型的注入电流，/>为潮流电流，params j 为设备元件参数，/>、/>和/>分别为第n-1次迭代得到的节点j的正序、负序和零序电压。
进一步地，广义等效电压源计算单元203，还用于：
采用下式得到第n次迭代位于节点i的广义等效电压源：/>
；
其中，、/>分别为第n次、第n-1次迭代得到的位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量，/>为节点i和j的正序互阻抗，/>为开路电压，/>表示对任意节点j进行同步网内遍历，并对右侧表达式进行求和。
进一步地，短路类型为三相短路、单相短路、两相相间短路或两相接地短路。
进一步地，对于三相短路，短路电流计算单元204，还用于：
短路点i的三相短路电流采用下式得到：
；
其中，为第n次迭代位于节点i的三相短路电流的相分量，/>为第n次迭代位于节点i的三相短路电流的正序分量，/>为第n次迭代位于节点i的广义等效电压源，/>为节点i的正序自阻抗。
进一步地，对于单相短路，短路电流计算单元204，还用于：
短路点i的单相短路电流采用下式得到：
；
；
其中，、/>和/>分别为第n次迭代位于节点i的单相短路电流的正序、负序和零序分量，/>为第n次迭代位于节点i的单相短路电流的相分量，为第n次迭代位于节点i的广义等效电压源，/>、/>和/>分别为节点i的正序、负序和零序自阻抗。
进一步地，对于两相相间短路，短路电流计算单元204，还用于：
短路点i的两相相间短路电流采用下式得到：
；
其中，、/>和/>分别为第n次迭代位于节点i的两相相间短路电流的正序、负序和零序分量，/>为第n次迭代位于节点i的广义等效电压源，/>和/>分别为节点i的正序和负序自阻抗。
进一步地，对于两相接地短路，短路电流计算单元204，还用于：
短路点i的两相接地短路电流采用下式得到：
；
其中，、/>和/>分别为第n次迭代位于节点i的两相接地短路电流的正序、负序和零序分量，/>为第n次迭代位于节点i的广义等效电压源，/>、/>和/>分别为节点i的正序、负序和零序自阻抗。
进一步地，三序电压计算单元205，还用于：
根据短路点i的短路电流、第n次迭代所有受控电流源模型的注入电流增量，形成注入电流增量向量，并将电流增量向量以序分量的形式表示为三序注入电流增量；
基于三序注入电流增量和三序阻抗矩阵，得到第n次迭代所有节点的三序电压。
进一步地，基于三序注入电流增量和三序阻抗矩阵，得到第n次迭代所有节点的三序电压，包括：
第n次迭代所有节点的三序电压采用下式得到：
；
其中，U POS(n)、U NEG(n)和U ZERO(n)分别为第n次迭代所有节点的正序、负序和零序电压向量，ΔI POS(n)、ΔI NEG(n)和ΔI ZERO(n)分别为第n次迭代所有节点的正序、负序和零序注入电流增量向量，Z POS、Z NEG和Z ZERO分别为正序、负序和零序阻抗矩阵，U 0为所有节点的开路电压向量。
进一步地，最大值计算单元206，还用于：
采用下式得到第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值U Δmax(n)：
；
；
其中，U POS(n)、U NEG(n)和U ZERO(n)分别为第n次迭代所有节点的正序、负序和零序电压向量，U POS(n-1)、U NEG(n-1)和U ZERO(n-1)分别为第n-1次迭代所有节点的正序、负序和零序电压向量，U POS.Δmax(n)、U NEG.Δmax(n)和U ZERO.Δmax(n)分别为第n次迭代所有节点的正序、负序和零序电压变化量绝对值的最大值。
上述实施例，通过基于设备元件参数、潮流电流以及第n-1次迭代得到的节点j的三序电压，得到第n次迭代位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量，基于第n次、第n-1次迭代得到的位于节点j的受控电流源模型的注入电流增量、正序互阻抗以及开路电压，逐次得到第n次迭代位于节点i的广义等效电压源、短路点i的短路电流、第n次迭代所有节点的三序电压以及第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值，并基于第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值与预设阈值的大小关系，判定是否结束迭代并输出短路电流，能够计及新能源等电力电子设备元件对短路电流的贡献，使得计算更加完备和准确；采用广义等效电压源法兼容传统的等效电压源法，具有可操作性，易于实现；广义等效电压源与第n次、第n-1次迭代得到的受控电流源模型的注入电流增量均有关，能够有效地平抑迭代计算的数值振荡，显著地提高了收敛性。
需要说明的是，上述实施例提供的装置在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的装置与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现上述各个实施例所提供的短路电流计算的方法。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；该处理器，用于从该存储器中读取所述可执行指令，并执行该指令以实现上述各个实施例所提供的短路电流计算的方法。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (13)

