稳态分析讲义 之 高等电力系统稳态分析 第五章 电力系统复杂故障分析VIP

第五章电力系统复杂故障分析，ComplexFaultAnalysis，参考书，电力系统故障分析（第二版） Liu wanshun，第1节概述，1，复杂故障计算，电力系统故障原因，大部分是由于上短路和上短路。电源系统在出现短路故障的情况下，通过使短路电流比正常工作方式大得多来降低系统中每个节点的电压，从而影响负载的正常工作。大短路电流(现代大型系统中可能有数万安，甚至数十万安)对电气设备的组件造成很大的危害，短路电流通过时产生的机械和热效应超过设备本身所具有的机械和热稳定性时，就会损坏设备。电力系统短路故障通常会损害系统稳定性，解决系统，导致大规模停电事故。在不对称短路中，非常大的零序电流组件常常会对相邻通信线路造成严重干扰。1，复杂故障计算，在电力系统实际运行中占整个短路故障最大比率的单相短路故障，两相接地和两相短路故障，三相对称短路的可能性很小。但是，三相段落往往用最严重的故障方法验证电气设备的功能。因此，短路电流计算的大部分是不对称短路计算。第一，在复杂故障计算、实际运行中同时发生多个故障和异常工作方式(例如单相重合闸时短路和断线的同时存在)的情况下，需要在复杂电力系统设计和继电保护设置中考虑多个故障的可能性，因此，需要研究电力系统中多个复杂故障的计算方法。多复合误差计算除了上述对称或非对称短路故障外，还包括各种单线和三相线路参数非对称(例如，串行电容器单相或两相保护间隙故障)等复杂情况。一、复杂的误差计算，严格地说，电力系统短路故障或其他复杂故障都伴随着复杂的电磁和机电瞬态过程。在整个故障期间，电力系统各部分的电流和电压不仅包括随时间变化幅度的功率频率周期组件，还包括随时间衰减非周期组件和其他频率的周期组件。因此，完整的短路电流和复杂的误差计算需要求解微分方程和代数方程。通常，在解决电气设备选择、继电保护设置和运行模式分析等问题时，只能计算故障后特定时刻(例如故障后t=0秒)电流和电压的循环组件。第二，复杂的误差计算方法，相位组件方法上的组件是客观的。因此，相位分量法准确地反映了电源网络的所有实际问题，故障处理方法直观实用。由于拓扑坐标空间中元素参数相结合的问题，拓扑构件计算方法的计算量大，复杂的耦合关系，因此网络处理中拓扑构件方法与单相网络不同的情况下，使用单相网络的分析计算技术要比使用单相网络的分析计算技术困难得多。方便的系统运行描述和精确的系统参数仿真是相位分量法的最大优点。国外很多大型研究机构将相位成分法作为主要计算工具。有名的例子是EMTP。2，复杂的误差计算方法，顺序组件方法组件通过数学转换，拓扑组件方法，坐标转换，在拓扑坐标空间中具有三相耦合关系的对称组件在顺序组件坐标空间中具有解耦，完全对称组件的系统中，组合的三相网络可以等同于三个独立顺序组件对称网络，在网络分析方面，可以与三个单相网络相同，可以使用单相网络分析方法处理，大大简化计算。顺序分量法由于简单的模型、强的算法配置和快速计算，得到了更广泛的认可，并应用于更多实用的电力系统分析和计算软件包。第二，复杂的错误计算方法，在很多顺序分量方法中，最经典的是对称分量方法。国内著名的电气科学院瞬态计算程序包是根据对称成分法开发的。近年来，用于电源系统分析的许多EMS/DMS软件包在错误计算部分和基本上围绕对称组件方法和端口分解进行了归档。在大部分地区，教科书也教对称成分法，以基本常识来掌握，上成分法似乎从未经历过。在继电保护领域，对称组件法也基本上成为最重要的分析计算工具。第二，复杂的错误计算方法、复杂的错误处理方法、对称组件方法表示的顺序组件方法容易模拟单个不对称的简单错误，但一次断开连接、发生短路故障等继电保护专家感兴趣的复杂故障、顺序网络边界条件难以实现，而顺序网络连接方法因错误而异，不利于程序实现。相位分量法易于处理任何复杂的错误，程序实现也非常方便。第二，复杂的错误计算方法、不对称网络系统计算随着电力产业的快速发展，三相参数不对称组件不断出现，电力系统三相参数不对称问题日益突出。由于元件的三相不对称，元件无法在序数元件坐标空间中取消连接或形成独立的引言，因此，序数元件的序数连接的故障诊断方法也无法继续使用。