基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法及系统，通过按省级电网并行的方式提高全网在线运行方式短路电流分析的计算速度，在针对省级电网的短路电流分析过程中通过将外部电网等值降低待分析电网规模，提高单个计算任务短路电流分析的计算速度。将全网在线运行方式中的直流系统等值为恒阻抗负荷并确定等值后的交流同步电网；以各交流同步电网中单个省级电网的短路电流分析作为计算任务进行并行计算；根据短路故障所属厂站的区域属性，筛选出省级以上电网调管厂站的短路电流分析结果；通过提高全网短路电流分析的计算速度，满足调度运行控制对在线分析的时效性要求。

【技术实现步骤摘要】
基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法及系统
本专利技术属于电力系统及其自动化
，更准确地说，本专利技术涉及一种基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法及系统。
技术介绍
特高压交直流混联大电网的一体化运行，要求主网各级调度具备大电网全局在线分析能力。电网实时运行方式是全局分析的基础，现有在线分析通常采用本地状态估计和外网等值模型拼接形成基础数据，或者直接采用上级调度下发的全网运行方式作为基础数据。短路电流分析软件通常部署在各级调度的自动化系统中，仅对本级电网的短路故障进行分析。在这种模式下，由于外网等值模型难以反映外部电网的方式变化，而上级下发的运行方式又存在较大的延时，短路电流分析的准确性和时效性难以满足调度运行控制的要求。调控云的建设为电网在线分析提供了全网在线运行方式，为实现大电网全局在线分析提供了全网一致和快速更新的基础数据。在云计算模式下，各级调度用户共享云端的短路电流分析服务，当云端服务完成计算后将结果推送至用户端，从而满足各级调度一体化运行对大规模互联电网一体化在线安全分析计算的需求。若直接对全网在线运行方式进行短路电流分析，需要对全网形成正序、负序和零序网的导纳阵，针对全网的短路故障依次计算短路电流，时效性仍然难以满足调度运行控制的要求。
技术实现思路
本专利技术公开一种基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法及系统，通过按省级电网并行的方式提高全网在线运行方式短路电流分析的计算速度，在针对省级电网的短路电流分析过程中通过将外部电网等值降低待分析电网规模，提高单个计算任务短路电流分析的计算速度。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案，具体如下：基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法，包括以下步骤：1)取全网状态估计结果、省级电网的联络线和电力系统元件的序网参数；其中，全网状态估计结果是对互联电网中所有省级以上调度RTU(RTU远程终端装置RemoteTerminalUnit)采集数据的状态估计结果；2)将直流系统的整流侧交流母线和逆变侧交流母线等值为恒阻抗负荷；其中，将直流系统等值为恒阻抗负荷是为了保证直流系统等值前后短路电流计算结果的一致性；3)统计直流系统等值后交流同步电网的个数NG和第i个交流同步电网Ni(i＝1,…,NG)内省级电网个数4)将单个省级电网的短路电流分析作为计算任务，计算任务数为T；按省级电网包含的厂站数对T个计算任务进行排序，形成调度队列，基于调度队列对单个省级电网j进行短路电流分析。短路电流分析的输入数据包括交流同步电网的运行方式数据、对应电力系统元件的序网参数、所述省级电网对应的省级联络线和短路故障点的开路电压；基于全网状态估计结果的潮流计算获取节点电压，将节点电压作为故障点的开路电压。计算任务数步骤4)中对省级电网j进行短路电流分析具体包括以下步骤：4-1)将省级电网作为内部电网，将所属交流同步电网的其他部分作为外部电网，其中，省级电网对应的省级联络线划分至内部电网；4-2)根据外部电网的运行方式数据和电网元件的序网参数构建外部等值电网导纳矩阵，外部等值电网导纳矩阵包括正序网导纳矩阵负序网导纳矩阵和零序网导纳矩阵4-3)求解以联络线外网侧节点作为端口的外部等值电网的正序网边界阻抗矩阵负序边界网阻抗矩阵和零序网边界阻抗矩阵4-4)根据内部电网的运行方式数据和电网元件的序网参数形成对应的正序网导纳矩阵负序网导纳矩阵和零序网导纳矩阵4-5)对正序边界阻抗矩阵负序边界阻抗矩阵和零序网边界阻抗矩阵进行求逆得到正序边界导纳矩阵负序边界导纳矩阵和零序网边界导纳矩阵4-6)根据外部等值电网导纳矩阵对内部电网的导纳矩阵中边界节点的自导纳和互导纳进行修正，形成考虑外部电网等值网络的正序网导纳矩阵负序网导纳矩阵和零序网导纳矩阵4-7)根据考虑外部电网等值网络的正序网导纳矩阵负序网导纳矩阵零序网导纳矩阵和短路故障的边界条件计算故障点的短路阻抗，根据潮流计算结果中故障点的开路电压计算故障点的短路电流；短路故障的边界条件是指故障端口处的故障电路方程。