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伯舌龚
7 years ago
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1 第卷第期年月日 ( )* 基于短路故障残压变换法的暂态稳定计算白雪峰徐英姜彤哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市华北电力大学电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室北京市! 摘要基于短路故障残压变换法提出了电力系统不对称暂态稳定计算方法该方法结合了相分量法模型适应性和对称分量法计算效率高的优点通过矩阵变换形成暂态稳定计算的机网接口和正序等效导纳矩阵避免了复杂的形成过程该方法既能应用于相分量坐标也能应用于对称分量坐标能够实现对多重故障和参数不对称元件的处理仿真结果表明该方法简洁有效关键词暂态稳定故障残压变换对称分量相分量中图分类号引言对称分量坐标下的分析方法是电力系统分析与计算中最常用的方法对称分量坐标下的相序分离是建立在网络元件参数对称基础上的网络元件参数的不对称使得相应的序网模型不再具有序分量独立性不对称元件在对称分量空间不能解耦因此处理故障的序网变换就失去了意义相分量法是对实际系统的准确描述没有前提和假设因此可以准确地处理各种不对称情况模拟故障和操作都非常简单计算准确但如果完全采用相分量法则计算速度上会造成额外的负担通常采用的对称分量法是参数对称网络解算的最佳方法但不能从实质上解决参数不对称问题采用相分量法可以解算参数不对称网络但计算量非常大考虑到电力系统大多数元件都是对称的这一实际情况对对称分量法进行改造将其与相分量法相结合使其能够适应含有不对称元件的网络这样将具有重大意义文献以矩阵的形式对故障模型和算法进行总结论述了对任意复杂多重故障的故障电流计算采用统一的数学描述和规范的求解方法并指出利用相分量法和对称分量法相结合是解决不对称故障计算的有效途径文献将对称分量法与相分量法相结合进行电力系统故障分析基于相分量法短路故障处理模型采用对称分量法进行网络解算保留了传统相分量法的所有优点可以处理对称分量法无法处理的各种不对称情况在收稿日期修回日期国家自然科学基金资助项目哈尔滨工业大学科研创新基金资助项目 ("? 网络参数完全对称的情况下通过等效变换技术实现了与对称分量法完全相同的计算效率为相分量法的实用化创造了条件暂态稳定计算中采用的导纳矩阵是考虑了负序和零序影响的正序导纳矩阵文献根据暂态稳定计算的这一特点提出了一种利用高斯消去法形成暂态稳定计算用等效正序导纳矩阵的计算方法可以考虑参数不对称情况下的暂态稳定计算但故障处理采用阻抗模拟的方法由此带来了一定的计算误差本文采用短路故障残压变换法进行故障处理通过矩阵变换将相分量法和对称分量法相结合的方法应用于暂态稳定计算中该方法既能应用于相分量坐标也能应用于对称分量坐标能够实现对多重故障和参数不对称元件的处理短路故障残压变换法电力网络中大部分元件都是对称的采用对称分量法可以最大限度地减少计算量因此本文采用对称分量模型描述对称元件采用相分量模型描述不对称元件为简便起见首先针对三相对称网络进行分析设电力网络的节点数为 " 相分量坐标下网络的导纳方程如下所有元素均采用标幺值和复向量即 )0 )0 )0 # " # " " " # "" " "

2 式中 )) ) 0) ) 0 ) , #" 设节点发生相单相接地故障故障可以被看做是在该节点产生一个注入电流 +0 使得故障点相对地电压为式可写成 # # " # # " # # " " " # " # "" " " 5 式中由式可以整理得 # G # " # G # " # G # " G " " # " G # 式中 G "" " G ) 0 G ) ) 0 " )0 0 将式与式相比较可知 00 G G 4 4 式中定义为故障转换矩阵表给出了以相为特殊相时不同故障类型下的转换矩阵和等效电压向量表相为特殊相时各故障下的转换矩阵和等效电压向量 ("1*:#1" #"#1" 0 #"#0 故障类型 G 单相接地短路两相接地短路两相短路三相短路三相接地短路 2 2 0, 2,,, 短路故障残压变换法通过相分量法描述故障在这个过程中不需要复杂的序网变换和序网连接同时可以很方便地对多重故障进行描述在电力系统暂态稳定计算中发电机的转角主要与正序分量有关为了将上述故障处理方法应用于暂态稳定计算必须获得正序等效网络与发电机进行机网接口因此必须将式和式由相分量坐标转换到对称分量坐标以便与发电机接口暂态稳定求解算法网络方程的相序变换设式中由不对称故障引起的相坐标下导纳矩阵变化量为 )0 则故障条件下的网络方程为 )0 4 )0 )0 )0! 式中 )0 根据式通过计算得到具体为 )0 )0 )0 4 )0 )0 4 )0 4 将式! 转换到对称分量坐标下有 4 )0 )0 )0 式中,