1.一种短路电流计算的方法，其特征在于，适用于各种类型的短路，所述方法包括：
获取构成受控电流源模型的设备元件参数、潮流电流以及第n -1次迭代得到的节点 j的三序电压，n≥1，且n为正整数；
基于所述设备元件参数、潮流电流以及第n -1次迭代得到的节点 j的三序电压，得到第n次迭代位于节点 j 的受控电流源模型的注入电流增量；
基于第n次、第n-1次迭代得到的位于节点 j 的受控电流源模型的注入电流增量、正序互阻抗以及开路电压，得到第n次迭代位于节点i的广义等效电压源；
基于所述第n次迭代位于节点i的广义等效电压源以及三序自阻抗，得到短路点i的短路电流；
基于所述短路点i的短路电流、第n次迭代所有受控电流源模型的注入电流增量以及三序阻抗矩阵，得到第n次迭代所有节点的三序电压；
基于所述第n次、第n-1次迭代得到的所有节点的三序电压，得到第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值；
若所述第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值小于预设阈值，则结束迭代，输出所述短路点i的短路电流，否则，返回起始步骤进行下一次迭代；
其中，采用下式得到第n次迭代位于节点 j 的受控电流源模型的注入电流增量：
；
其中，为第n次迭代位于节点 j 的受控电流源模型的注入电流，/>为潮流电流，params j 为设备元件参数， />、/>和/>分别为第n-1次迭代得到的节点 j的正序、负序和零序电压；
其中，对于新能源机组，
如果控制策略为根据正序电压控制注入电流，则F如下所示：
；
其中，为位于节点 j 的受控电流源模型的正序临界电压，/>为正序电压控制电流的系数，/>为最大电流限幅；
如果控制策略为根据负序电压控制注入电流，则F如下所示：
；
其中，为位于节点 j 的受控电流源模型的负序临界电压，/>为负序电压控制电流的系数；
如果控制策略为根据零序电压控制注入电流，则F如下所示：
；
其中，为位于节点 j 的受控电流源模型的零序临界电压，/>为零序电压控制电流的系数；
如果控制策略为保持注入电流不变，则F如下所示：
。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于第n次、第n-1次迭代得到的位于节点j 的受控电流源模型的注入电流增量、正序互阻抗以及开路电压，得到第n次迭代位于节点i的广义等效电压源，包括：
采用下式得到第n次迭代位于节点i的广义等效电压源：
；
其中，、/>分别为第n次、第n-1次迭代得到的位于节点 j 的受控电流源模型的注入电流增量，/>为节点i和j的正序互阻抗，/>为开路电压，/>表示对任意节点j进行同步网内遍历，并对右侧表达式进行求和。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，短路类型为三相短路、单相短路、两相相间短路或两相接地短路。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对于三相短路，基于所述第n次迭代位于节点i的广义等效电压源以及三序自阻抗，得到短路点i的短路电流，包括：
短路点i的三相短路电流采用下式得到：
；
其中，为第n次迭代位于节点i的三相短路电流的相分量，/>为第n次迭代位于节点i的三相短路电流的正序分量，/>为第n次迭代位于节点i的广义等效电压源，为节点i的正序自阻抗。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对于单相短路，基于所述第n次迭代位于节点i的广义等效电压源以及三序自阻抗，得到短路点i的短路电流，包括：
短路点i的单相短路电流采用下式得到：
；
；
其中，、/>和/>分别为第n次迭代位于节点i的单相短路电流的正序、负序和零序分量，/>为第n次迭代位于节点i的单相短路电流的相分量，/>为第n次迭代位于节点i的广义等效电压源，/>、/>和/>分别为节点i的正序、负序和零序自阻抗。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对于两相相间短路，基于所述第n次迭代位于节点i的广义等效电压源以及三序自阻抗，得到短路点i的短路电流，包括：
短路点i的两相相间短路电流采用下式得到：
；
其中，、/>和/>分别为第n次迭代位于节点i的两相相间短路电流的正序、负序和零序分量，/>为第n次迭代位于节点i的广义等效电压源，/>和/>分别为节点i的正序和负序自阻抗。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对于两相接地短路，基于所述第n次迭代位于节点i的广义等效电压源以及三序自阻抗，得到短路点i的短路电流，包括：
