电力系统不对称运行计算方法的研究.pdf
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1、2023年8 月第4 期兴义民族师范学院学报Journal of Minzu Normal University of XingyiAug2023No.4电力系统不对称运行计算方法的研究毛自娟1 李俊2(1.兴义民族师范学院2.贵州金州电力集团有限责任公司,物理与工程技术学院,贵州兴义562400)贵州兴义562400;摘要:在三相电力系统分析和计算中,由于电路存在互感或发生故障而导致三相电路不对称,加大了系统网络分析和计算的难度。采用“相分量法”建立电网各种不对称条件下的无互感等值电路,通过修改故障前的电力网络中的节点导纳矩阵,列出网络方程,求解各点电压和电流值。“相分量法”对分析存在互感或
2、发生故障等不对称网络有效,不受网络参数对称与否的限制,拓宽了电力系统不对称电路的计算方法,简化了计算过程。算例演示了计算步骤和方法,表明该方法是分析线路存在互感、短路或断路不对称运行计算的一种有效的方法。关键词:电力系统;相分量法;不对称运行;故障计算;节点导纳矩阵中图分类号:TM744On Calculation Methods for Asymmetric Operation of Power Systems(1.School of Physics and Engineering Technology,Minzu Normal University of Xingyi,Xingyi Gui
3、zhou 562400;2.Guizhou Jinzhou Electric Power Group Co.,Ltd,Xingyi Guizhou 562400)Abstract:In the analysis and calculation of three phase power system,the asymmetry of three-phase circuit caused by mutualinductance or fault in the circuit increases the dificulty of system network analysis and calcula
4、tion.Thephase component method isused to establish the non mutual inductance equivalent circuit under various asymmetrical conditions of the power grid.By modifyingthe node admittance matrix in the power network before the fault,the network equation is listed to solve the voltage and current valuesa
5、t each point.The phase component method is effective for analyzing asymmetric networks with mutual inductance or faults.Unlimited by the symmetry of network parameters,it broadens the calculation method of power system asymmetric circuits and simpli-fies the calculation process.The calculation steps
6、 and methods are demonstrated by an example,which shows that the method is effec-tive for analyzing the asymmetric operation of lines with mutual inductance,short circuit or open circuit.Key words:power system;phase-component method;asymmetric operation;simultaneous fault calculation;nodal admittanc
7、ematrix文献标识码:AMAO Zijuan,LI Jun?文章编号:1 0 0 9 0 6 7 3(2 0 2 3)0 4 0 1 1 9 0 6一、引言三相电力系统由三相电源、三相负载和三相输电线路组成。当电源、负载和输电线路均对称时,称为三相对称系统,可用分析单相电路的方法收稿日期:2 0 2 3-0 1-1 3作者简介:毛自娟(1 9 7 4 一),女,宁夏银川人,硕士,兴义民族师范学院物理与工程技术学院副教授,主要研究方向:电工技术、电子技术应用。119.2023年进行简单计算。当三相输电线路对称而三相电源、三相负载不对称时,通常可以用“对称分量法”进行分析,这种方法已广泛地应用
8、于电力系统故障分析领域。但是,随着远距离集中式大功率输电方式、超高压交直流混合输电技术的出现和大量的非线性电力电子装置在输电系统中的应用,使得电路出现不对称;三相输电线路、三相变压器等存在的磁场作用,空间位置不对称,三相间存在的互感也使得电路不对称;当电路发生不对称故障时,电路也变得不对称-4。因此,仍然用“对称分量法”分析和计算电路,将会使结果产生较大误差。国内外许多学者采用“相分量法”分析和计算对电力系统故障进行研究,构建了常见元件的相分量模型。但该模型也存在一些问题:如元件等值电路物理意义不明确、互感线路解耦无定势、电路故障计算方法不统一等。采用“相分量法”,建立三相输电线路、变压器等元
9、件的相分量等值电路,明确分析方法,可以减少计算量。当电路存在线路互感或故障等不对称运行时,只需要通过修改节点导纳矩阵就可以对电路进行求解5-7 。二、电力系统网络方程在电力系统网络计算中,通常用节点导纳矩阵来描述网络模型,它是一个既包含网络元件参数又包含了网络元件的连接关系的矩阵,是目前电力系统网络计算中使用最为广泛的网络模型7-1 0。对于具有n个节点的模型,通常可以表示为:I-YU它可展开为:YY12Y13Y22Y23Y32Y3:YY上述方程式中,I是节点注入电流列向量;U是节点电压列向量;Y是nxn阶节点导纳矩阵,阶数就等于网络中除参考节点外的节点数;Y是节点自导纳矩阵;Y,是节点互导纳
10、矩阵。三、无互感等值电路三相输电线路和三相变压器在考虑线路之间兴义民族师范学院学报的互感时,常采用的方法是将各元件的互感去掉,将其转化为用无互感的阻抗支路表示,然后用这样的无互感的网络计算节点导纳矩阵的元素,进而形成整个电力网络的节点导纳矩阵,最后带入节点导纳方程进行计算2-6 。(一)三相输电线路假定三相输电线路a、b、c 存在互感,分别接于节点aiva2,bi、b z 和civC2之间,支路自阻抗分别为ZaVZibZe,支路间的互感阻抗为ZabZhevZac,电路如图1 所示。Zaaa1Zbb1C1O图1 三相互感输电线路根据电路原理列出三相输电线路的节点电压方程为:Ual-Ua2ala2
11、0-0ZbaZbbZbc1b10。-。2 zZbZccc1(1)将(1)式转换为用节点导纳矩阵表示的节点电压方程为:YY2nY3m:Ymn第4 期a2Zabb2ZacZcZbcZabZac1al11b1:iaLyeyob yeUa-U:将上式展开,得:il=ya(Ua-Ua,)+ya(Ua-0,)+ys(al-U,)-ya(a-Un)-ye(0a-0a)即从ai端看人的等值电路如图2 所示,由图可以可知,ai与同侧结点的导纳为负,与异侧结点的导纳为正。C21202023年毛自娟李俊电力系统不对称运行计算方法的研究第4 期Ymmaaa1b1C1同理,依次可以得出从bivCiva2、b 2、C2
12、端嵌入的等值电路。推导出三相互感输电线路等值电路的节点导纳矩阵为:i.yayabyba-yaa-y-ybL-yc-ycb-ycJ上式可简化为:Y-YTu.-YYo.其中,Y=yhayhhe,1、2 均为三相节点。L(二)三相静止元件三相输电线路和三相变压器等三相静止元件都可以统一表示为图3 所示。a1三b1相61元C1件图3 电力系统三相元件相分量等值电路的一般式根据图3,列出节点电压方程为:1aa21alb21a21b2C2c2图2 ai节点与其它结点的关系同样,上式可以简化为(2)式。(三)同杆双回输电线路同杆双回输电线路在相与相之间、线与线之间都存在电磁耦合,因而双回输电线路的参数存ya
13、c-y-Jab-yaeU.在着不对称,可以通过去互感原理给线路解耦,得ybe-yba-yb-y-yaeJaybha2b2C2YlelYblalYIclalYalY1a2b1Y21Y.alY1c261到无互感的等值电路。将双回输电线路简化如图4所示。JaJbeU2(2)7Yle.Y1a2clmi(ai,bi,ci)Oni(di,eifi)图4 存在自感互感的双回输电线路简化图用节点导纳矩阵表示的节点电压方程为imln2式中m、n 均为三相节点。其中:各节点电流1na-mm;各节点电压0 m-0mUm0m,四、元件的序分量与相分量参数之间的转换(一)序分量与相分量间的关系在工程实际中,常遇到元件参
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