基于变结构模型的电气设备短路电流计算

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1、江苏电机工程502010年3月JiangsuElectricalEngineering第29卷第2期基于变结构模型的电气设备短路电流计算徐耀宗12，刘前进（1.泰州供电公司，江苏泰州225300；2.华南理工大学电力学院，广东广州510640）摘要：基于变结构模型短路电流计算原理，将断路器（或隔离开关）用一条支路为零的支路来模拟，从而计算出断路器两侧发生短路时，流过断路器的短路电流。该模型正好解决了电气设备的选取和校验、继电保护选择和整定中所需要解决的关键问题。给出了变结构模型的短路电流程序设计步骤，结合算例，运用C语言编制的程序给出了计算结果，并与对称分量法的短路电流计算

2、结果进行了比较，校验该算法的实用性和正确性。关键词：短路电流计算；变结构模型；断路器中图分类号：TM744文献标志码：B文章编号：1009-0665（2010）02-0050-04在电力系统设计、事故分析、继电保护整定计算备的短路电流。变结构模型短路电流计算就是基于及其动作行为分析过程中，都需要进行短路电流计这样一种需要得到的，是短路电流计算方法的一个算。随着计算机计算能力的不断提高，短路电流的重要补充。该方法将母线短路时的短路电流等值转算法也是与日俱增。文献[1]提出一种基于相坐标移到断路器两侧，导出相当于在断路器两侧分别发系下的短路电流计算，其通过电网的物理结构特性生短

3、路故障时，流过断路器的短路电流序分量模型建立网络元件模型，从而避开将网络转化为对称分和算法。如图1所示，在有源网络N中，设存在这样量进行解耦计算。文献[2]提出了把电网分块成对一条支路（i，j），其阻抗为Zij，该支路阻抗只有2种称部分和不对称部分，综合应用序分量法和相分量情况：当Zij=0时，节点i与节点j合成1个节点；当法的改进故障计算方法。文献[3]提出一种适用于Zij=∞时，节点i与节点j为2个独立节点。利用这定结构和变结构网络的故障分块算法，即将线路上样一种变结构，就可以模拟断路器或隔离开关这一的短路点故障电流等值转移到该线路端点并综合应个类型电气设备。用修正节点

4、电流源和短路点列阻抗元素的方法。但有源网络有源网络是这几种算法都不能直接计算出断路器或者隔离开关这一类型元件两侧发生短路故障时，流经设备元Zij=0Zij=0jiij件的短路电流。然而这些数据在电气设备的选取和IjIi校验、继电保护选择和整定中又起着至关重要的作Ik=Ii+IjIk=Ii+Ij用。现在关于定结构的电力系统短路电流计算模型和算法可以通过其他途径的转换得到断路器所在支（a）Zij=0时变结构模型路的短路电流，但是其物理意义并不清晰明了，计算有源网络有源网络工作量也很大。采用变结构模型的短路电流计算[4]Zij=∞Zij=∞则可以轻易地解决此类问题。变结构模型短路

5、电流jiij计算是将断路器作为一条阻抗为零的支路来模拟，Ij=0Ii=0运用线性网络特性、定理及变结构与变参数的分析IiIj方法，将母线上的短路电流等值移植到断路器两侧，（b）Zij=∞时变结构模型从而可直接计算出断路器两侧发生故障时，流过断图1变结构模型路器的短路电流的计算方法。现根据变结构模型原当Zij=0时，见图1（a）所示，相当于在断路器合理，采用C语言进行短路电流程序设计，计算出来上，此时节点i和节点j重合。当与断路器相连的母的数据表明其更具有工程实际应用价值。线（k）发生短路故障时，则相当于在节点i或者节点1变结构模型的计算原理与数学模型j处发生短路故障，即Ik

6、=Ii=Ij。此时不能区分流过在电力系统继电保护整定计算和电气设备选择断路器的电流。计算中，经常需要求出各种运行方式下，当设备元件当Zij=∞时，见图1（b）所示，节点i和节点j为（如断路器、隔离开关）两侧发生短路故障时流过设2个独立节点，在节点i处发生短路故障时，求得的收稿日期：2009-11-22；修回日期：2009-12-23短路电流Ii就相当于在节点j处短路流过断路器的徐耀宗等：基于变结构模型的电气设备短路电流计算51短路电流；在节点j处发生短路故障时，求得短路电Z=Zffi（s）Zffj（s）；s为序代号，s=1，2，0。ffk（s）流Ij相当于节点i处短路流过断

7、路器的短路电流。Zffi（s）+Zffj（s）根据式（6，7，8），在结合各种短路故障的边界条则由假设条件可知：件，联立求解，就可求得短路电流及短路点电压的各Ui=Uj（1）序分量，其矩阵表示如下所示：Ik=Ii+Ij（2）---1Zffk（1）Zffk（1）000000-现将断路器断开，根据线性网络的特性，用2-----0Zffi（1）-Zffj（1）000000-个等效的注入电流的代替阻抗Z，如图2所示，节--ij---0001Zffk（2）Zffk（2）000---点i的注入电流为-I，节点j的注入电流为-I