目前常见的不对称因素包括：没有交换的高压输电线路变压器的结构不对称AC/DC变换器的存在系统负载不平衡固态电流限制器等非线性设备；第二，复杂的故障计算方法；这些不对称情况中的一些与未来将使用的集成潮流控制器、静态无功补偿器等不对称组件一样，在顺序组件坐标空间中无法实现组件的解耦，从而实现顺序网络分离。因此，顺序分量法的应用受到严重影响，对简单错误的分析也不能用顺序分量法计算。在当前文献中，用顺序分量法处理三相参数不对称分量的主要方法是采用补偿法。在这种情况下，相位分量法表明了明显的优点。直接计算由非对称组件组成的系统，无需执行任何操作。第二节对称分量，SymmetricalComponents，第一，系统对称分析：电力系统的对称反映在对称分量的属性中。旋转对称分量在两个节点pq之间有双端口分支分量C1，重合相位分量分支方程展开为1，系统对称分析：1，系统对称分析：其中Ip，Iq是相应的分支电流。Vp、Vq是相应的节点电压。分支组件和节点p的连接端口为1、2和3，分别对应于节点p的a、b和c，节点q的连接端口为4、5和6，对应于节点q的a、b和c。每端给定三相电压，就可以唯一地确定分支的三相电流。1，系统对称分析：如果节点p，q同时发生相位旋转，即端口1，2，3可以在节点p的b，c，a上，端口4，5，6中分别写入节点q的b，c，a上，同一三相电压相位中的节点p，q从ABC到BCA或CAB都被替换，而从ABC到ACB的移动不是替换。元件旋转对称的充分必要条件是元件分支方程式的导纳矩阵Ypp、Ypq、Yqp、Yqq是旋转或循环对称矩阵。对此的说明如下：1，系统对称分析：旋转矩阵(循环对称矩阵)的特征是旋转元件的导纳参数矩阵是旋转矩阵，旋转矩阵之间的四个运算结果仍然是旋转矩阵，因此与旋转节点相关的自导纳矩阵和互导纳矩阵都是旋转矩阵。对于所有旋转矩阵，恒定值：1，系统对称分析：在三相对称组件的每一端，三相电压之间发生随机交换时，每个电压值的电流值保持不变。此元件称为三相对称。此元件称为三相对称元件。三相对称的要求比旋转对称更苛刻。三相对称的元件不一定是旋转对称的元件。对于线路和变压器，旋转对称意味着三相对称。因此，这些对称元件可以在任意顺序元件坐标空间中解耦。对于同步电动机，不能描述三相对称，只能使用旋转对称。第一，系统对称分析：三相对称的充分必要条件是分量分支方程的导纳矩阵Ypp，Ypq，Yqp，Yqq都是非对角元素都相同的循环对称矩阵，其说明如下。第二，顺序组件原理、电压和电流的顺序组件只是一个坐标转换。对于33可逆矩阵t，您可以定义VS，IS称为电压和电流的顺序元件。对于三相对称分量，如果具有YS=T-1YT为对角矩阵的可逆矩阵T，则可以在此序列分量空间中分离该分量。方程式(4-5)会变更为第二个、顺序元件原理，因为系数矩阵的四个元素都是对角阵列，所以方程式可以分成三个群组独立解决。这就是顺序分量法的原理。找到转换矩阵T，使YS=T-1YT成为对角阵列。可以看到用老式(5-3)表示的矩阵对角化对应的方法。根据矩阵原理，可以对角绘制的话，转换成对角的矩阵是原始矩阵的特征值矩阵，可逆矩阵t是由特征值相应的特征值向量组成的矩阵。表达式(5-3)中所示矩阵的特征值，例如，第二，顺序分量的原理是，由于固有向量只有两个组，所以对应于中根的组具有两个自由基。其次，由于本征向量独立于矩阵y，形状(5-3)中的所有矩阵都可以通过由本征向量构成的矩阵对角处理。可以根据不同的固有向量构造不同的转换矩阵，这与其他顺序分量法相对应。如果Xk1=xk2=1，则使用xk3=ejp120 o和xk3= 2=ee240o构造两个唯一矢量，这是对称分量法的转换矩阵。当Xk1=xk2=1时，使用xk3=-1/2和xk3=构造两个不同的特征矢量：克拉克方法的转换矩阵。2，顺序分量原理，顺序分量法得出三相对称分量顺序导纳(阻抗)等于顺序分量法坐标上导纳(阻抗)矩阵的特征值。但是，其称呼可能会随着顺序成分称谓的变化而变化。对称元件方法是顺序元件方法之一，因此只要建立对称元件方法的排序，就可以直接使用其他排序元件方法。对称分量坐标中，三相对称分量的正序列导纳(阻抗)和负序列导纳(阻抗)相同。反过来也是正确的。