一种基于BPA的短路故障极限切除时间批量自动求取方法与流程

文档序号：12063995阅读：454来源：国知局

本发明涉及电力系统领域，更具体地说，涉及一种基于BPA的短路故障极限切除时间批量自动求取方法。

背景技术：

BPA电力系统分析程序软件平台包含潮流、稳定、短路电流、小干扰计算分析等多个计算程序，广泛应用于电力系统仿真计算分析、规划等领域。

短路故障极限切除时间（CCT）是电力系统稳定裕度的一个重要指标。在电网稳定计算中，经常需要进行故障临界切除时间的扫描计算。在日常工作中，因电网运行方式变化、网架结构变化等因素，调度部门经常需要重新校核电力系统的稳定裕度，重新计算大量电网元件发生短路故障时的极限切除时间。

使用传统的PSD-BPA软件进行计算的方法存在着计算速度慢、需要多次人工循环、不能实现批量自动求解等问题，给电力系统运行、规划部门的带来了许多不便，寻找一种能够快速、自动、批量求解故障临界切除时间方法成为了迫切的需要。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于BPA的短路故障极限切除时间批量自动求取方法。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：

一种基于BPA的短路故障极限切除时间批量自动求取方法，包括以下四个主要步骤:

1）读入潮流数据文件（.dat）和稳定数据文件（.swi），解析数据，读入短路故障集、发电机参数，调用PSD-BPA计算平台进行潮流计算；

2）故障集快速暂停稳定计算，计算各个故障评估指标，并进行无量纲化处理；

3）计算各个故障评估指标综合值，计算各个故障极限切除时间的初值，记故障极限切除时间为 CCT；采用二分法对评估综合指标值最大的短路故障求取具体的故障极限切除时间Te，记该短路故障的编号为e，记综合指标值为Z_e；依据线性关系，由Z_e、Te、Zi求得其它故障的极限切除时间估计值Ti=Zi×Te/Ze其中，Zi为第i个短路故障的评估综合指标值；

4）故障极限切除时间CCT的精细计算。

进一步的，所述步骤1）包括：

11)从所述稳定数据文件（.swi）中，读取n个要分析的短路故障并组成故障集，设置第i个故障的极限切除时间默认值Ti=0，其中，读取所分析区域内的m台发电机名称及惯性时间常数M；

12）调用BPA潮流计算程序进行潮流计算，获取暂态稳定仿真计算的初始潮流；

13）设置本次批量短路故障极限切除时间求解范围，设上限为Tcc1，下限为Tcc2，收敛精度为L。

进一步的，所述步骤2）包括：

21）统一设置短路故障初始时刻为1个周波，故障切除时间为某一较小的周波数，设置仿真时长稍大于故障切除时间；

22）设置故障评估指标为：

式中：m为系统发电机的数目；；为故障切除时刻第j台发电机的转子角度；为故障发生前第j台发电机的转子角度；为第j台发电机的惯性时间常数；为故障切除时刻发电机的转子角速度；分别为事故清除后一瞬间第j台发电机的机械功率和电磁功率；、、、、、均为故障评估指标；

