基于分布式計算的配電網(wǎng)短路電流計算方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)配電網(wǎng)短路電流計算領(lǐng)域，具體涉及一種基于分布式計算的 配電網(wǎng)短路電流計算方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 配電網(wǎng)短路計算是配電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計和運行中必須進行的工作。而目前配電 網(wǎng)短路計算存在以下缺點：
[0003] 配電網(wǎng)本身規(guī)模大、節(jié)點多，支路參數(shù)R/X的比值比較大，分支線較多，因此短路 計算的時間較為長，不能滿足實時在線短路計算的要求；
[0004] 針對配電網(wǎng)特點的短路計算方法如相域分析法或采取專家系統(tǒng)計算電力系統(tǒng)短 路故障的方法，雖然原理較為簡單直觀，但無法處理多重故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述問題，本發(fā)明提供了一種主要基于障礙口理論，將簡單故障與復(fù)雜故障 統(tǒng)一處理，推導(dǎo)出適合計算機實現(xiàn)的型式，并采用中間件技術(shù)，將龐大的配電網(wǎng)分解為若干 子系統(tǒng)派發(fā)給不同的計算機實現(xiàn)并行計算，基于分布式計算的配電網(wǎng)短路電流計算方法及 系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：
[0007] 基于分布式計算的配電網(wǎng)短路電流計算方法，其特征在于包括以下步驟：
[0008] 1)分布式并行計算平臺構(gòu)建的步驟；
[0009] 2)數(shù)據(jù)處理的步驟，通過平臺獲取并解析SCADA系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)和(ΠΜ模型的 XML數(shù)據(jù)，從而確定配電網(wǎng)的具體參數(shù)；
[0010] 3)拓撲分析的步驟，將配網(wǎng)的物理模型轉(zhuǎn)化為計算模型；
[0011] 4)短路計算的步驟：
[0012] 判斷故障類型并計算故障時電路參數(shù)，該故障參數(shù)包括故障時任意節(jié)點的電壓和 任意支路電流的故障分量；
[0013] 利用前推回推法計算出正常運行狀態(tài)時的電路信息；
[0014] 將正常運行時的狀態(tài)與故障時的電路疊加，得到故障電流及任意支路的電流和任 意節(jié)點的電壓，進而得出故障點短路電流；
[0015] 5)短路分析的步驟，對短路計算的結(jié)果進行分析與應(yīng)用，并將短路計算的結(jié)果和 分析結(jié)果封裝后向上提供或入庫保存。
[0016] 進一步，所述步驟2)中配電網(wǎng)的具體參數(shù)包括平衡節(jié)點電壓、各節(jié)點的注入功率 及各支路阻抗。
[0017] 進一步，所述步驟4)中計算故障時電路參數(shù)的方法為基于故障口理論的計算方 法，包括簡單故障電路參數(shù)的計算步驟和多重故障電路參數(shù)的計算步驟。
[0018] 進一步，所述簡單故障電路參數(shù)的計算步驟為：
[0019] 將各獨立序網(wǎng)的故障口方程與邊界條件聯(lián)立，求出故障口的電流和電壓信息，進 而求出任意節(jié)點的電壓和任意支路的電流，故障口的電壓方程為：
[0020] υρ=Ζρ·Ιρ (1)
[0021] 其中，Up為故障口的等效電壓，
[0022] Ip為從故障口看進去的注入電流，即故障電流；
[0023] Zp為網(wǎng)絡(luò)收縮至故障口的等效阻抗；
[0024] 其中，單相接地短路的邊界條件為：
[0025] I⑴=1 ⑵=1(0)
[0026] U⑴+U⑵+U(0)=0 (2)
[0027] 兩相短路和兩相短路接地的的邊界條件為：
[0028] U⑴=U⑵=U(0)
[0029] I(1)+I(2)+I(0)= 〇 (3)
[0030] 式中，1(1)、1(2)、I(Q)分別是短路電流的三序分量，U(1)、U(2)、U(Q)是短路點的三序電 壓。
[0031] 進一步，所述多重故障電路參數(shù)的計算步驟為：
[0032] 應(yīng)用雙口理論寫出各故障口的序網(wǎng)口參數(shù)方程，同時聯(lián)立各故障處序分量的邊界 條件，求解得到各故障口的電壓和電流，進而求得任意支路的電流和任意節(jié)點的電壓；
