一种基于Excel建立线路故障仿真模型的方法技术

一种基于Excel建立线路故障仿真模型的方法，其步骤为，在Excel中输入待测线路参数；设置待测线路的平衡节点电压以及待测线路两侧电源阻抗；折算参数；利用Excel中基于分布参数模型建立的待测线路的正常运行计算模型并获得待测线路正常运行时的潮流电气量；在Excel中基于叠加定理和复合序网建立的故障后计算模型，并获得各种故障下的待测线路的故障后潮流电气量，所述故障后潮流电气量包括稳态时的故障电气量；根据故障前潮流电气量和故障后潮流电气量，计算获取故障前后一定时间内的电压瞬时值和电流瞬时值，基于电压瞬时值以及电流瞬时值获取故障点的暂态数据。本发明专利技术基于Excel模拟设置各种故障并获得故障点的暂态数据，具有直观、使用方便且成本低的优点。使用方便且成本低的优点。使用方便且成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Excel建立线路故障仿真模型的方法


[0001]本专利技术涉及电力系统故障仿真及继电器的暂态测试，具体涉及一种基于Excel建立线路故障仿真模型的方法。

技术介绍

[0002]电磁暂态过程分析的主要目的在于分析和计算故障后可能出现的暂态过电压和过电流，以便对电流设备进行合理设计。现有对电磁暂态研究的方法为现场测试和数字仿真，但由于现场测试具有操作繁琐、技术难度高等缺陷，因此多采用数字仿真技术进行电磁暂态分析。
[0003]目前，处于研发阶段的继电保护测试一般只能进行静态的测试，故障前后的暂态过程不能很好的还原。继电保护测试仪可以重放现场的波形来实现暂态测试，但是现场的波形受特定参数的限制而不能验证继电保护装置所可能面临的各种各样的电力系统工况，因此需要借助仿真技术对其进行研究验证，但现有的仿真软件在数据分析计算方面存在一定的缺陷，通常不具备高级数据计算能力，为使用者带来诸多不便。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于Excel数据分析能力而建立的线路故障仿真模型的方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]一种基于Excel建立线路故障仿真模型的方法，包括如下步骤，
[0007]步骤S1：在Excel中输入待测线路参数；
[0008]步骤S2：设置待测线路的平衡节点电压以及待测线路两侧电源阻抗；
[0009]步骤S3：通过折算公式将一次参数折算为二次参数；
[0010]步骤S4：利用Excel中基于分布参数模型建立的待测线路的正常运行计算模型，通过Excel中的复数计算公式计算获得待测线路正常运行时的潮流电气量并保存在相应的单元格中；
[0011]步骤S5：利用Excel中基于叠加定理和故复合序网建立的故障后计算模型，通过Excel中的复数计算公式计算各种故障下的待测线路的故障后潮流电气量，所述故障后潮流电气量包括稳态时的故障电气量；
[0012]步骤S6：根据故障前潮流电气量和故障后潮流电气量，计算获取故障前后一定时间内的电压瞬时值和电流瞬时值，基于电压瞬时值以及电流瞬时值获取待测线路中故障点的暂态数据。
[0013]优选的，在步骤S1中，将所需要的待测线路的一次参数输入到对应的单元格内，所述一次参数包括待测线路一次侧的单位正序电阻、单位正序电抗、单位正序电纳、零序阻抗与正序阻抗的倍数以及待测线路长度。
[0014]优选的，在步骤S2中，确定计算所需的待测线路中第一侧的等值电源节点电压参
数以及待测线路中第一侧、第二侧的等值电源阻抗，并输入到对应的单元格内。
[0015]优选的，在步骤S3中，所述折算公式基于电流互感器获取的一次侧额定电流与二次侧额定电流，以及电压互感器获取的一次侧额定电压与二次侧额定电压建立，执行折算后在对应的二次参数单元格内获取折算后的二次参数。
[0016]优选的，在步骤S3中，通过一次侧额定电流与二次侧额定电流的比值获取电流互感器的变比，通过一次侧额定电压与二次侧额定电压的比值获取电压互感器的变比，根据电流互感器的变比以及电压互感器的变比建立二次阻抗类参数折算公式以及二次导纳类参数折算公式。
[0017]优选的，在步骤S4中，确定待测线路中第二侧为PV节点，基于待测线路的正常运行计算模型获得故障前潮流电气量，所述故障前潮流电气量包括故障前待测线路两侧母线的三相电压相量、流入待测线路两侧的三相电流相量、待测线路两侧等值电源的三相电压相量以及三相电流相量。
[0018]优选的，在步骤S5中，
[0019]在对应故障类型单元格内设置有故障序列，通过条件判断公式判断故障类别以及特殊相；
[0020]对应故障点单元格内设置位置序列，在故障位置单元格建立不同故障点的位置计算公式，在输入故障点相关变量后通过条件判断公式选取位置计算公式；
[0021]对应设置故障序网综合阻抗的计算公式以及不同故障类型的故障支路正序电流分量计算公式；
[0022]根据已设定的故障类型，再结合故障支路电气量计算公式获取当前故障类型的故障支路电气量，根据叠加定理叠加正常运行支路的电气量求得当前故障类型的稳态时的故障电气量。
