本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種基于BPA的短路故障極限切除時(shí)間批量自動(dòng)求取方法。

背景技術(shù)：

BPA電力系統(tǒng)分析程序軟件平臺(tái)包含潮流、穩(wěn)定、短路電流、小干擾計(jì)算分析等多個(gè)計(jì)算程序，廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)仿真計(jì)算分析、規(guī)劃等領(lǐng)域。

短路故障極限切除時(shí)間（CCT）是電力系統(tǒng)穩(wěn)定裕度的一個(gè)重要指標(biāo)。在電網(wǎng)穩(wěn)定計(jì)算中，經(jīng)常需要進(jìn)行故障臨界切除時(shí)間的掃描計(jì)算。在日常工作中，因電網(wǎng)運(yùn)行方式變化、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)變化等因素，調(diào)度部門經(jīng)常需要重新校核電力系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度，重新計(jì)算大量電網(wǎng)元件發(fā)生短路故障時(shí)的極限切除時(shí)間。

使用傳統(tǒng)的PSD-BPA軟件進(jìn)行計(jì)算的方法存在著計(jì)算速度慢、需要多次人工循環(huán)、不能實(shí)現(xiàn)批量自動(dòng)求解等問題，給電力系統(tǒng)運(yùn)行、規(guī)劃部門的帶來了許多不便，尋找一種能夠快速、自動(dòng)、批量求解故障臨界切除時(shí)間方法成為了迫切的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于BPA的短路故障極限切除時(shí)間批量自動(dòng)求取方法。

本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：

一種基于BPA的短路故障極限切除時(shí)間批量自動(dòng)求取方法，包括以下四個(gè)主要步驟:

1）讀入潮流數(shù)據(jù)文件（.dat）和穩(wěn)定數(shù)據(jù)文件（.swi），解析數(shù)據(jù)，讀入短路故障集、發(fā)電機(jī)參數(shù)，調(diào)用PSD-BPA計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行潮流計(jì)算；

2）故障集快速暫停穩(wěn)定計(jì)算，計(jì)算各個(gè)故障評(píng)估指標(biāo)，并進(jìn)行無量綱化處理；

3）計(jì)算各個(gè)故障評(píng)估指標(biāo)綜合值，計(jì)算各個(gè)故障極限切除時(shí)間的初值，記故障極限切除時(shí)間為 CCT；采用二分法對(duì)評(píng)估綜合指標(biāo)值最大的短路故障求取具體的故障極限切除時(shí)間Te，記該短路故障的編號(hào)為e，記綜合指標(biāo)值為Z_e；依據(jù)線性關(guān)系，由Z_e、Te、Zi求得其它故障的極限切除時(shí)間估計(jì)值Ti=Zi×Te/Ze其中，Zi為第i個(gè)短路故障的評(píng)估綜合指標(biāo)值；

4）故障極限切除時(shí)間CCT的精細(xì)計(jì)算。

進(jìn)一步的，所述步驟1）包括：

11)從所述穩(wěn)定數(shù)據(jù)文件（.swi）中，讀取n個(gè)要分析的短路故障并組成故障集，設(shè)置第i個(gè)故障的極限切除時(shí)間默認(rèn)值Ti=0，其中，讀取所分析區(qū)域內(nèi)的m臺(tái)發(fā)電機(jī)名稱及慣性時(shí)間常數(shù)M；

12）調(diào)用BPA潮流計(jì)算程序進(jìn)行潮流計(jì)算，獲取暫態(tài)穩(wěn)定仿真計(jì)算的初始潮流；

13）設(shè)置本次批量短路故障極限切除時(shí)間求解范圍，設(shè)上限為Tcc1，下限為Tcc2，收斂精度為L(zhǎng)。

進(jìn)一步的，所述步驟2）包括：

21）統(tǒng)一設(shè)置短路故障初始時(shí)刻為1個(gè)周波，故障切除時(shí)間為某一較小的周波數(shù)，設(shè)置仿真時(shí)長(zhǎng)稍大于故障切除時(shí)間；