[0033] 各故障口的序網(wǎng)參數(shù)方程為：
[0037] 其中，各序的電壓i^(/ =L2,0)和電流列向量/f(/ =l,2,0)分別為各故障口的三序 電壓、電流分量；系數(shù)矩陣Z為整個網(wǎng)絡(luò)收縮至故障口的阻抗矩陣；
[0034]
[0035]
[0036]
[0038] 當每一類故障只計及金屬性接地時，可以得出統(tǒng)一型式的邊界條件，其中
[0039] 單相接地短路與兩相斷線故障的邊界條件為：
[0040] I⑴=I⑵=I(0)
[0041] U⑴+U⑵+U(0)=0 (7)
[0042] 兩相接地短路、兩相短路和單相斷線的邊界條件為：
[0043] U⑴=U⑵=U(0)
[0044] I⑴+1 ⑵+1(。)=〇 (8)
[0045] 式中，1(1)、1(2)、I(Q)分別是短路電流的三序分量，U(1)、U(2)、U(Q)是短路點的三序電 壓。
[0046] 進一步，所述步驟4)利用前推回推法計算出正常運行狀態(tài)時的電路信息的步驟 包括：計算節(jié)點注入電流、回推計算各支路電流和前推求解各節(jié)點電壓。
[0047] 進一步，所述計算節(jié)點注入電流的公式為：
[0048]
[0049] 其中，公式中（k)代表迭代次數(shù)，/i%心、$為節(jié)點j注入電流的三相 分量；Yja、Yjb、Yj。是節(jié)點自導(dǎo)納的三相分量；Sja、Sja、Sja是節(jié)點注入功率的三相分量； <、》1、4是第k次迭代節(jié)點電壓的三相分量。
[0050] 進一步，所述回推計算各支路電流的方法為，從最后一層支路開始向根節(jié)點遞推， 支路1的電流為：
[0051]
[0052] 則支路1始端電流為：
[0053]
[0054] 其中，公式中（k)代表迭代次數(shù)> /ffi，（為支路1的末端電流； i4. 4為支路1的始端電流；X為與節(jié)點j相連的所有分支的集合。 9 f-
[0055] 進一步，所述前推求解各節(jié)點電壓的方法為，對于配網(wǎng)饋線支路，從根節(jié)點開始向 末端推進，則節(jié)點j的電壓為：
[0056；
[0057] 基于分布式計算的配電網(wǎng)短路電流計算系統(tǒng)，其特征在于包括：
[0058] 數(shù)據(jù)處理模塊，一是用于將從平臺獲取數(shù)據(jù)的進行解析，二是提供對計算結(jié)果的 處理，封裝成標準的格式；
[0059] 拓撲分析模塊，是短路計算的基礎(chǔ)，用于將配網(wǎng)的物理模型轉(zhuǎn)化為計算模型；
[0060] 短路計算模塊，用于在分布式平臺上實現(xiàn)短路電流的計算；
[0061] 結(jié)果分析模塊，用于對短路計算的結(jié)果進行分析與應(yīng)用，并將短路計算模塊和結(jié) 果分析模塊的計算結(jié)果或交于數(shù)據(jù)處理模塊封裝后向上提供或入庫保存。
[0062] 進一步，所述從平臺獲取的數(shù)據(jù)包括SCADA系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)、(ΠΜ模型的XML數(shù)據(jù)， 這些數(shù)據(jù)通過標準的CIS接口進行傳輸。
[0063] 進一步，所述拓撲的方式為全局拓撲或者動態(tài)局部拓撲。
[0064] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的基于分布式計算的配電網(wǎng)短路電流計算方法及系 統(tǒng)，將各類故障類型的邊界條件進行統(tǒng)一與歸納，提出適合計算機的新方法，便于計算機編 程，同時能夠處理非特殊故障及多重故障；
[0065] 此外，基于多端口理論，結(jié)合前推回推潮流計算來判斷歸納故障類型，并進行短路 電流計算，時間短，可以滿足實時在線短路計算的要求；
[0066] 此外，分布式計算將任務(wù)分解成若干子任務(wù)派發(fā)給不同計算機同時處理，提高了 計算效率。
【附圖說明】
[0067] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】進行進一步的說明：
[0068] 圖1是本發(fā)明實施例的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖；
[0069] 圖2是本發(fā)明實施例的計算方法總體流程圖；
[0070] 圖3是本發(fā)明實施例的輻射狀配電網(wǎng)的基本計算單元示意圖；
[0071] 圖4是本發(fā)明實施例的分布式并行計算平臺總體架構(gòu)圖；
[0072] 圖5