[0023]优选的，获取各故障电气量的实部和虚部后组合成数据系列，生成并显示相量图。
[0024]优选的，在步骤S6中，建立瞬时电流计算公式获取故障前、后的电流瞬时值，所述瞬时电流计算公式包括故障前的电流正弦方程、直流衰减方程以及故障后的电流瞬时值公式；建立瞬时电压计算公式获取故障前、后的电压瞬时值。
[0025]优选的，在步骤S6中，通过设置一个周波内的采样点数获取采样间隔时间，在设置故障时间点后通过计算获取故障前后的电流瞬时值、电压瞬时值，根据采样点时间以及采样点数据组合绘制故障波形图。
[0026]优选的，在一次参数折算为二次参数后，再通过引入电流互感器的饱和特性分析以及磁滞模型修正所得到二次电流瞬时值。
[0027]优选的，基于电流互感器的饱和特性以及磁滞模型建立如下修正公式：
[0028][0029]i
′1=i
m
+i2；
[0030]其中，i
′1为折算至二次侧的一次电流瞬时值；i
m
为励磁电流瞬时值；i2为电流互感器的二次电流瞬时值；L
m
为铁心线圈的非线性电感；L2为电流互感器的二次回路电感；R2为电流互感器的二次回路电阻。
[0031]优选的，利用VBA设置用户界面窗体，所述用户界面窗体至少包括参数模块、计算
模块和显示模块，通过参数模块输入待测线路参数，计算模块根据输入参数以及已建立的折算公式、待测线路的正常运行计算模型、故障后计算模型执行计算，并以图形的方式在显示模块内显示。
[0032]本专利技术的一种基于Excel建立线路故障仿真模型的方法，以Excel数据分析能力为基础，模拟设置各种故障，能够得到并导出故障点的暂态数据，以进行故障分析，具有直观、使用方便且成本低的优点。
附图说明
[0033]图1是本专利技术的流程图；
[0034]图2是本专利技术中待测线路的等值系统图；
[0035]图3是本专利技术中故障波形示意图(未引入电流互感器磁滞模型)；
[0036]图4是本专利技术中故障波形示意图(引入电流互感器饱和磁滞模型)；
[0037]图5是本专利技术中故障电气量的相量图；
[0038]图6是本专利技术中用户界面窗体的示意图。
具体实施方式
[0039]以下结合附图1至6给出的实施例，进一步说明本专利技术的一种基于Excel建立线路故障仿真模型的方法的具体实施方式。本专利技术的一种基于Excel建立线路故障仿真模型的方法，不限于以下实施例的描述。
[0040]一种基于Excel建立线路故障仿真模型的方法，包括如下步骤，
[0041]步骤S1：在Excel中输入待测线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Excel建立线路故障仿真模型的方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤S1：在Excel中输入待测线路参数；步骤S2：设置待测线路的平衡节点电压以及待测线路两侧电源阻抗；步骤S3：通过折算公式将一次参数折算为二次参数；步骤S4：利用Excel中基于分布参数模型建立的待测线路的正常运行计算模型，通过Excel中的复数计算公式计算获得待测线路正常运行时的潮流电气量并保存在相应的单元格中；步骤S5：利用Excel中基于叠加定理和故复合序网建立的故障后计算模型，通过Excel中的复数计算公式计算各种故障下的待测线路的故障后潮流电气量，所述故障后潮流电气量包括稳态时的故障电气量；步骤S6：根据故障前潮流电气量和故障后潮流电气量，计算获取故障前后一定时间内的电压瞬时值和电流瞬时值，基于电压瞬时值以及电流瞬时值获取待测线路中故障点的暂态数据。2.根据权利要求1所述的一种基于Excel建立线路故障仿真模型的方法，其特征在于：在步骤S1中，将所需要的待测线路的一次参数输入到对应的单元格内，所述一次参数包括待测线路一次侧的单位正序电阻、单位正序电抗、单位正序电纳、零序阻抗与正序阻抗的倍数以及待测线路长度。3.根据权利要求2所述的一种基于Excel建立线路故障仿真模型的方法，其特征在于：在步骤S2中，确定计算所需的待测线路中第一侧的等值电源节点电压参数以及待测线路中第一侧、第二侧的等值电源阻抗，并输入到对应的单元格内。4.根据权利要求3所述的一种基于Excel建立线路故障仿真模型的方法，其特征在于：在步骤S3中，所述折算公式基于电流互感器获取的一次侧额定电流与二次侧额定电流，以及电压互感器获取的一次侧额定电压与二次侧额定电压建立，执行折算后在对应的二次参数单元格内获取折算后的二次参数。5.根据权利要求4所述的一种基于Excel建立线路故障仿真模型的方法，其特征在于：在步骤S3中，通过一次侧额定电流与二次侧额定电流的比值获取电流互感器的变比，通过一次侧额定电压与二次侧额定电压的比值获取电压互感器的变比，根据电流互感器的变比以及电压互感...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐飞，张进，朱超，张浩东，
申请(专利权)人：上海正泰自动化软件系统有限公司，
类型：发明
国别省市：