22）設(shè)置故障評(píng)估指標(biāo)為：

式中：m為系統(tǒng)發(fā)電機(jī)的數(shù)目；；為故障切除時(shí)刻第j臺(tái)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角度；為故障發(fā)生前第j臺(tái)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角度；為第j臺(tái)發(fā)電機(jī)的慣性時(shí)間常數(shù)；為故障切除時(shí)刻發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角速度；分別為事故清除后一瞬間第j臺(tái)發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率和電磁功率；、、、、、均為故障評(píng)估指標(biāo)；

23）調(diào)用PSD-BPA暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算程序，對(duì)第i個(gè)短路故障進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定仿真計(jì)算；

24）讀取暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果文件，按22）計(jì)算第i個(gè)短路故障的評(píng)估指標(biāo)值、、、、、；

25）重復(fù)步驟23）、24）直至計(jì)算完全部n個(gè)短路故障；

26）由23）、24）、25）得到n個(gè)故障的所有評(píng)估指標(biāo)，得到矩陣；

27）對(duì)矩陣的6個(gè)列向量進(jìn)行無量綱化處理，得到，具體方法如下：

；

式中，。

進(jìn)一步的，故障切除時(shí)間設(shè)置為20個(gè)周波，仿真時(shí)長(zhǎng)設(shè)置為25個(gè)周波。

進(jìn)一步的，所述步驟3）包括：計(jì)算各個(gè)短路故障的評(píng)估指標(biāo)綜合值，如第i個(gè)短路故障的評(píng)估綜合指標(biāo)值為：，并將各個(gè)短路故障的評(píng)估指標(biāo)綜合值從大到小排序。

進(jìn)一步的，所述步驟3）的二分法實(shí)現(xiàn)步驟如下：

①二分法求取CCT時(shí)，搜索上限和下限，分別記為Ta，Tb，其中Ta>Tb,收斂精度記JD，設(shè)置仿真時(shí)間為500個(gè)周波，設(shè)置穩(wěn)定判據(jù)；

②短路故障發(fā)生時(shí)刻設(shè)為0，故障切除時(shí)間記為Tx，此處令Ta=Tcc1、Tb=Tcc2、JD=L；

③置Tx=Tb，調(diào)用暫態(tài)穩(wěn)定仿真計(jì)算程序進(jìn)行仿真計(jì)算，讀取結(jié)果文件進(jìn)行穩(wěn)定判別，穩(wěn)定則執(zhí)行步驟④，否則CCT=Tb；

④置Tx=Ta，調(diào)用暫態(tài)穩(wěn)定仿真計(jì)算程序進(jìn)行仿真計(jì)算，讀取結(jié)果文件進(jìn)行穩(wěn)定判別，不穩(wěn)定則執(zhí)行步驟⑤，否則CCT=Ta；

⑤置Tx=(Ta+ Tb）/2，調(diào)用暫態(tài)穩(wěn)定仿真計(jì)算程序進(jìn)行仿真計(jì)算，讀取結(jié)果文件進(jìn)行穩(wěn)定判別，不穩(wěn)定則令Ta=Tx，否則令Tb=Tx；

⑥(Ta-Tb)是否小于JD，是則CCT=Tb，否則返回步驟⑤。

進(jìn)一步的，所述穩(wěn)定判據(jù)為發(fā)電機(jī)功角大于某一值時(shí)判故障失穩(wěn)，默認(rèn)值設(shè)為180°。

進(jìn)一步的，所述步驟4）包括：

41）設(shè)置CCT仿真計(jì)算搜索步長(zhǎng)為S，設(shè)置故障仿真時(shí)間為500個(gè)周波，開始第i個(gè)故障CCT精細(xì)計(jì)算；

42）Ti大于或等于Tcc1時(shí)，按照Tx為Tcc1、Tcc1-S、Tcc1-2S、…、Tcc2進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定仿真計(jì)算，直至找到CCT所在區(qū)間[Tw,Tv]；當(dāng)CCT所在區(qū)間值大于Tcc1時(shí)，CCT=Tcc1；當(dāng)CCT所在區(qū)間值小于Tcc2時(shí)，CCT=Tcc2；當(dāng)CCT所在的區(qū)間 [Tw,Tv]，長(zhǎng)度大于L，將CCT所在區(qū)間上限值和下限值分別賦予Ta、Tb后，執(zhí)行所述步驟⑤⑥，否則CCT等于所在區(qū)間的下限值；

