本發(fā)明涉及電力變壓器短路電流計(jì)算，具體為一種變壓器重合閘短路電流沖擊系數(shù)修正方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、短路電流計(jì)算對(duì)電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與規(guī)劃、對(duì)電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造來(lái)說(shuō)，有著極為重要的意義，電氣設(shè)備(如變壓器、斷路器、互感器等)制造必須以其計(jì)算結(jié)果為依據(jù)，而電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)與整定也是以其計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)進(jìn)行的，尤其是短路沖擊電流，其值大小決定了許多電力設(shè)備的穩(wěn)定特性，比如變壓器的抗短路強(qiáng)度校核就需要依次為依據(jù)。因此，獲取準(zhǔn)確的短路沖擊電流計(jì)算結(jié)果至關(guān)重要。

2、然而，當(dāng)前的短路電流計(jì)算主要聚焦在線路測(cè)，變壓器設(shè)備被考慮為一個(gè)電壓源，主要通過(guò)確定線路參數(shù)來(lái)計(jì)算短路電流周期分量幅值，然后通過(guò)乘以一個(gè)短路電流沖擊系數(shù)得到短路沖擊電流。

3、這種計(jì)算方法的缺陷在于僅考慮了線路的參數(shù)，而對(duì)變壓器僅僅考慮為恒定電勢(shì)源，但實(shí)際上變壓器在鐵心磁飽和以后其會(huì)表現(xiàn)出非線性特性，因此，當(dāng)有剩磁的情況，比如掉電后再重合于永久性故障時(shí)可能會(huì)造成短路電流發(fā)生畸變，導(dǎo)致短路沖擊電流變化。而傳統(tǒng)的考慮剩磁的短路電流計(jì)算方法主要是通過(guò)建立數(shù)值計(jì)算模型或者有限元計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算，建模時(shí)間較長(zhǎng)，不利于大規(guī)模整定計(jì)算使用。

4、在此提出一種計(jì)及鐵心剩磁的變壓器重合閘短路電流沖擊系數(shù)修正方法，通過(guò)建立的計(jì)及變壓器磁滯特性的短路電流計(jì)算模型，計(jì)算出短路電流沖擊系數(shù)并與不計(jì)及變壓器磁滯特性的短路電流計(jì)算模型計(jì)算出的短路電流沖擊系數(shù)進(jìn)行對(duì)比，得到對(duì)經(jīng)驗(yàn)短路沖擊電流系數(shù)的修正值，此后就可以利用修正后的短路沖擊電流進(jìn)行電力系統(tǒng)的各項(xiàng)校核與計(jì)算。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述存在的問(wèn)題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：傳統(tǒng)方法通過(guò)建立數(shù)值計(jì)算模型或者有限元計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算，建模時(shí)間較長(zhǎng)，不利于大規(guī)模整定計(jì)算使用。

3、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種變壓器重合閘短路電流沖擊系數(shù)修正方法，包括：采集變壓器數(shù)據(jù)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及線路數(shù)據(jù)，建立短路電流計(jì)算模型；根據(jù)變壓器疲勞效應(yīng)參數(shù)修正短路電流計(jì)算模型，對(duì)短路電流計(jì)算模型進(jìn)行重合閘時(shí)間設(shè)定計(jì)算，計(jì)算短路沖擊電流和短路沖擊系數(shù)；利用粒子群算法對(duì)短路沖擊系數(shù)進(jìn)行修正，根據(jù)修正后的短路沖擊系數(shù)修正短路沖擊電流。

4、作為本發(fā)明所述的變壓器重合閘短路電流沖擊系數(shù)修正方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述短路電流計(jì)算模型包括，根據(jù)采集的變壓器數(shù)據(jù)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及線路數(shù)據(jù)，建立含變壓器的電力系統(tǒng)simulink短路電流計(jì)算模型；根據(jù)是否將鐵心磁滯回線數(shù)據(jù)導(dǎo)入變壓器模型，將短路電流計(jì)算模型分為計(jì)及變壓器磁滯特性的短路電流計(jì)算模型與不計(jì)及變壓器磁滯特性的短路電流計(jì)算模型。

5、作為本發(fā)明所述的變壓器重合閘短路電流沖擊系數(shù)修正方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述變壓器疲勞效應(yīng)參數(shù)包括，從變壓器的長(zhǎng)期運(yùn)行數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中獲取疲勞效應(yīng)參數(shù)，建立變壓器疲勞效應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，表示為：

6、β＝β0(δt)n

7、

8、α＝α0e-λt

9、其中，β表示熱疲勞系數(shù)；β0表示初始熱疲勞系數(shù)；δt表示溫度變化幅度；n表示熱疲勞指數(shù)；σf表示疲勞強(qiáng)度；σ0表示初始疲勞強(qiáng)度；n表示循環(huán)次數(shù)；n0表示參考循環(huán)次數(shù)；b表示材料的疲勞強(qiáng)度系數(shù)；α表示老化系數(shù)；α0表示初始老化系數(shù)；λ表示老化速率常數(shù)；t表示運(yùn)行時(shí)間；在短路電流計(jì)算模型中，添加熱疲勞效應(yīng)、疲勞強(qiáng)度和老化效應(yīng)模塊，鏈接到變壓器的輸入輸出端口，計(jì)算變壓器在不同溫度、循環(huán)次數(shù)和運(yùn)行時(shí)間條件下熱疲勞系數(shù)、疲勞強(qiáng)度和老化系數(shù)，并反饋到短路電流計(jì)算模型中，對(duì)短路電流計(jì)算模型進(jìn)行修正。

10、作為本發(fā)明所述的變壓器重合閘短路電流沖擊系數(shù)修正方法的一種優(yōu)選方案，其中：計(jì)算所述短路沖擊電流和短路沖擊系數(shù)包括，計(jì)算不計(jì)及剩磁的短路沖擊電流inh(t)，表示為：

11、

12、其中，v表示電源電壓；znh表示不計(jì)及剩磁的系統(tǒng)總阻抗；τnh表示時(shí)間常數(shù)；t表示從短路事件發(fā)生開(kāi)始所經(jīng)過(guò)的時(shí)間；計(jì)算計(jì)及剩磁的短路沖擊電流ih(t)，表示為：

13、

14、其中，zh表示計(jì)及剩磁的系統(tǒng)總阻抗；τh表示時(shí)間常數(shù)；ir表示剩磁電流；計(jì)算短路電流的周期分量im(t)，表示為：

15、im(t)＝ip·sin(ωt+φ)

16、其中，ip表示周期分量幅值；ω表示角頻率；φ表示相位角。

17、作為本發(fā)明所述的變壓器重合閘短路電流沖擊系數(shù)修正方法的一種優(yōu)選方案，其中：計(jì)算所述短路沖擊電流和短路沖擊系數(shù)還包括，計(jì)算不計(jì)及磁滯特性的短路沖擊系數(shù)knh，表示為：

18、

19、計(jì)算計(jì)及磁滯特性的短路沖擊系數(shù)kh，表示為：

20、

21、其中，inh表示不計(jì)及剩磁的短路沖擊電流；ipnh表示不計(jì)及磁滯特性的短路電流周期分量幅值；ih表示計(jì)及剩磁的短路沖擊電流；iph表示計(jì)及磁滯特性的短路電流周期分量幅值。

22、作為本發(fā)明所述的變壓器重合閘短路電流沖擊系數(shù)修正方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述粒子群算法包括，以最小化短路沖擊系數(shù)的誤差為目標(biāo)進(jìn)行初始化，每個(gè)初始粒子包含不同的短路沖擊系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值kexp，隨機(jī)分配每個(gè)粒子的初始速度，設(shè)定不同的負(fù)載因子l來(lái)模擬變壓器在不同負(fù)載情況下的影響，初始化范圍為1≤kexe≤2，0≤l≤1；對(duì)每個(gè)粒子，根據(jù)計(jì)及變壓器磁滯特性的短路電流計(jì)算模型與不計(jì)及變壓器磁滯特性的短路電流計(jì)算模型，結(jié)合負(fù)載因子l，計(jì)算短路沖擊電流和短路沖擊系數(shù)，評(píng)估每個(gè)粒子的適應(yīng)度f(wàn)，表示為：

23、

24、其中，kh(l)表示負(fù)載因子l下計(jì)算得到的計(jì)及磁滯特性的短路沖擊系數(shù)；kexp(l)表示在負(fù)載因子l下的短路沖擊系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值；根據(jù)粒子的歷史最優(yōu)位置和群體的全局最優(yōu)位置，更新粒子的速度和位置，對(duì)新的種群進(jìn)行適應(yīng)度評(píng)估，更新每個(gè)粒子的適應(yīng)度值，當(dāng)達(dá)到最大迭代次數(shù)或適應(yīng)度值收斂到預(yù)設(shè)閾值時(shí)，停止迭代，將適應(yīng)度最高的解作為修正后的短路沖擊系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值knexp輸出。

25、作為本發(fā)明所述的變壓器重合閘短路電流沖擊系數(shù)修正方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述修正短路沖擊電流包括，根據(jù)修正后的短路沖擊系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值knexp計(jì)算修正后的短路沖擊系數(shù)kcor，表示為：

26、

27、將修正后的短路沖擊系數(shù)kcor帶入與短路電流周期分量作乘積，得到短路沖擊電流。

28、第二方面，本發(fā)明還提供了變壓器重合閘短路電流沖擊系數(shù)修正系統(tǒng)，包括，模型構(gòu)建模塊，采集變壓器數(shù)據(jù)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及線路數(shù)據(jù)，根據(jù)是否將鐵心磁滯回線數(shù)據(jù)導(dǎo)入變壓器模型，建立計(jì)及變壓器磁滯特性的短路電流計(jì)算模型與不計(jì)及變壓器磁滯特性的短路電流計(jì)算模型；計(jì)算模塊，在短路電流計(jì)算模型中，添加熱疲勞效應(yīng)、疲勞強(qiáng)度和老化效應(yīng)模塊，修正短路電流計(jì)算模型，對(duì)短路電流計(jì)算模型進(jìn)行重合閘時(shí)間設(shè)定計(jì)算，計(jì)算短路沖擊電流和短路沖擊系數(shù)；修正模塊，利用粒子群算法對(duì)短路沖擊系數(shù)進(jìn)行修正，獲取修正后的短路沖擊系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值，計(jì)算修正后的短路沖擊系數(shù)，根據(jù)修正后的短路沖擊系數(shù)修正短路沖擊電流。

29、第三方面，本發(fā)明還提供了一種計(jì)算設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器和處理器；

30、所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述處理器用于執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，該計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述變壓器重合閘短路電流沖擊系數(shù)修正方法的步驟。

31、第四方面，本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，該計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述變壓器重合閘短路電流沖擊系數(shù)修正方法的步驟。

32、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明方法根據(jù)是否將鐵心磁滯回線數(shù)據(jù)導(dǎo)入變壓器模型，建立兩種短路電流計(jì)算模型，根據(jù)變壓器疲勞效應(yīng)參數(shù)修正短路電流計(jì)算模型，使模型更符合實(shí)際運(yùn)行情況，提高了計(jì)算精度。利用粒子群算法對(duì)短路沖擊系數(shù)進(jìn)行修正，優(yōu)化短路沖擊系數(shù)，使其更真實(shí)地反映實(shí)際情況，進(jìn)而精確修正短路沖擊電流。