3 学术研究白雪峰等基于短路故障残压变换法的暂态稳定计算式与式在对称分量坐标下可记为式中显然故障节点所对应列的导纳矩阵子阵 4 是 F 的子阵这些子阵是非对称的而且不能通过相序变换实现解耦对导纳矩阵进行重新编号将故障节点排在最后通过矩阵的行列变换后式可以写成 "" "6 " " 6" 式中 "" 6" 对应于导纳矩阵中对称的部分其元素与对称分量法下形式相同即而 "6 和 66 对应于导纳矩阵中不对称的部分即导纳矩阵中受不对称故障影响的部分其元素不能与对称部分一样解耦即! 式中各元素都是由相坐标转换到对称分量坐标下的元素对应于网络中的故障节点和不对称元件显然它们在对称分量坐标下正负零序之间不能解耦等效正序导纳矩阵的形成如前所述暂态稳定计算需要通过正序导纳矩阵与发电机和动态负荷相接口因此需要将式中的负序零序分量及相关变量消去将负序分量和零序分量对正序分量的影响归算到等效正序导纳矩阵中从而得到暂态稳定计算用正序导纳矩阵注意到式中节点导纳矩阵具有式式描述的形式可以对其进行矩阵行变换和列变换将相应的各序分量集中在各自的子阵中变换后的矩阵具有如下形式该矩阵中为相应的零序正序负序导纳矩阵为由不对称故障和不对称元件产生的导纳矩阵仅在各子阵的右下角存在不对称影响元素由式可知如果将和消去则零序和负序与正序解耦零序和负序的作用通过消去过程叠加到正序中因此对式进行高斯消去处理将各子阵的不对称影响元素消去变换为如下形式 G G G G G G G 式中 G 为收缩后的等效正序导纳矩阵 G 和 G 的下三角均为对角元素为该等效正序导纳矩阵就是考虑了不对称分量影响的正序导纳矩阵根据上述推导过程通过矩阵变换将负序零序等不对称分量的影响等效到正序导纳矩阵中 G 就是直接用于暂态稳定计算的正序导纳矩阵本文采用 )2 级数法进行暂态稳定计算在网络方程解算过程中采用发电机定子诺顿电流计算发电机定子端电压然后求解发电机定子电流在通常的暂态稳定计算中都是通过正序负序和零序的边界条件形成然后根据来进行解算首先根据三相的边界条件处理故障并形成对称分量坐标下的导纳矩阵然后把导纳矩阵通过高斯消去收缩至发电机节点和故障节点并通过矩矩阵变换把导纳矩阵转变成式所示的形式最后通过高斯消去法形成暂态稳定计算用等效正序导纳矩阵通过矩阵变换把因故障或不对称元件所产生的非正序分量对网络的影响等效到正序导纳矩阵中避开了这一复杂的故障处理环节物理意义清晰明白而且由于在解算过程中使用了对称分量参数最大限度地减少了计算量当采用阻抗模拟故障时本文暂态稳定求解方法仍然有效只是此时不对称故障引起的相坐标下导纳矩阵变化量的形成过程有所不同由于不对称故障是通过在故障点接入阻抗来模拟因此当发生不对称故障时也可以看做是在故障点接入了一个不对称元件并由此导致了网络参数的不对称通过这种方法模拟故障不对称故障可以被看做是参数不对称的一种特例采用矩阵变化求取正序等效导纳矩阵将相分量法与对称分量法相结合并应用于暂态稳定计算中既适用于网络运行不对称也适用于网络参数的不对称当前电力网络解算中网络元件的参数绝大多数都是以序分量的形式给出的本文的暂态稳定计算方法也是在对称分量坐标下进行的虽然故障的分析和不对称元件的描述都是在相分量坐标下进行的但其最终还是要转换到对称分量坐标下进行计算