43）Ti小于等于Tcc2時(shí)，按照Tx為Tcc2、Tcc1+S、Tcc1+2S、…、Tcc1進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定仿真計(jì)算，直至找到CCT所在區(qū)間[Tw,Tv]；當(dāng)CCT所在區(qū)間值大于Tcc1時(shí)，CCT= Tcc1；當(dāng)CCT所在區(qū)間值小于Tcc2時(shí)，CCT=Tcc2；當(dāng)CCT所在的區(qū)間 [Tw,Tv]，長(zhǎng)度大于L，將CCT所在區(qū)間上限值和下限值分別賦予Ta、Tb后，執(zhí)行所述步驟⑤⑥，否則CCT等于所在區(qū)間的下限值；

44）Ti大于Tcc2、小于Tcc2時(shí)，按照Tx為Ti、Ti+S、Ti-S、…進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定仿真計(jì)算，直至找到CCT所在區(qū)間[Tw,Tv]；當(dāng)CCT所在區(qū)間值大于Tcc1時(shí)，CCT=Tcc1；當(dāng)CCT所在區(qū)間值小于Tcc2時(shí)，CCT=Tcc2；當(dāng)CCT所在的區(qū)間 [Tw,Tv]，長(zhǎng)度大于L，將CCT所在區(qū)間上限值和下限值分別賦予Ta、Tb后，執(zhí)行所述步驟⑤⑥，否則CCT等于所在區(qū)間的下限值。

本發(fā)明提供的一種基于BPA的短路故障極限切除時(shí)間批量自動(dòng)求取方法，運(yùn)用暫態(tài)穩(wěn)定仿真計(jì)算程序進(jìn)行批量短路故障快速暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算獲取短路故障評(píng)估指標(biāo)，考慮評(píng)故障的估指標(biāo)綜合值與極限切除時(shí)間存在一定的線性關(guān)系，運(yùn)用故障的評(píng)估指標(biāo)綜合值獲取故障的極限切除時(shí)間初值，由故障的極限切除時(shí)間初值進(jìn)行CCT的精確計(jì)算，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)批量自動(dòng)求解的程序流程，實(shí)現(xiàn)了批量短路故障極限切除時(shí)間的自動(dòng)求取，極大地減輕了仿真計(jì)算人員的工作量，縮短了計(jì)算時(shí)間，將技術(shù)人員從繁瑣、重復(fù)的仿真計(jì)算中解脫出來。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明的實(shí)施流程框圖；

圖2是本發(fā)明二分法CCT精細(xì)計(jì)算程序流程框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于BPA的短路故障極限切除時(shí)間批量自動(dòng)求取方法。該方法在運(yùn)用暫態(tài)穩(wěn)定仿真計(jì)算程序進(jìn)行批量短路故障快速暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算獲取短路故障評(píng)估指標(biāo)的基礎(chǔ)上，考慮評(píng)故障的估指標(biāo)綜合值與極限切除時(shí)間存在一定的線性關(guān)系，運(yùn)用故障的評(píng)估指標(biāo)綜合值獲取故障的極限切除時(shí)間初值，由故障的極限切除時(shí)間初值進(jìn)行CCT的精確計(jì)算，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)批量自動(dòng)求解的程序流程。

如圖1所示，一種基于BPA的短路故障極限切除時(shí)間批量自動(dòng)求取方法，包括以下四個(gè)主要步驟:

1）讀入潮流數(shù)據(jù)文件（.dat）和穩(wěn)定數(shù)據(jù)文件（.swi），解析數(shù)據(jù)，讀入短路故障集、發(fā)電機(jī)參數(shù)，調(diào)用PSD-BPA計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行潮流計(jì)算；

2）故障集快速暫停穩(wěn)定計(jì)算，計(jì)算各個(gè)故障評(píng)估指標(biāo)，并進(jìn)行無量綱化處理；

3）計(jì)算各個(gè)故障評(píng)估指標(biāo)綜合值，計(jì)算各個(gè)故障極限切除時(shí)間的初值，記故障極限切除時(shí)間為 CCT；采用二分法對(duì)評(píng)估綜合指標(biāo)值最大的短路故障求取具體的故障極限切除時(shí)間Te，記該短路故障的編號(hào)為e，記綜合指標(biāo)值為Z_e；依據(jù)線性關(guān)系，由Z_e、Te、Zi求得其它故障的極限切除時(shí)間估計(jì)值Ti=Zi×Te/Ze其中，Zi為第i個(gè)短路故障的評(píng)估綜合指標(biāo)值；

4）故障極限切除時(shí)間CCT的精細(xì)計(jì)算。

進(jìn)一步的，所述步驟1）包括：

11) 從所述穩(wěn)定數(shù)據(jù)文件（.swi）中，讀取n個(gè)要分析的短路故障并組成故障集，設(shè)置第i個(gè)故障的極限切除時(shí)間默認(rèn)值Ti=0，其中，讀取所分析區(qū)域內(nèi)的m臺(tái)發(fā)電機(jī)名稱及慣性時(shí)間常數(shù)M；

12）調(diào)用BPA潮流計(jì)算程序進(jìn)行潮流計(jì)算，獲取暫態(tài)穩(wěn)定仿真計(jì)算的初始潮流；

13）設(shè)置本次批量短路故障極限切除時(shí)間求解范圍，設(shè)上限為Tcc1，下限為Tcc2，收斂精度為L(zhǎng)。

進(jìn)一步的，所述步驟2）包括：

21）統(tǒng)一設(shè)置短路故障初始時(shí)刻為1個(gè)周波，故障切除時(shí)間為某一較小的周波數(shù)，設(shè)置仿真時(shí)長(zhǎng)稍大于故障切除時(shí)間；

22）設(shè)置故障評(píng)估指標(biāo)為：

式中：m為系統(tǒng)發(fā)電機(jī)的數(shù)目；；為故障切除時(shí)刻第j臺(tái)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角度；為故障發(fā)生前第j臺(tái)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角度；為第j臺(tái)發(fā)電機(jī)的慣性時(shí)間常數(shù)；為故障切除時(shí)刻發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角速度；分別為事故清除后一瞬間第j臺(tái)發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率和電磁功率；、、、、、均為故障評(píng)估指標(biāo)；

23）調(diào)用PSD-BPA暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算程序，對(duì)第i個(gè)短路故障進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定仿真計(jì)算；

24）讀取暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果文件，按22）計(jì)算第i個(gè)短路故障的評(píng)估指標(biāo)值、、、、、；

25）重復(fù)步驟23）、24）直至計(jì)算完全部n個(gè)短路故障；

26）由23）、24）、25）得到n個(gè)故障的所有評(píng)估指標(biāo)，得到矩陣；

27）對(duì)矩陣的6個(gè)列向量進(jìn)行無量綱化處理，得到，具體方法如下：

；

式中，。

進(jìn)一步的，故障切除時(shí)間設(shè)置為20個(gè)周波，仿真時(shí)長(zhǎng)設(shè)置為25個(gè)周波。

進(jìn)一步的，所述步驟3）包括：計(jì)算各個(gè)短路故障的評(píng)估指標(biāo)綜合值，如第i個(gè)短路故障的評(píng)估綜合指標(biāo)值為：，并將各個(gè)短路故障的評(píng)估指標(biāo)綜合值從大到小排序。

進(jìn)一步的，所述步驟3）的二分法實(shí)現(xiàn)步驟如下：

①二分法求取CCT時(shí)，搜索上限和下限，分別記為Ta，Tb，其中Ta>Tb,收斂精度記JD，設(shè)置仿真時(shí)間為500個(gè)周波，設(shè)置穩(wěn)定判據(jù)；

②短路故障發(fā)生時(shí)刻設(shè)為0，故障切除時(shí)間記為Tx，此處令Ta=Tcc1、Tb=Tcc2、JD=L；

③置Tx=Tb，調(diào)用暫態(tài)穩(wěn)定仿真計(jì)算程序進(jìn)行仿真計(jì)算，讀取結(jié)果文件進(jìn)行穩(wěn)定判別，穩(wěn)定則執(zhí)行步驟④，否則CCT=Tb；

④置Tx=Ta，調(diào)用暫態(tài)穩(wěn)定仿真計(jì)算程序進(jìn)行仿真計(jì)算，讀取結(jié)果文件進(jìn)行穩(wěn)定判別，不穩(wěn)定則執(zhí)行步驟⑤，否則CCT=Ta；

