一种短路试验回路三相不对称阻抗确定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电气设备检测领域，具体涉及一种短路试验回路三相不对称阻抗确定 方法。
【背景技术】
[0002] 短路试验可能发生在各种对称或不对称短路状态下，试验时可能给定的要求达到 的电气参数包括：试验电流、功率因数、合闸相角、发热量、瞬态恢复电压等，此时应根据已 知试验电气参数和试验回路阻抗，确定需投入的调节阻抗值；
[0003] 要确定需投入的调节阻抗值，首先必须确定试验回路阻抗，而试验回路阻抗（包 括试品和连接线）往往是三相不对称的。
[0004] 目前短路实验室中，确定电气参数均采用对称分量法。对称分量法在三相参数对 称的前提下，采用对称分量坐标系实现网络的三序解耦，从而将单相表示法扩展到不对称 系统（当发生不对称短路时）。但是由于短路试验回路冲击试验变压器低压侧阻抗（包 括试品阻抗和连接线）三相不对称，为调节到需要的试验参数又须调整试验回路调节阻抗 值，使得冲击试验变压器高低压侧阻抗均处于三相参数不对称状态。在这种情况下，目前采 用的方法是将三相参数强行解耦，分解成三个单相回路来作近似估算。这种方法产生的误 差在三相参数不对称度较高时，误差范围将严重影响试验的准确性，致使试验必须经过多 次摸索才能完成，既影响试验效果又对试品产生额外的破坏，在某些情况下甚至无法完成 试验。因此，需要提供一种不用进行近似估算，可以准确求出需投入的阻抗值的三相不对称 阻抗确定方法。
【发明内容】
[0005] 为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种短路试验回路三相不对称阻抗确定 方法。
[0006] 本发明的技术方案是：
[0007] 所述方法包括：
[0008] 步骤1 :构建所述试验回路中每个电气元件的相分量模型；
[0009] 步骤2 :依据所述相分量模型构建所述试验回路的相网络方程；
[0010] 步骤3 :分析所述试验回路的三相不对称阻抗；
[0011] 步骤4 :对所述试验回路进行短路试验，并依据所述相网络方程确定试验回路中 三相不对称的电气元件的阻抗值。
[0012] 优选的，所述步骤2中构建试验回路的相网络方程，包括：
[0013] 步骤2-1 :构建所述试验回路的节点导纳矩阵模型；
[0014] 步骤2-2 :将所述相分量模型代入所述节点导纳矩阵模型，得到所述试验回路的 节点导纳矩阵；
[0015] 步骤2-3 :依据电气元件的阻抗对所述节点导纳矩阵进行变换，得到所述试验回 路的全回路相网络方程；
[0016] 步骤2-4:确定对所述试验回路进行短路试验的边界条件；
[0017] 所述短路试验为单相接地短路试验、两相接地短路试验、相间短路试验、三相短路 试验和三相短路接地试验中的任一种；
[0018] 步骤2-5:依据所述边界条件修正所述全回路网络方程，得到全回路相网络方程 的通用方程；
[0019] 优选的，所述步骤4中确定试验回路中三相不对称的电气元件的阻抗值，包括：
[0020] 步骤4-1 :对所述试验回路进行短路试验，并获取短路电流11;
[0021] 步骤4-2 :设置试验回路中的短路节点X的节点电压Vx= 0 ;
[0022] 步骤4-3 :将短路电流L和节点电压Vx代入所述试验回路的通用方程；
[0023] 步骤4-4:求解所述通用方程，得到所述试验回路中任一非短路节点y的节点电压 Vyl；
[0024] 步骤4-5:重新对所述试验回路进行短路试验，获取短路电流12，将短路电流12和 所述节点电压Vx代入所述通用方程，并计算所述非短路节点y的节点电压Vy2;
[0025] 步骤4-6:依据所述短路电流L、短路电流12、节点电压Vyl和节点电压Vy2构建三 相不对阵的电气元件的节点导纳矩阵，从而得到所述电气元件的阻抗值。
[0026] 与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：
[0027] 本发明提供的一种短路试验回路三相不对称阻抗确定方法可以准确确定三相各 自调节阻抗的值，减少试验摸索次数，提高试验准确性和试验结果公信力；降低对用户试品 的非预期破坏风险；节省试验资源，提高试验设备利用率。
【附图说明】
[0028] 下面结合附图对本发明进一步说明。
[0029] 图1 :本发明实施例中一种短路试验回路三相不对称阻抗确定方法流程图；
[0030] 图2:本发明实施例中试验回路示意图。
【具体实施方式】
[0031] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0032] 本发明提供的一种短路试验回路三相不对称阻抗确定方法，通过获取短路试验的 试验数据，用相分量法准确测量出试品的不对称阻抗值，从而可以采用相分量法准确得到 三相分别须投入的调节阻抗。
[0033] 一、本发明中短路试验回路三相不对称阻抗确定方法的具体步骤包括：
[0034] 1、构建试验回路中每个电气元件的相分量模型。
[0035] 2、在某些情况下，试验回路还有一处会出现三相不对称阻抗，即"高压侧调节阻 抗"，此时，要分析并采用理论计算的方法确定三相不对称阻抗值。依据相分量模型构建试 验回路的相网络方程，具体为：
[0036](1)构建试验回路的节点导纳矩阵模型。
[0037] (2)将相分量模型代入节点导纳矩阵模型，得到试验回路的节点导纳矩阵。
[0038] (3)依据电气元件的阻抗对节点导纳矩阵进行变换，得到试验回路的全回路相网 络方程。
[0039] (4)确定对试验回路进行短路试验的边界条件；
[0040] 本实施例中短路试验为单相接地短路试验、两相接地短路试验、相间短路试验、三 相短路试验和三相短路接地试验中的任一种；
[0041] (5)依据上述边界条件修正全回路网络方程，得到全回路相网络方程的通用方程。
[0042]3、分析试验回路的三相不对称阻抗。
[0043] 4、对试验回路进行短路试验，并依据相网络方程确定试验回路中三相不对称的电 气元件的阻抗值，具体为：
[0044] (1)对试验回路进行短路试验，并获取短路电流11;
[0045] (2)设置试验回路中的短路节点X的节点电压Vx= 0;
[0046] (3)将短路电流L和节点电压Vx代入试验回路的通用方程；
[0047] (4)求解通用方程，得到试验回路中任一非短路节点y的节点电压Vyl;
[0048] (5)重新对试验回路进行短路试验，获取短路电流12，将短路电流1 2和所述节点电 压Vx代入通用方程，并计算同一个非短路节点y的节点电压Vy2;
[0049] (6)依据短路电流L、短路电流12、节点电压Vyl和节点电压Vy2构建三相不对阵的 电气元件的节点导纳矩阵，从而得到电气元件的阻抗值。
[0050] 二、本实施例中的如图2所示的试验回路主要包含三类电气元件：电源、变压器、 阻抗。而试验回路的阻抗则可分为三类，一类是线路阻抗，一类是冲击试验变压器低压侧阻 抗（包含试品阻抗），一类是冲击试验变压器高压侧调节阻抗。其中，电源、变压器和线路阻 抗默认为对称元件，而冲击试验变压器高压侧调节阻抗和低压侧阻抗为不对称元件。其中 各参数含义为：
[0051] ①：1~6为试验回路的节点，其中6为短路节点；
[0052] ②：YS为电源的节点导纳矩阵，Y丨为220kV线路的节点导纳矩阵，Ytl为Υ-Λ连接 变压器的节点导纳矩阵，Yt2为Λ-Υ连接的冲击试验变压器的节点导纳矩阵，Yhv为冲击试 验变压器高压侧调节阻抗的节点导纳矩阵，Ylv为冲击试验变压器低压侧阻抗的节点导纳矩 阵。
[0053] 针对如图2所示的试验回路进行三相不对称阻抗确定方法的具体步骤为：
[0054]1、构建试验回路中每个电气元件的相分量模型。
[0055](1)电源的相分量模型
[0056] 电源为对称元件，其相分量模型为：
[0058] 其中，V。、VJPV分别为零序分量、正序分量和负序分量。
[0059] 将电压电流从0-1-2坐标空间变换为相坐标a-b-c空间，对式⑴进行变换，得 到：
[0063] (2)变压器的相分量模型
[0064] 变压器的相分量模型与接线方式有关，其中：
[0065]Υ-Λ连接变压器的相分量模型为：
[0067]Λ-Υ连接的冲击试验变压器的相分量模型为：
[0069] 当变压器为Λ-Λ连接时，此时变压器的相分量模型为：
[0071] 其中，式⑶~（5)中各参数含义为：
[0072] ①：VA、％和V汾别为变压器原边Α、Β和C相电压，Va、Vb和V。分别为变压器副边 A、B和C相电压；IA、18和Iε分别为变压器原边A、B和C相电流，Ia、IjPI。分别为变压器 副边A、B和C相电流；
[0073] ②：α和β分别为变压器一次侧和二次侧的分接开关的标幺值；
[0074] ③：yi为变压器的漏导纳。
[0075] 对Υ-Λ连接变压器的相分量模型进行矩阵划分，得到：
[0077]对式（3)进行形式变换得到：
[0078]YtlV!=I! (7)
[0082] 同理，对Λ-γ连接的冲击试验变压器的相分量模进行矩阵划分，得到：
[0084] (3)线路阻抗的相分量模型
[0085] 线路阻抗为对称元件，其相分量模型为：
[0087] 2、依据相分量模型构建试验回路的相网络方程。
[0088] (1)构建试验回路的节点导纳矩阵模型
[0089] 在实际的电力系统网络计算中，通常用一个既包含网络元件参数又包含了网络元 件的连结关系的矩阵来描述网络模型。节点导纳矩阵和节点阻抗矩阵是目前电力系统网络 计算中使用最为广泛的网络模型。节点导纳矩阵元素只包含了网络的局部信息，例如节点 互导纳只包含一条支路的导纳的信息，而节点的自导纳只包含了和一个节点相连的支路导 纳的信息。
[0090] 本实施例中采用节点导纳矩阵，图2所示试验回路的节点导纳矩阵模型为：
[0091]YU=I (9)
[0092] (2)将相分量模型代入节点导纳矩阵模型，得到试验回路的节点导纳矩阵
[0093] 本实施例中将步骤1中确定的式（2)、（3)、（4)和（8)代入式（9)，从而得到试验 回路的节点导纳矩阵。
[0094] (3)依据电气元件的阻抗对节点导纳矩阵进行变换，得到试验回路的全回路相网 络方程。
[0107]依据式（10)~（15)得到试验回路的全回路相网络方程为：
[0109] 其中，Vi= [viaVibV1C]T，I= [IaIbIJT;
[0110] Vla、v2a、v3a、v4a、v5a和V6a分别为节点 1 ~6 的A相电压；Vlb、V2b、V3b、V4b、和V6b 分别为节点1~6的B相电压；VpV2。、V3。、V4。、V5。和V6。分别为节点1~6的C相电压；
[0111] Ila、I2