步骤4-3)求解以联络线外网侧节点作为端口的外部等值电网的过程具体包括以下步骤：4-3-1)将联络线外网侧节点k和参考节点作为端口，k＝1,…,Tj，其中，Tj为省级电网j对应的联络线个数；4-3-2)对外部电网的正序网导纳矩阵进行因子分解；4-3-3)通过连续回代法求取正序网阻抗矩阵中联络线外网侧节点对应端口的自阻抗和互阻抗其中，α＝1,…,Tj，β＝1,…,Tj，表示联络线外网侧节点α对应的自阻抗，表示联络线外网侧节点α和β之间的阻抗；4-3-4)形成外部等值电网正序网边界阻抗矩阵4-3-5)对外部电网的负序网导纳矩阵进行因子分解；4-3-6)通过连续回代法求取负序网阻抗矩阵中联络线外网侧节点对应端口的自阻抗和互阻抗其中，α＝1,…,Tj，β＝1,…,Tj，表示联络线外网侧节点α对应的自阻抗，表示联络线外网侧节点α和β之间的阻抗；4-3-7)形成外部等值电网负序网边界阻抗矩阵4-3-8)对外部电网的零序网导纳矩阵进行因子分解；4-3-9)通过连续回代法求取零序网阻抗矩阵中联络线外网侧节点对应的自阻抗和互阻抗其中，α＝1,…,Tj，β＝1,…,Tj，表示联络线外网侧节点α对应的自阻抗，表示联络线外网侧节点α和β之间的阻抗；4-3-10)形成外部等值电网负序网边界阻抗矩阵步骤4-6)具体包括以下步骤：4-6-1)对边界节点的自导纳进行修正；边界节点i在内部电网正序网导纳矩阵中对应节点的自导纳为在边界等值电网导纳矩阵中对应节点的自导纳为则考虑边界等值电网的正序网导纳矩阵中对应节点的自导纳为4-6-2)对边界节点的互导纳进行修正；边界节点i和边界j在内部电网正序网导纳矩阵中对应的互导纳为在边界等值电网导纳矩阵中对应节点的互导纳为则考虑边界等值电网的正序网导纳矩阵中对应节点的互导纳为步骤4)之后还包括以下步骤：完成所有单个省级电网的计算任务后，将短路电流分析结果推送至各省级电网的监控系统；根据短路故障所属厂站的区域属性，筛选出省级以上电网调管厂站的短路电流分析结果并推送至对应电网的监控系统。基于外部网络在线等值的全网短路电流分析系统，包括数据获取单元、直流系统等值单元、统计单元和短路电流分析单元；数据获取单元获取全网状态估计结果、省级电网的联络线和电力系统元件的序网参数；直流系统等值单元将直流系统的整流侧交流母线和逆变侧交流母线等值为恒阻抗负荷；统计单元统计直流系统等值后交流同步电网的个数NG和第i个交流同步电网Ni(i＝1,…,NG)内省级电网个数短路电流分析单元将单个省级电网的短路电流分析作为计算任务，计算任务数为T；按省级电网包含的厂站数对T个计算任务进行排序，形成调度队列，基于调度队列对单个省级电网j进行短路电流分析。短路电流分析单元中对省级电网j进行短路电流分析具体包括以下步骤：4-1)将省级电网作为内部电网，将所属交流同步电网的其他部分作为外部电网，其中，省级电网对应的省级联络线划分至内部电网；4-2)根据外部电网的运行方式数据和电网元件的序网参数构建外部等值电网导纳矩阵，外部等值电网导纳矩阵包括正序网导纳矩阵负序网导纳矩阵和零序网导纳矩阵4-3)求解以联络线外网侧节点作为端口的外部等值电网的正序网边界阻抗矩阵负序边本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取全网状态估计结果、省级电网的联络线和电力系统元件的序网参数；2)将直流系统的整流侧交流母线和逆变侧交流母线等值为恒阻抗负荷；3)统计直流系统等值后交流同步电网的个数NG和第i个交流同步电网Ni(i＝1,…,NG)内省级电网个数

【技术特征摘要】
1.基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取全网状态估计结果、省级电网的联络线和电力系统元件的序网参数；2)将直流系统的整流侧交流母线和逆变侧交流母线等值为恒阻抗负荷；3)统计直流系统等值后交流同步电网的个数NG和第i个交流同步电网Ni(i＝1,…,NG)内省级电网个数4)将单个省级电网的短路电流分析作为计算任务，计算任务数为T；按省级电网包含的厂站数对T个计算任务进行排序，形成调度队列，基于调度队列对单个省级电网j进行短路电流分析。2.根据权利要求1所述的基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法，其特征在于，短路电流分析的输入数据包括交流同步电网的运行方式数据、对应电力系统元件的序网参数、省级电网对应的省级联络线和短路故障点的开路电压；基于全网状态估计结果的潮流计算获取节点电压，将节点电压作为故障点的开路电压。3.根据权利要求1所述的基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法，其特征在于，计算任务数4.根据权利要求1所述的基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法，其特征在于，步骤4)中对省级电网j进行短路电流分析具体包括以下步骤：4-1)将省级电网作为内部电网，将所属交流同步电网的其他部分作为外部电网，将省级电网对应的省级联络线划分至内部电网；4-2)根据外部电网的运行方式数据和电网元件的序网参数构建外部等值电网导纳矩阵，外部等值电网导纳矩阵包括正序网导纳矩阵负序网导纳矩阵和零序网导纳矩阵4-3)求解以联络线外网侧节点作为端口的外部等值电网的正序网边界阻抗矩阵负序边界网阻抗矩阵和零序网边界阻抗矩阵4-4)根据内部电网的运行方式数据和电网元件的序网参数构建内部电网对应的正序网导纳矩阵负序网导纳矩阵和零序网导纳矩阵4-5)对正序边界阻抗矩阵负序边界阻抗矩阵和零序网边界阻抗矩阵进行求逆得到正序边界导纳矩阵负序边界导纳矩阵和零序网边界导纳矩阵4-6)根据外部等值电网导纳矩阵对内部电网的导纳矩阵中边界节点的自导纳和互导纳进行修正，形成考虑外部电网等值网络的正序网导纳矩阵负序网导纳矩阵和零序网导纳矩阵4-7)根据考虑外部电网等值网络的正序网导纳矩阵负序网导纳矩阵零序网导纳矩阵和短路故障的边界条件计算故障点的短路阻抗，根据潮流计算结果中故障点的开路电压计算故障点的短路电流；短路故障的边界条件是指故障端口处的故障电路方程。5.根据权利要求4所述的基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法，其特征在于，步骤4-3)求解以联络线外网侧节点作为端口的外部等值电网的过程具体包括以下步骤：4-3-1)将联络线外网侧节点k和参考节点作为端口，k＝1,…,Tj，其中，Tj为省级电网j对应的联络线个数；4-3-2)对外部电网的正序网导纳矩阵进行因子分解；4-3-3)通过连续回代法求取正序网阻抗矩阵中联络线外网侧节点对应端口的自阻抗和互阻抗其中，α＝1,…,Tj，β＝1,…,Tj，表示联络线外网侧节点α对应的自阻抗，表示联络线外网侧节点α和β之间的阻抗；4-3-4)形成外部等值电网正序网边界阻抗矩阵4-3-5)对外部电网的负序网导纳矩阵进行因子分解；4-3-6)通过连续回代法求取负序网阻抗矩阵中联络线外网侧节点对应端口的自阻抗和互阻抗其中，α＝1,…,Tj，β＝1,…,Tj，表示联络线外网侧节点α对应的自阻抗，表示联络线外网侧节点α和β之间的阻抗；4-3-7)形成外部等值电网负序网边界阻抗矩阵4-3-8)对外部电网的零序网导纳矩阵进行因子分解；4-3-9)通过连续回代法求取零序网阻抗矩阵中联络线外网侧节点对应端口的自阻抗和互阻抗其中，α＝1,…,Tj，β＝1,…,Tj，表示联络线外网侧节点α对应的自阻抗，表示联络线外网侧节点α和β之间的阻抗；4-3-10)形成外部等值电网负序网边界阻抗矩阵6.根据权利要求4所述的基于外部网络在线等值的全网短路电流分析方法，其特征在于，步骤4-6)具体包括以下步骤：4-6-1)对边界节点的自导纳进行修正；边界节点i在内部电网正序网导纳矩阵中对应节点的自导纳为在边界等值电网导纳矩阵中对应节点的自导纳为则考虑边界等值电网的正序网导纳矩阵中对应节点的自导纳为4-6-2)对边界节点的互导纳进行修正；边界节点i和边界j在内部电网正序网导纳矩阵中对应的互导纳为在边界等值电网导纳矩阵中对应节点的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐伟，杨君军，张锋，鲍颜红，王衡，任先成，刘韶峰，周海锋，杨桂兴，严明辉，许晓彤，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，南瑞集团有限公司，国网新疆电力有限公司，国网湖北省电力有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32