基于相分量法的电力系统故障分析方法研究

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1、山东大学硕士学位论文摘要电力系统故障分析计算方法多年来一直是学术研究的热点，其在电力系统规划设计、事故分析和电力系统继电保护装置运行整定及其动作行为分析中起着非常重要的作用。在电力系统故障分析计算方法近百年的发展过程中相继提出了对称分量法和相分量法，从而形成了以对称分量法为代表的序分量坐标法和随着计算机技术的发展而越来越得到人们重视的相分量坐标法两类基本分析计算方法。毋庸置疑，对称分量法在电力系统不对称故障计算领域有着广泛的应用，但是目前也已经有很多文献给出了对相分量法的研究。与对称分量相比，毕竟相分量才是客观存在的。因此相分量法能够准确地反应电力网络的所有实际问

2、题，故障处理方法直观实用。本文针对基于对称分量法的传统故障分析方法只适用于电力系统运行不对称而不能满足参数不对称的问题，尤其是求解参数不对称电力系统复杂故障时，序网连接复杂，难以求解的问题，提出一种求解具有不对称参数的电力系统复杂故障的新算法。首先，将不受“网络参数对称"限制的相分量法与可以方便计算简单故障与多重故障的多端口网络理论相结合，推导出多端口相网络方程，并且根据口阻抗的物理意义，结合系统的节点阻抗矩阵，推导出多端口相网络口阻抗矩阵元素与口节点阻抗的关系式。然后，考虑故障的一般形式，给出了横向故障和纵向故障通用的故障边界条件方程。最后，将其与多端口相网络方

3、程联立，导出了一种既适用于各种类型简单故障，又适用于多重复故障计算的计算机通用数学模型。该算法可适用于参数不对称电力系统发生具有不对称故障阻抗的任意横向故障或纵向故障及其组合。模型简单实用，通用性强。经E～ITP仿真验证，该算法准确有效。同时本文针对相分量法较对称分量法计算量大的问题，采用了优化的相分量系统网络模型。利用矩阵的对角化变换对传统相分量法进行优化，以减小计算量，得出优化后的系统节点阻抗方程，然后将其与多端口理论相结合。1山东大学硕士学位论文目前电力系统发展的现状使得双回平行输电线路成为一种常用的架设方式，而含有双回线的系统往往是参数不对称的系统。因此本

4、文分析了同杆并架双回线的故障特点，以及给出了基于相分量法的电力系统故障分析计算方法在双回线中的应用。在分析双回线时针对双回线具有三种不同结构的问题，形成系统节点阻抗方程时将双回线两侧的母线分别作为两个三相节点，形成多端口时，将这两个三相节点合并作为一个六相节点。因此矩阵的优化方法和三相系统的优化方法相同。将优化、降阶后的仅含故障节点的节点阻抗方程与多端口理论相结合，推导出多端口相网络口阻抗矩阵元素与六相口节点阻抗的关系式。考虑故障的一般形式，给出了双回线跨线短路故障与断相故障统一故障边界条件方程。最后，将其与多端口相网络方程联立，导出了一种适用于各种结构双回线各种

5、类型故障计算的计算机通用数学模型。对比编程计算结果与EMTP仿真结果，证明该算法准确有效。关键词：故障分析；相分量法；多端口理论；复故障；同杆双回线山东大学硕士学位论文ABSTRACTThefaultanalysismethodofpowersystemhasbeentheinterestingfieldofstudyforyears，anditplaysanimportantroleindesignofpowersystem，faultanalysis，andthesettingandswitchinganalysisofpowersystemrelays．Du

6、ringthe100years’developmentofpowersystemthesymmetricalcomponentsmethodandthephasecomponentsmethodwereproposed．Andnowtheyarethetwobasicmethodsinpowersystemfaultanalysis．DefinitelythesymmetricalcomponentsiswildlyusednOW，however，therearealsomanypapersaboutthephasecomponentsmethod．Thephas

7、ecomponentsareexternalexistingcomparedwiththesymmetricalcomponent．Sothemethodbasedonphasecomponentsisabletorepresentthetruesystemexactlyandismoreunderstandable．Thetraditionalfaultanalysismethodbasedonsymmetricalcomponentsisnotsuitedforanalyzingthepowersystemwithunsymmetricalparameters

8、．This