短路点i的两相接地短路电流采用下式得到：
；
其中，、/>和/>分别为第n次迭代位于节点i的两相接地短路电流的正序、负序和零序分量，/>为第n次迭代位于节点i的广义等效电压源，/>、/>和/>分别为节点i的正序、负序和零序自阻抗。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述短路点i的短路电流、第n次迭代所有受控电流源模型的注入电流增量以及三序阻抗矩阵，得到第n次迭代所有节点的三序电压，包括：
根据所述短路点i的短路电流、第n次迭代所有受控电流源模型的注入电流增量，形成注入电流增量向量，并将所述电流增量向量以序分量的形式表示为三序注入电流增量；
基于三序注入电流增量和三序阻抗矩阵，得到第n次迭代所有节点的三序电压。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，基于三序注入电流增量和三序阻抗矩阵，得到第n次迭代所有节点的三序电压，包括：
第n次迭代所有节点的三序电压采用下式得到：
；
其中，U POS(n)、U NEG(n)和U ZERO(n)分别为第n次迭代所有节点的正序、负序和零序电压向量，ΔI POS(n)、ΔI NEG(n)和ΔI ZERO(n)分别为第n次迭代所有节点的正序、负序和零序注入电流增量向量，Z POS、Z NEG和Z ZERO分别为正序、负序和零序阻抗矩阵，U 0为所有节点的开路电压向量。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述第n次、第n-1次迭代得到的所有节点的三序电压，得到第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值，包括：
采用下式得到第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值U Δmax(n)：
；
；
其中，U POS(n)、U NEG(n)和U ZERO(n)分别为第n次迭代所有节点的正序、负序和零序电压向量，U POS(n-1)、U NEG(n-1)和U ZERO(n-1)分别为第n-1次迭代所有节点的正序、负序和零序电压向量，U POS.Δmax(n)、U NEG.Δmax(n)和U ZERO.Δmax(n)分别为第n次迭代所有节点的正序、负序和零序电压变化量绝对值的最大值。
11.一种短路电流计算的装置，其特征在于，适用于各种类型的短路，所述装置包括：
数据获取单元，用于获取构成受控电流源模型的设备元件参数、潮流电流以及第n -1次迭代得到的节点 j的三序电压，n≥1，且n为正整数；
注入电流增量计算单元，用于采用下式得到第n次迭代位于节点 j 的受控电流源模型的注入电流增量：
；
其中，为第n次迭代位于节点 j 的受控电流源模型的注入电流，/>为潮流电流，params j 为设备元件参数，/>、/>和/>分别为第n-1次迭代得到的节点 j的正序、负序和零序电压；
其中，对于新能源机组，
如果控制策略为根据正序电压控制注入电流，则F如下所示：
；
其中，为位于节点 j 的受控电流源模型的正序临界电压，/>为正序电压控制电流的系数，/>为最大电流限幅；
如果控制策略为根据负序电压控制注入电流，则F如下所示：
；
其中，为位于节点 j 的受控电流源模型的负序临界电压，/>为负序电压控制电流的系数；
如果控制策略为根据零序电压控制注入电流，则F如下所示：
；
其中，为位于节点 j 的受控电流源模型的零序临界电压，/>为零序电压控制电流的系数；
如果控制策略为保持注入电流不变，则F如下所示：
；
广义等效电压源计算单元，用于基于第n次、第n-1次迭代得到的位于节点 j 的受控电流源模型的注入电流增量、正序互阻抗以及开路电压，得到第n次迭代位于节点i的广义等效电压源；
短路电流计算单元，用于基于所述第n次迭代位于节点i的广义等效电压源以及三序自阻抗，得到短路点i的短路电流；
三序电压计算单元，用于基于所述短路点i的短路电流、第n次迭代所有受控电流源模型的注入电流增量以及三序阻抗矩阵，得到第n次迭代所有节点的三序电压；
最大值计算单元，用于基于所述第n次、第n-1次迭代得到的所有节点的三序电压，得到第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值；
判断单元，用于若所述第n次迭代所有节点三序电压变化量绝对值的最大值小于预设阈值，则结束迭代，输出所述短路点i的短路电流，否则，返回起始步骤进行下一次迭代。
12.一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，该计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1-10任一所述的方法。
13.一种电子设备，包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述可执行指令以实现权利要求1-10任一项所述的方法。
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