23）调用PSD-BPA暂态稳定计算程序，对第i个短路故障进行暂态稳定仿真计算；

24）读取暂态稳定计算结果文件，按22）计算第i个短路故障的评估指标值、、、、、；

25）重复步骤23）、24）直至计算完全部n个短路故障；

26）由23）、24）、25）得到n个故障的所有评估指标，得到矩阵；

27）对矩阵的6个列向量进行无量纲化处理，得到，具体方法如下：

；

式中，。

进一步的，故障切除时间设置为20个周波，仿真时长设置为25个周波。

进一步的，所述步骤3）包括：计算各个短路故障的评估指标综合值，如第i个短路故障的评估综合指标值为：，并将各个短路故障的评估指标综合值从大到小排序。

进一步的，所述步骤3）的二分法实现步骤如下：

①二分法求取CCT时，搜索上限和下限，分别记为Ta，Tb，其中Ta>Tb,收敛精度记JD，设置仿真时间为500个周波，设置稳定判据；

②短路故障发生时刻设为0，故障切除时间记为Tx，此处令Ta=Tcc1、Tb=Tcc2、JD=L；

③置Tx=Tb，调用暂态稳定仿真计算程序进行仿真计算，读取结果文件进行稳定判别，稳定则执行步骤④，否则CCT=Tb；

④置Tx=Ta，调用暂态稳定仿真计算程序进行仿真计算，读取结果文件进行稳定判别，不稳定则执行步骤⑤，否则CCT=Ta；

⑤置Tx=(Ta+ Tb）/2，调用暂态稳定仿真计算程序进行仿真计算，读取结果文件进行稳定判别，不稳定则令Ta=Tx，否则令Tb=Tx；

⑥(Ta-Tb)是否小于JD，是则CCT=Tb，否则返回步骤⑤。

进一步的，所述稳定判据为发电机功角大于某一值时判故障失稳，默认值设为180°。

进一步的，所述步骤4）包括：

41）设置CCT仿真计算搜索步长为S，设置故障仿真时间为500个周波，开始第i个故障CCT精细计算；

42）Ti大于或等于Tcc1时，按照Tx为Tcc1、Tcc1-S、Tcc1-2S、…、Tcc2进行暂态稳定仿真计算，直至找到CCT所在区间[Tw,Tv]；当CCT所在区间值大于Tcc1时，CCT=Tcc1；当CCT所在区间值小于Tcc2时，CCT=Tcc2；当CCT所在的区间 [Tw,Tv]，长度大于L，将CCT所在区间上限值和下限值分别赋予Ta、Tb后，执行所述步骤⑤⑥，否则CCT等于所在区间的下限值；

43）Ti小于等于Tcc2时，按照Tx为Tcc2、Tcc1+S、Tcc1+2S、…、Tcc1进行暂态稳定仿真计算，直至找到CCT所在区间[Tw,Tv]；当CCT所在区间值大于Tcc1时，CCT= Tcc1；当CCT所在区间值小于Tcc2时，CCT=Tcc2；当CCT所在的区间 [Tw,Tv]，长度大于L，将CCT所在区间上限值和下限值分别赋予Ta、Tb后，执行所述步骤⑤⑥，否则CCT等于所在区间的下限值；

44）Ti大于Tcc2、小于Tcc2时，按照Tx为Ti、Ti+S、Ti-S、…进行暂态稳定仿真计算，直至找到CCT所在区间[Tw,Tv]；当CCT所在区间值大于Tcc1时，CCT=Tcc1；当CCT所在区间值小于Tcc2时，CCT=Tcc2；当CCT所在的区间 [Tw,Tv]，长度大于L，将CCT所在区间上限值和下限值分别赋予Ta、Tb后，执行所述步骤⑤⑥，否则CCT等于所在区间的下限值。

本发明提供的一种基于BPA的短路故障极限切除时间批量自动求取方法，运用暂态稳定仿真计算程序进行批量短路故障快速暂态稳定计算获取短路故障评估指标，考虑评故障的估指标综合值与极限切除时间存在一定的线性关系，运用故障的评估指标综合值获取故障的极限切除时间初值，由故障的极限切除时间初值进行CCT的精确计算，在计算机上实现批量自动求解的程序流程，实现了批量短路故障极限切除时间的自动求取，极大地减轻了仿真计算人员的工作量，缩短了计算时间，将技术人员从繁琐、重复的仿真计算中解脱出来。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的实施流程框图；

图2是本发明二分法CCT精细计算程序流程框图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种基于BPA的短路故障极限切除时间批量自动求取方法。该方法在运用暂态稳定仿真计算程序进行批量短路故障快速暂态稳定计算获取短路故障评估指标的基础上，考虑评故障的估指标综合值与极限切除时间存在一定的线性关系，运用故障的评估指标综合值获取故障的极限切除时间初值，由故障的极限切除时间初值进行CCT的精确计算，在计算机上实现批量自动求解的程序流程。

如图1所示，一种基于BPA的短路故障极限切除时间批量自动求取方法，包括以下四个主要步骤: