基于分布式計算的配電網短路電流計算方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電力系統配電網短路電流計算領域，具體涉及一種基于分布式計算的 配電網短路電流計算方法及系統。
【背景技術】
[0002] 配電網短路計算是配電網系統規劃、設計和運行中必須進行的工作。而目前配電 網短路計算存在以下缺點：
[0003] 配電網本身規模大、節點多，支路參數R/X的比值比較大，分支線較多，因此短路 計算的時間較為長，不能滿足實時在線短路計算的要求；
[0004] 針對配電網特點的短路計算方法如相域分析法或采取專家系統計算電力系統短 路故障的方法，雖然原理較為簡單直觀，但無法處理多重故障。
【發明內容】
[0005] 針對上述問題，本發明提供了一種主要基于障礙口理論，將簡單故障與復雜故障 統一處理，推導出適合計算機實現的型式，并采用中間件技術，將龐大的配電網分解為若干 子系統派發給不同的計算機實現并行計算，基于分布式計算的配電網短路電流計算方法及 系統。
[0006] 本發明為解決其技術問題所采用的技術方案為：
[0007] 基于分布式計算的配電網短路電流計算方法，其特征在于包括以下步驟：
[0008] 1)分布式并行計算平臺構建的步驟；
[0009] 2)數據處理的步驟，通過平臺獲取并解析SCADA系統提供的數據和(ΠΜ模型的 XML數據，從而確定配電網的具體參數；
[0010] 3)拓撲分析的步驟，將配網的物理模型轉化為計算模型；
[0011] 4)短路計算的步驟：
[0012] 判斷故障類型并計算故障時電路參數，該故障參數包括故障時任意節點的電壓和 任意支路電流的故障分量；
[0013] 利用前推回推法計算出正常運行狀態時的電路信息；
[0014] 將正常運行時的狀態與故障時的電路疊加，得到故障電流及任意支路的電流和任 意節點的電壓，進而得出故障點短路電流；
[0015] 5)短路分析的步驟，對短路計算的結果進行分析與應用，并將短路計算的結果和 分析結果封裝后向上提供或入庫保存。
[0016] 進一步，所述步驟2)中配電網的具體參數包括平衡節點電壓、各節點的注入功率 及各支路阻抗。
[0017] 進一步，所述步驟4)中計算故障時電路參數的方法為基于故障口理論的計算方 法，包括簡單故障電路參數的計算步驟和多重故障電路參數的計算步驟。
[0018] 進一步，所述簡單故障電路參數的計算步驟為：
[0019] 將各獨立序網的故障口方程與邊界條件聯立，求出故障口的電流和電壓信息，進 而求出任意節點的電壓和任意支路的電流，故障口的電壓方程為：
[0020] υρ=Ζρ·Ιρ (1)
[0021] 其中，Up為故障口的等效電壓，
[0022] Ip為從故障口看進去的注入電流，即故障電流；
[0023] Zp為網絡收縮至故障口的等效阻抗；
[0024] 其中，單相接地短路的邊界條件為：
[0025] I⑴=1 ⑵=1(0)
[0026] U⑴+U⑵+U(0)=0 (2)
[0027] 兩相短路和兩相短路接地的的邊界條件為：
[0028] U⑴=U⑵=U(0)
[0029] I(1)+I(2)+I(0)= 〇 (3)
[0030] 式中，1(1)、1(2)、I(Q)分別是短路電流的三序分量，U(1)、U(2)、U(Q)是短路點的三序電 壓。
[0031] 進一步，所述多重故障電路參數的計算步驟為：
[0032] 應用雙口理論寫出各故障口的序網口參數方程，同時聯立各故障處序分量的邊界 條件，求解得到各故障口的電壓和電流，進而求得任意支路的電流和任意節點的電壓；
[0033] 各故障口的序網參數方程為：
[0037] 其中，各序的電壓i^(/ =L2,0)和電流列向量/f(/ =l,2,0)分別為各故障口的三序 電壓、電流分量；系數矩陣Z為整個網絡收縮至故障口的阻抗矩陣；
[0034]
[0035]
[0036]
[0038] 當每一類故障只計及金屬性接地時，可以得出統一型式的邊界條件，其中
[0039] 單相接地短路與兩相斷線故障的邊界條件為：
[0040] I⑴=I⑵=I(0)
[0041] U⑴+U⑵+U(0)=0 (7)
[0042] 兩相接地短路、兩相短路和單相斷線的邊界條件為：
[0043] U⑴=U⑵=U(0)
[0044] I⑴+1 ⑵+1(。)=〇 (8)
[0045] 式中，1(1)、1(2)、I(Q)分別是短路電流的三序分量，U(1)、U(2)、U(Q)是短路點的三序電 壓。
[0046] 進一步，所述步驟4)利用前推回推法計算出正常運行狀態時的電路信息的步驟 包括：計算節點注入電流、回推計算各支路電流和前推求解各節點電壓。
[0047] 進一步，所述計算節點注入電流的公式為：
[0048]
[0049] 其中，公式中（k)代表迭代次數，/i%心、$為節點j注入電流的三相 分量；Yja、Yjb、Yj。是節點自導納的三相分量；Sja、Sja、Sja是節點注入功率的三相分量； <、》1、4是第k次迭代節點電壓的三相分量。
[0050] 進一步，所述回推計算各支路電流的方法為，從最后一層支路開始向根節點遞推， 支路1的電流為：
[0051]
[0052] 則支路1始端電流為：
[0053]
[0054] 其中，公式中（k)代表迭代次數> /ffi，（為支路1的末端電流； i4. 4為支路1的始端電流；X為與節點j相連的所有分支的集合。 9 f-
[0055] 進一步，所述前推求解各節點電壓的方法為，對于配網饋線支路，從根節點開始向 末端推進，則節點j的電壓為：
[0056；
[0057] 基于分布式計算的配電網短路電流計算系統，其特征在于包括：
[0058] 數據處理模塊，一是用于將從平臺獲取數據的進行解析，二是提供對計算結果的 處理，封裝成標準的格式；
[0059] 拓撲分析模塊，是短路計算的基礎，用于將配網的物理模型轉化為計算模型；
[0060] 短路計算模塊，用于在分布式平臺上實現短路電流的計算；
[0061] 結果分析模塊，用于對短路計算的結果進行分析與應用，并將短路計算模塊和結 果分析模塊的計算結果或交于數據處理模塊封裝后向上提供或入庫保存。
[0062] 進一步，所述從平臺獲取的數據包括SCADA系統提供的數據、(ΠΜ模型的XML數據， 這些數據通過標準的CIS接口進行傳輸。
[0063] 進一步，所述拓撲的方式為全局拓撲或者動態局部拓撲。
[0064] 本發明的有益效果是：本發明的基于分布式計算的配電網短路電流計算方法及系 統，將各類故障類型的邊界條件進行統一與歸納，提出適合計算機的新方法，便于計算機編 程，同時能夠處理非特殊故障及多重故障；
[0065] 此外，基于多端口理論，結合前推回推潮流計算來判斷歸納故障類型，并進行短路 電流計算，時間短，可以滿足實時在線短路計算的要求；
[0066] 此外，分布式計算將任務分解成若干子任務派發給不同計算機同時處理，提高了 計算效率。
【附圖說明】
[0067] 下面結合附圖和【具體實施方式】進行進一步的說明：
[0068] 圖1是本發明實施例的系統總體結構框圖；
[0069] 圖2是本發明實施例的計算方法總體流程圖；
[0070] 圖3是本發明實施例的輻射狀配電網的基本計算單元示意圖；
[0071] 圖4是本發明實施例的分布式并行計算平臺總體架構圖；
[0072] 圖5