一种基于PSD-BPA的短路试验对电网冲击的计算分析方法

技术领域

本发明属于电力系统电压暂降分析技术领域，涉及特殊用户接入电网电压暂降分析，尤其是一种基于PSD-BPA的短路试验对电网冲击的计算分析方法。

背景技术

保证电网安全稳定运行及合格的电能质量是电力生产企业和用户共同的责任，因此，特殊用户在接入电力系统时必须根据其负荷性质进行相关的计算分析，以校核其接入对电力系统的影响。大型短路试验站就是一种特殊用户，其试验过程相当于系统一次远方暂时的短路过程，将对系统产生冲击，影响电力系统及其他用户的正常运行。

目前，现有短路试验站接入电力系统时的典型方案如下：短路试验站建设35kV试验专用变电站一座，站内变压器根据短路试验容量情况确定，一般为2台左右，变压器电压等级为35kV/0.42kV，短路试验站电源来自所在地220kV公用系统站的35kV侧。其短路试验系统示意图和短路试验工艺流程图如图1和图2所示,津张贵220V变电站的35KV出线侧通过35KV总出线断路器分别与短路试验站内的第一冲击试验变压器和第二冲击试验变压器相连接，该第一冲击试验变压器和第二冲击试验变压器相并联后与试品阻抗相连接。

PSD-BPA是我国从国外引进并加入了我国电力系统分析技术所必需的重要功能，形成的一套中国版电力系统仿真软件，基于Windows操作系统的PSD-BPA潮流及暂态稳定及人机界面程序，在电力系统规划设计、调度运行及科研部门得到了广泛的应用，是电力系统安全稳定分析重要的工具，利用该软件搭建成的网架数据主要由两部分数据组成，一是潮流计算dat数据文件，二是稳定计算swi数据文件。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于PSD-BPA的短路试验对电网冲击的计算分析方法，能够解决短路试验对电网冲击的计算分析问题，实现短路冲击试验的准确模拟及对电网冲击的准确仿真。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于PSD-BPA的短路试验对电网冲击的计算分析方法，包括以下步骤：

步骤1、通过计算短路试验站的额定短路容量，确定短路试验站的短路试验能力；

步骤2、利用PSD的FLT故障卡模型计算短路试验站变压器高压侧节点在短路试验站额定短路容量下的等效短路阻抗值；

步骤3、修改PSD潮流数据dat文件中短路试验站专用线路阻抗参数数据，在短路试验站已有的专用线路数据上增加步骤2中计算得出的等效短路阻抗值，得到修改后的专用线路阻抗参数数据；

步骤4、在PSD稳定文件swi文件中编写短路试验站专线试验站侧节点的三相短路FLT故障卡，并进行暂态稳定计算；

步骤5、查看PSD稳定文件swi的计算结果文件中系统公共连接点及相关母线的电压暂降深度，并根据计算结果得出分析结论。

而且，所述步骤1的短路试验站的额定短路容量的计算公式为：

$S_r=\sqrt{3}\times U\times I$

上式中，S_r为短路试验站的额定短路容量；U为短路试验站的专用变压器低压侧电压；I为短路试验站的专用变压器最大短路试验电流；

而且，所述步骤2的具体方法为：通过编写短路试验站的FLT故障卡，然后进行暂态稳定计算，进而计算得出短路试验站的变压器高压侧节点在短路试验站额定短路容量下的等效短路阻抗值。

本发明的优点和积极效果是：

本发明以电力系统分析工具PSD-BPA为基础，扩展固有模块的应用功能，首先根据设计数据确定试验站的短路试验能力，即计算试验时的短路试验站的额定短路容量；然后利用PSD的FLT故障卡模型计算短路试验站节点的等效短路阻抗值，进而根据该等效阻抗值修正BPA网架数据中短路试验站专用线路阻抗参数数据，然后编写短路试验站专线试验站侧节点的三相短路FLT故障卡，最后通过暂态计算获得系统公共连接点及相关母线的电压暂降深度，进而根据电压暂降程度得出分析结论。本发明基于PSD-BPA电力系统仿真软件，在电网潮流数据基础上搭建仿真计算模型，提出基于PSD-BPA的短路冲击试验对电网冲击的计算分析方法，实现了对短路冲击试验的精确模拟以及对电网冲击的准确仿真，能够准确反映短路试验站类型的特殊用户接入电力系统时所引起的电力系统公共连接点及相关母线的电压暂降，能很好的保证电网安全稳定运行及合格的电能质量，为电力企业和用户采取措施保证电网的安全稳定运行提供了技术依据。本发明具有很强的可操作性和工程应用价值，短路试验对电网冲击计算分析的结论，能够为电力企业和用户制定供电方案，保证电网安全工作提供准确的技术分析数据。

附图说明

图1是现有技术中的短路试验系统示意图；

图2是现有技术中的短路试验工艺流程图；

图3是本发明的短路试验对电网冲击计算分析流程图；

图4是本发明实施例的第一电力系统公共连接点及相关母线的电压暂降试验结果图；

图5是本发明实施例的第二电力系统公共连接点及相关母线的电压暂降试验结果图；

图6是本发明实施例的电力系统公共连接点及相关母线的试验专线电流试验结果图；

图7是本发明实施例的第三电力系统公共连接点及相关母线的电压暂降试验结果图。

具体实施方式

一种基于PSD-BPA的短路试验对电网冲击的计算分析方法，如图3所示包括以下步骤：

步骤1、通过计算短路试验站的额定短路容量，确定短路试验站的短路试验能力；

所述步骤1的短路试验站的额定短路容量的计算公式为：

$S_r=\sqrt{3}\times U\times I$

上式中，S_r为短路试验站的额定短路容量；U为短路试验站的专用变压器低压侧电压；I为短路试验站的最大短路试验电流；

本实施例中，公共系统站的名称为津张贵，短路试验站的名称为津电传，其提供的可行性供电方案显示，其专用变压器低压侧电压为U＝0.42kV,最大短路试验电流为I＝120kA，因此可以计算该短路试验站的额定短路容量：

$S_r=\sqrt{3}\times U\times I=\sqrt{3}\times 0.42\times 120MVA=87MVA$

步骤2、利用PSD的FLT故障卡模型计算短路试验站变压器高压侧节点在短路试验站额定短路容量下的等效短路阻抗值；

所述步骤2的具体方法为：通过编写短路试验站的FLT故障卡，然后进行暂态稳定计算，进而计算得出短路试验站的变压器高压侧节点在短路试验站额定短路容量下的等效短路阻抗值。

FLT是PSD-BPA中一种简化的故障操作模型，通过编写FLT故障卡，然后进行暂态稳定计算，可以计算得出试验站变压器高压侧节点在额定短路容量下的等效短路阻抗值。

本实施例中，编写的津电传试验站FLT卡语句如下所示：

FLT津电传S137.31 3 0.12 10.249

以上语句中的0.12和10.249就是在额定短路容量为87MVA时的等效短路阻抗值，是通过短路阻抗初值计算，然后逐步调整逼近的方式，最终得出的87MVA额定短路容量下的等效短路阻抗值。步骤2计算得出整个短路试验站的等效短路阻抗值Z_eq。

暂态稳定计算得出的结果如下表所示：

*共有1个节点计算三相短路电流，计算结果如下：

步骤3、修改PSD潮流数据dat文件中短路试验站专用线路阻抗参数数据，在短路试验站已有的专用线路数据上增加步骤2中计算得出的等效短路阻抗值，得到修改后的专用线路阻抗参数数据；

在本实施例中，原PSD-BPA网架数据中由津张贵公共系统站到电传试验站的专用线路阻抗参数数据如下所示:

L津张贵S137.津电传S137. 1200 0.0001 0.0001

其中，第一个0.0001和第二个0.0001数据为线路的电阻标幺值和电抗标幺值。修改上述数据的阻抗值，将步骤2中计算得出的等效短路阻抗值Z_eq与已有专用线路阻抗参数数据相加，得到修改后的专用线路阻抗参数数据，如下所示：

L津张贵S137.津电传S137. 1200 0.1201 10.25

步骤4、在PSD稳定文件swi文件中编写短路试验站专线试验站侧节点的三相短路FLT故障卡，并进行暂态稳定计算；三相短路FLT故障卡如下所示：

该故障卡的含义是：在津张贵站至津电传站线路的电传站开关侧发生三相短路故障，故障时间为第20周波，故障持续至70周波，即故障存在时间为1S。

然后，进行故障情况下的暂态稳定计算。

步骤5、查看PSD稳定文件swi的计算结果文件中系统公共连接点及相关母线的电压暂降深度，并根据计算结果得出分析结论。

图4至图7分别为本发明实施例的第一电力系统公共连接点及相关母线的电压暂降试验结果图；本发明实施例的第二电力系统公共连接点及相关母线的电压暂降试验结果图；本发明实施例的电力系统公共连接点及相关母线的试验专线电流试验结果图；本发明实施例的第三电力系统公共连接点及相关母线的电压暂降试验结果图；

本发明的工作原理是：PSD-BPA是一种经典的电力系统分析工具，通过扩展固有模块功能应用，首先确定短路试验站的等效阻抗值，然后修正BPA网架数据中短路试验站专用线路阻抗参数数据，编写短路试验站专线试验站侧节点的三相短路FLT故障卡，最后通过软件暂态稳定计算功能获得系统公共连接点及相关母线的电压暂降深度，进而根据电压暂降程度得出分析结论。本发明提出基于PSD-BPA的短路试验对电网冲击计算分析方法，实现了对短路冲击试验的精确模拟，以及对电网冲击的准确仿真。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。