采用混合补偿方法短路研究方法

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1、采用混合补偿方法短路研究方法【摘要】本文提出了一种用于辐射型和少环配电网的实时短路分析新方法。这一方法基于一种被证实了的辐射潮流研究方法，并使用了混合补偿法同时计算环路、PV节点和短路故障电流。用实际的a、b、c三相表示的三相短路分析，可以用于对称或不对称的配电网络。基于这一方法开发出一种配电网短路计算程序，结合三相潮流计算程序可以解决各种类型的单一故障或复故障，包括单相接地短路、三相接地短路、两相接地短路、相间短路、双重三相接地短路。本文也给出了将此方法用于大规模配电系统的计算结果。【关键词】配电网短路分析配电系统实时保护补偿方法1简介在本文中，我们提出了一种实时应用

2、于配电系统保护的新的短路分析方法。最近，某公司开发出一种用于配电系统保护实时研究的名为配电系统继电保护实时应用（RADAR）的工具。通过RADAR我们需要一个稳定而有高效的短路分析程序来实时地解决大规模配电网络。实时短路分析应该面向应用操作，而不是面向规划分析。此短路研究结果能够进行如下的实时应用，如配网自动重构时的继继电保护的调整及设定，以及确定故障位置等。在继电保护的调整及设定中，由短路研究得到的最大和最小故障电流，用来确保保护装置能够保护自己的整个保护区，并在预定时间内切除故障。最大和最小故障电流值也用来确保保护装置间的相互配合以及检查过载设备。此外，为了确定故障

3、位置，短路试验结果能用于比较所有可能故障部位的保护装置的动作时间与变电所记录的故障切除时间。本文重点研究短路分析算法的建模问题和实现方法，以确保所提出的算法能用于实际应用，而不是数据接口和用户界面。新近开发出的一种配电网潮流算法（DISFLO）。这种算法用相域分析法进行辐射状和少环配电网的潮流分布计算。该算法由用于计算辐射网电压和电流的前推回代算法和用于模拟环路及PV节点的多端口迭代补偿技术组成。由于DISFLO算法不用形成传统的导纳矩阵［Ybus］，三相潮流算法具有较高的速度和强收敛性，以及非常低的内存要求，最大限度地利用了辐射或少环配电网独特拓扑结构的优势。在本文中

4、，我们提出了一种用DISFLO算法模型来模拟配电网组成的新的短路分析算法，通过潮流计算可以获得故障前的状态，其中包括节点的电压和由分散发电机提供的注入功率。本文中，我们只讨论短路算法。新的短路分析方法也采用相域表示法。该方法使用混合补偿法同时进行配电系统模拟和故障分析。考虑到故障电流、PV节点电流和断点电流之间的相互关系，用断点补偿、PV节点补偿和故障补偿三种补偿方式结合而成的混合补偿法进行故障分析。我们的研究显示，用混合补偿方法计算故障后的电压和电流不需要经过迭代求解。数值试验结果表明，该方法应用于大规模配电系统是高效和稳稳定的。2混合补偿法在我们的短路分析模型里，我

5、们使用了多端口的混合补偿方式。这种混合补偿方法由以上三种基本的补偿方法所组成。考虑到配电网络的辐射或少环特征，我们创造了一个既能模拟配电网的组成，又能进行短路电流计算的混合等效阻抗矩阵。通过模拟短路点、环路和PV节点的相互关系可以实现短路计算的精确性，而不需要进行叠代补偿。混合戴维南等效阻抗矩阵zt可以通过合并断点阻抗矩阵Zb、PV节点阻抗矩阵Zg和故障矩阵Zf而得到。zt是一个NtXNt的复数阻抗矩阵。Zt=ZbZbgZbfZbgZgZgfZbfZgfZfZt的大小Nt等于Zb、Zg、Zf的大小之和。Zbg、Zbf和Zgf是非对角元的互阻抗子阵。这些子阵的物理意义定义

6、如下：Zbg表示公共支路里断点电流和PV节点电流关系的耦合子阵，Zbf表示公共支路里断点电流和故障电流关系的耦合子阵，Zgf表示公共支路里故障电流和PV节点电流关系的耦合子阵。用第2部分给出的方法很容易形成Zt矩阵，形成Zt矩阵后用它来进行短路计算。混合戴维南等效电流可用下式计算：ZtIt=Vt其中，vt是混合补偿电压复数向量，It是混合戴维南等效电流复数向量。使用混合补偿矩阵zt的优势在于，非对角元阻抗矩阵代表故障电流、PV节点电流、断点电流之间的敏感度。当短路节点和PV节点到根节点拥有任意共同的支路时，Zgf为非零矩阵。通常，非零的Zgf会使PV节点电流对短路电流产

7、生极大的影响，这主要是因为短路点和分散发电机间的强耦合作用。在短路电流计算的过程中，PV节点电流和断点电流对短路电流的影响不能直接被反映出来。因此，非对角元阻抗矩阵在计算短路点、分散发电机、环路之间的相互耦合以及体现该算法不用叠代过程就拥有高效率和恰当精度方面起着重要的作用。3配电网的计算结果配网短路电流计算程序(DISCA)是用本文所提方法并结合配网潮流计算程序(DISFLO)开发出来的。该程序能够用于研究各种类型的短路故障，其中包括：单相接地短路、三相接地短路、两相接地短路和相间短路。以及任意重断线的复故障。用于测试DISCA程序的系