也就是说，如果元件的正序导纳(阻抗)和负序导纳(阻抗)相等，则可以认为具有三相对称。第二，顺序组件原理、作为顺序组件方法之一的对称组件方法具有与其他顺序组件方法相同的特性。只是因为能处理好发电机的问题，顺序成分法显示出了更好的适应性。以克拉克方法代表的一些顺序分量法将实数完全用作转换矩阵的元素，坐标转换中的计算小于对称分量方法，这也是这些顺序分量方法依赖的原因。三相对称运行，作为交流三相系统运行的电力系统通常由具有互感的三相对称组件组成。对于过渡导线，每个相之间的互感是相同的，对于旋转电动机组件的三相互感具有特定的对称特性(循环对称)。通常，对具有互感的三相组件的电流电压之间的关系进行了三相电流电压分析。但是，如果三相组件相互流动的电流具有相同的三相交流电流振幅，并且任意两相之间的时间上的差异具有相同的角度(三相平衡电流)，则由于组件三相之间的互感是对称特性或完全对称或循环对称，因此，三相各相电流电压的关系是相同的，并且该等效电路的各相电流电压相互独立，则可以通过消除这些相位中的一个来进行研究。由于三相对称运行，例如发电机元件三相绕组之间的互感，在固定方向旋转的转子，定子三相绕组各两相之间的互感在不同方向具有不同的值，可以使用以下表达式表示三相电流电压之间的关系；以三相对称工作，样式的xs是磁电感，XM和xn是互感。系数矩阵是循环对称的(circulantTypesymmetry)。通常，三相电流和电压之间有耦合，不能分析为单相电路。但是，当三相平衡正序列电流通过三相平衡电流时，即执行三相和三相对称时，表达式的是复数运算符，电流的符号的顶角1表示正序列。也就是说，三相、三相对称运行，对于导线组件，(11-1)表达式为xm=xn。此时，如果通过三相平衡正电流，样式仍然有效，但每个相电抗将替换为x1=xs-xm。x1称为每个相量的回车。已包含相间互感的等效电抗。如果三相电流通过负序列电流，即三相对称运行，并且x2=x1三相流通过0序列电流，即三相，三相对称运行，三相对称运行，则格式，4，对称分量方法，电流相量，4，对称分量方法，电压相位序列配置下图显示了元件相位元件模型和4、对称元件方法、4、对称元件方法、三相元件之间没有耦合的情况，即原始阻抗矩阵在每个相位之间只有自阻抗，在相位之间没有互阻抗，除非三相元件具有相同的自阻抗，否则相元件功率量是解耦的，但顺序元件功率量是耦合的。 例如，如果对称分量方法(相位分量电阻矩阵)具有在对称分量转换后不具有相同三相电阻系数的回路，则用对称分量方法分析更为复杂。4，对称分量法，故障电力系统可分为两部分。有些网络结构复杂，但是组件的阻抗矩阵可以使用对称组件转换来取消网络中网络方程的各个顺序网络之间的耦合。另一部分是可能是三相阻抗不平衡的故障电路，对称分量转换后，三次功率之间会发生耦合，但故障点不多，不会造成太大困难。4、对称分量法，下面显示的是水平误差，垂直故障和相位短路除外。虚线的左侧是大卫南等效电路表示的电力系统模型，虚线的右侧是故障电路模型。第五，在简单故障再分析、简单不对称故障的讨论中，以a奖为基础，以a奖为特别奖。简单故障计算人为地将a相定义为特殊相，不会影响计算结果。但是，在计算复杂故障时，电力系统中同时发生两个或两个以上不对称，因此所有不对称故障部都必须注意这种不对称情况下的相位关系，而不是特别提出a相。例如，在图4-31(a)中，k有单相接地短路，m，n有c相位中断。在这种情况下，在k中故障的特殊阶段是在a上，m，n中故障的特殊对应是c上。假设m，n的不同故障阶段为a，这将计算图4-31(b)所示的相同故障情况，从而产生与图4-31(a)不同的计算结果。、five、simple failure的重新分析、five、simple failure的边界条件方程如表4-2所示。为了考虑段落误差的一般形式，表中引入了每个阻抗的含义，图4-32所示的段落点的阻抗。表4-2和表4-3中排序的网络电流和序列网络电压仍然是a相基准。5，简单故障再分析，5，简单故障再分析，5，简单故障再分析，在表4-3中，我们列举了单相断线和两相断线的边界条件与顺序网络电流和电压的关系。断开的阻抗z已引入到更一般的情况表中，如图4-33所示。Z=0时最简单的断开情况。5，简单故障再分析