⑤置Tx=(Ta+ Tb）/2，調(diào)用暫態(tài)穩(wěn)定仿真計(jì)算程序進(jìn)行仿真計(jì)算，讀取結(jié)果文件進(jìn)行穩(wěn)定判別，不穩(wěn)定則令Ta=Tx，否則令Tb=Tx；

⑥(Ta-Tb)是否小于JD，是則CCT=Tb，否則返回步驟⑤。

進(jìn)一步的，所述穩(wěn)定判據(jù)為發(fā)電機(jī)功角大于某一值時(shí)判故障失穩(wěn)，默認(rèn)值設(shè)為180°。

進(jìn)一步的，如圖2所示，所述步驟4）包括：

41）設(shè)置CCT仿真計(jì)算搜索步長(zhǎng)為S，設(shè)置故障仿真時(shí)間為500個(gè)周波，開始第i個(gè)故障CCT精細(xì)計(jì)算；

42）Ti大于或等于Tcc1時(shí)，按照Tx為Tcc1、Tcc1-S、Tcc1-2S、…、Tcc2進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定仿真計(jì)算，直至找到CCT所在區(qū)間[Tw,Tv]；當(dāng)CCT所在區(qū)間值大于Tcc1時(shí)，CCT=Tcc1；當(dāng)CCT所在區(qū)間值小于Tcc2時(shí)，CCT=Tcc2；當(dāng)CCT所在的區(qū)間 [Tw,Tv]，長(zhǎng)度大于L，將CCT所在區(qū)間上限值和下限值分別賦予Ta、Tb后，執(zhí)行所述步驟⑤⑥，否則CCT等于所在區(qū)間的下限值；

43）Ti小于等于Tcc2時(shí)，按照Tx為Tcc2、Tcc1+S、Tcc1+2S、…、Tcc1進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定仿真計(jì)算，直至找到CCT所在區(qū)間[Tw,Tv]；當(dāng)CCT所在區(qū)間值大于Tcc1時(shí)，CCT= Tcc1；當(dāng)CCT所在區(qū)間值小于Tcc2時(shí)，CCT=Tcc2；當(dāng)CCT所在的區(qū)間 [Tw,Tv]，長(zhǎng)度大于L，將CCT所在區(qū)間上限值和下限值分別賦予Ta、Tb后，執(zhí)行所述步驟⑤⑥，否則CCT等于所在區(qū)間的下限值；

44）Ti大于Tcc2、小于Tcc2時(shí)，按照Tx為Ti、Ti+S、Ti-S、…進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定仿真計(jì)算，直至找到CCT所在區(qū)間[Tw,Tv]；當(dāng)CCT所在區(qū)間值大于Tcc1時(shí)，CCT=Tcc1；當(dāng)CCT所在區(qū)間值小于Tcc2時(shí)，CCT=Tcc2；當(dāng)CCT所在的區(qū)間 [Tw,Tv]，長(zhǎng)度大于L，將CCT所在區(qū)間上限值和下限值分別賦予Ta、Tb后，執(zhí)行所述步驟⑤⑥，否則CCT等于所在區(qū)間的下限值。

本發(fā)明提供的一種基于BPA的短路故障極限切除時(shí)間批量自動(dòng)求取方法，運(yùn)用暫態(tài)穩(wěn)定仿真計(jì)算程序進(jìn)行批量短路故障快速暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算獲取短路故障評(píng)估指標(biāo)，考慮評(píng)故障的估指標(biāo)綜合值與極限切除時(shí)間存在一定的線性關(guān)系，運(yùn)用故障的評(píng)估指標(biāo)綜合值獲取故障的極限切除時(shí)間初值，由故障的極限切除時(shí)間初值進(jìn)行CCT的精確計(jì)算，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)批量自動(dòng)求解的程序流程，實(shí)現(xiàn)了批量短路故障極限切除時(shí)間的自動(dòng)求取，極大地減輕了仿真計(jì)算人員的工作量，縮短了計(jì)算時(shí)間，將技術(shù)人員從繁瑣、重復(fù)的仿真計(jì)算中解脫出來。

以上所揭露的僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或變型，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。