4 暂态稳定计算的步骤如下读入初始数据初始潮流计算及暂态稳定计算准备如果存在不对称支路则需要进行三相潮流计算利用对称分量参数形成故障前的节点导纳矩阵采用故障残压变换法在相分量下进行故障分析并转换为对称分量系统下导纳矩阵变化量将叠加到故障前的导纳矩阵中形成故障后导纳矩阵其参数均为转换到对称分量系统的参数和变量! 对节点导纳矩阵进行行变换和列变换将各序参数集中在一起对变换后的节点导纳矩阵进行高斯消去处理将其收缩成等效正序导纳矩阵该等效正序导纳矩阵就是考虑了不对称部分影响的正序导纳矩阵结合快速高阶 )2 级数法进行暂态稳定计算算例分析本文采用 (, *:)* 机节点系统作为标准算例系统接线图如图所示因为两者都是通过公式严格推导所得表给出了两相短路情况下的计算结果结果仍然令人满意表单相接地故障发电机功角计算结果 ("*0 "# "0# #" 发电机节点号 + +!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 表两相短路故障发电机功角计算结果 ("*0 "#0 0 #" 发电机节点号 + +!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 结语本文提出一种统一考虑参数不对称和运行不对称的暂态稳定计算方法该方法采用短路故障残压变换法处理短路故障能够将相分量法的模型适应性和对称分量法的解算快速性结合在一起充分发挥两者的优势通过故障分量的相序变换和导纳矩阵的消去操作形成暂态稳定计算正序导纳矩阵避免了复杂的形成过程物理意义简单明了同时可以方便地处理多重故障和网络原件参数不对称的情况计算结果表明简洁有效参考文献图测试系统节点重新编号 (* # 计算选取线路! 首端零时刻发生故障 + 后切除故障线路故障类型分别选取为单相接地故障和两相短路故障表表分别给出了种故障下和传统方法的计算结果表给出了单相接地故障发生后 + 和 + 时的发电机功角从表中数据可以看出与传统方法计算所得的数据完全相同这是王锡凡万方良杜正春现代电力系统分析北京科学出版社关根泰次电力系统暂态解析论蒋建民译北京机械工业出版社 >6#( *)+-+8*))*0,9)+,*,21+ 9,,9 9)+2-*),+ )2++, 2,2,+,*)-*-*9)+,2),2,,2,*0, 20,,-*:+ #,*,2)-*2)*+-++-* )* *!! >6#( *)+-+8*))*0,9)+,*,21+ 9,,99)+,02-*),+)2 )8)*)+-+ 20,,-*:+#,*,2)-*2)*+-++-*)* *

5 学术研究白雪峰等基于短路故障残压变换法的暂态稳定计算!!! 王安宁陈青周占平改进的相分量法求解电力系统复杂故障新方法电力系统自动化 A(# **-*:( C-*:6 9)*-*:*-2;, 9)+,0*,*+,92)2-)20-0),,2++, )8)*)+-+8)-*,02-0,2"+,+! 傅旭王锡凡同杆双回线断线相故障计算的解耦相分量法电力系统自动化! 6 58A(# 5-)*,08,9)+,)-*,9 0)08),,*0*802)8+-*9,8, *,*9, +),, 8)-*,02-0,2 "+,+!?( 56 A-+8**)+-+)8,,2++,+ 9)+,02-*),+2)*+*,2,-;,2 张伯明陈寿孙严正高等电力网络分析北京清华大学出版社姜彤白雪峰郭志忠等基于对称分量模型的电力系统短路故障计算方法中国电机工程学报 (# *: 58,,*:#6 9-=9*:,) *,,9,2++,)80)08)-*)+,*+,2-0) 0*,*+20,,-*:+9," 姜彤白雪峰郭志忠等利用矩阵变换求解电力系统短路故障的残压变换法中国电机工程学报!! (# *:58,,*:#69-=9*:,)2,+-8) ;):, 2)*+2)-*, ,* 0)08)-* -9 )2-@ 2)*+2)-*20,,-*:+ 9, "!! 倪以信陈寿孙张宝霖动态电力系统的理论和分析北京清华大学出版社白雪峰余志文郭志忠不对称暂态稳定计算新方法电力系统自动化! 58,,*:769-,*#69-=9*:*,,9 2)*+-,*+)--08)-*-9)+,2-0))2),,2+ 8)-*,02-0,2"+,+! 白雪峰郭志忠 )2 级数法暂态稳定计算中阶数的动态控制电力系统自动化 58,,*:#6 9-=9*:9,*)-00*22,2 +,,0-*-*)+2)*+-,*+)--+-8)-*9-:9,22,2 )2 +,2-,+,@)*+-*+ 8)-*,02-0,2 "+,+ 白雪峰男通信作者博士副教授主要研究方向电力系统稳定分析与控制电力网络分析基于时间过程的电力系统优化与电能量管理 )-@)-9-,8 0* 徐英男博士研究生主要研究方向电力系统暂态稳定分析电力系统电能量计算机管理姜彤男博士教授主要研究方向电力系统故障分析电力网络分析电力系统计算机应用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立足行业鼓励创新面向应用促进电力工业科技进步

自然科学版预处理视盘粗定位视盘垂直坐标的粗定位视盘水平坐标的粗定位

自然科学版预处理视盘粗定位视盘垂直坐标的粗定位视盘水平坐标的粗定位自然科学版文章编号视网膜图像中视盘的快速自动定位方法赵晓芳林土胜李碧摘要基于眼底视网膜血管的分布结构及视盘本身的特点提出一种快速自动定位视盘的方法首先根据视网膜血管的网络分布结构大致定位视盘的垂直坐标然后根据视盘的亮度信息及视盘与血管的关系来定位视盘的水平坐标最后把视盘限定在以粗定位的视盘为中心的一个小窗口内用变换精确定位视盘中心该方法不需要事先分割视网膜血管也不需要对算法进行训练

式中 )) ) 0) ) 0 ) , #" 设节点 发生 相单相接地故障 故障可以被 看做是在该节点产生一个注入电流 +0 使得故障点 相对地电压为 式 可写成 # # " # # " # # " " " # " # "" " " 5 式中

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