CN103529275B - 地区电网短路电流分析方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种地区电网短路电流分析方法和装置，包括：对电网***进行区域划分：将需要分析计算短路电流水平的地区划分为研究区域，将与研究区域存在直接联络的地区划分为边界区域，将除研究区域和边界区域以外的地区划分为外部区域；将边界区域和外部区域进行等值化简，形成等值后的边界区域，得到由研究区域和等值后的边界区域组成的等值后的电网***；根据等值后的电网***，分析计算研究区域的短路电流水平。本发明解决了现有技术中难以在保证短路电流计算精度的同时，减少短路电流分析时的数据量的技术问题，达到了在保证短路电流计算精度的基础上，减少短路电流分析时的数据量和计算量的技术效果。

Description

地区电网短路电流分析方法和装置

技术领域

本发明涉及电力***技术领域，特别涉及一种地区电网短路电流分析方法和装置。

背景技术

短路电流计算，是电力***的设计和运行中必不可少的一项基本计算，短路电流计算的结果一般应用于电气设备和载流导体的选择、继电保护装置的确定、主接线方案及运行方式的确定等。此外，在进行电力***的暂态稳定分析、确定输电线路对通讯的干扰等方面也都必须进行短路电流计算。

近年来随着电力***规模的不断扩大，电网间的联系逐渐增强，大规模互联电网的发展一方面能够实现资源的合理开发及优化配置、提高供电的可靠性和运行的经济性，另一方面由于电网结构的加强使得电气距离缩短，部分厂站的短路电流增加较多，甚至已经超过了开关的遮断容量，短路电流问题已经越来越引起电力规划、调度运行部门的重视。

目前，对某个电网进行短路电流计算的时候，往往只关注该电网所在地区（可以称为研究区域）的短路电流水平，然而，因为电网之间相互会产生影响和干扰，如何要保证对研究区域进行短路电流计算的准确性，就需要对电力***中除研究区域之外的区域进行计算和分析。如果对整个电力网络的数据都进行分析计算，那么计算速度将会很慢，同时还需要对除研究区域之外的其它地区的电网数据进行维护，这将极大地增加短路电流分析的数据量和计算量。

同时，随着电网规模的不断扩大，为了保证短路电流计算的准确性，电网运行人员在进行短路电流分析计算时的数据量变得越来越庞大，进行数据分析的数据量也越来越多，这样也就必然导致了对仿真软件和计算机配置的要求变得越来越高。同时，一些商用软件由于受到程序本身算法的限制，对电网的规模也存在一定的要求。

如何在保证短路电流计算精度的同时，减少短路电流分析时的数据量，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种地区电网短路电流分析方法和装置，以至少解决现有技术中难以在保证短路电流计算精度的同时，减少短路电流分析时的数据量的技术问题。

本发明实施例提供了一种地区电网短路电流分析方法，包括：对电网***进行区域划分：将需要分析计算短路电流水平的地区划分为研究区域，将与研究区域存在直接联络的地区划分为边界区域，将除研究区域和边界区域以外的地区划分为外部区域；将边界区域和外部区域进行等值化简，形成等值后的边界区域，得到由研究区域和等值后的边界区域组成的等值后的电网***；根据等值后的电网***，分析计算研究区域的短路电流水平。

在一个实施例中，将边界区域和外部区域进行等值化简，形成等值后的边界区域，得到由研究区域和等值后的边界区域组成的等值后的电网***，包括：按照外部区域、边界区域和研究区域的顺序构建电网***的节点导纳矩阵；利用高斯消元法消去节点导纳矩阵中外部区域的部分，形成仅保留边界区域和研究区域的等值后节点导纳矩阵；确定等值后节点导纳矩阵中边界区域对应的矩阵元素的变化量矩阵；根据所述变化量矩阵确定等值后的边界区域中增加的发电机、增加的连接支路，以及增加的发电机的电抗参数和增加的连接支路的电抗参数；根据确定出的增加的发电机、增加的连接支路，增加的发电机的电抗参数、以及增加的连接支路的电抗参数进行网络重构形成等值后的电网***。

在一个实施例中，根据所述变化量矩阵确定等值后的边界区域中增加的连接支路的电抗参数，包括：确定增加的连接支路两端的节点号；取变化量矩阵中与两端的节点号对应的元素的负倒数，作为增加的连接支路的电抗参数。

在一个实施例中，根据所述变化量矩阵确定等值后的边界区域中增加的发电机的电抗参数，包括：确定与增加的发电机相连的节点的节点号；将外部区域中与该节点号的节点直接相连的连接支路的导纳、变化量矩阵中该节点号所在行上的各个元素作相加运算得到总导纳；取总导纳的倒数作为增加的发电机的电抗参数。

在一个实施例中，确定等值后节点导纳矩阵中边界区域对应的矩阵元素的变化量矩阵，包括：确定边界区域中节点的个数；在边界区域中节点的个数小于预定阈值的情况下，采用线性方程求解的方法计算变化量矩阵。

在一个实施例中，所述预定阈值为6。

本发明实施例还提供了一种地区电网短路电流分析装置，包括：区域划分模块，用于对电网***进行区域划分：将需要分析计算短路电流水平的地区划分为研究区域，将与研究区域存在直接联络的地区划分为边界区域，将除研究区域和边界区域以外的地区划分为外部区域；等值简化模块，用于将边界区域和外部区域进行等值化简，形成等值后的边界区域，得到由研究区域和等值后的边界区域组成的等值后的电网***；分析模块，用于根据等值后的电网***，分析计算研究区域的短路电流水平。

在一个实施例中，所述等值简化模块包括：构建单元，用于按照外部区域、边界区域和研究区域的顺序构建电网***的节点导纳矩阵；简化单元，用于利用高斯消元法消去节点导纳矩阵中外部区域的部分，形成仅保留边界区域和研究区域的等值后节点导纳矩阵；矩阵确定单元，用于确定等值后节点导纳矩阵中边界区域对应的矩阵元素的变化量矩阵；参数确定单元，用于根据所述变化量矩阵确定等值后的边界区域中增加的发电机、增加的连接支路，以及增加的发电机的电抗参数和增加的连接支路的电抗参数；重构单元，用于根据增加的发电机、增加的连接支路，增加的发电机的电抗参数、以及增加的连接支路的电抗参数进行网络重构形成等值后的电网***。

在一个实施例中，所述参数确定单元包括：第一节点号确定子单元，用于确定增加的连接支路两端的节点号；第一参数确定子单元，用于取变化量矩阵中与两端的节点号对应的元素的负倒数，作为增加的连接支路的电抗参数。

在一个实施例中，所述参数确定单元包括：第二节点号确定子单元，用于确定与增加的发电机相连的节点的节点号；累加单元，用于将外部区域中与该节点号的节点直接相连的连接支路的导纳、变化量矩阵中该节点号所在行上的各个元素作相加运算得到总导纳；第二参数确定子单元，用于取总导纳的倒数作为增加的发电机的电抗参数。

在一个实施例中，所述矩阵确定单元包括：节点数确定子单元，用于确定边界区域中节点的个数；计算子单元，用于在边界区域中节点的个数小于预定阈值的情况下，采用线性方程求解的方法计算变化量矩阵。

在一个实施例中，所述预定阈值为6。

在本发明实施例中，将电网***中需要分析计算短路电流水平的地区划分为研究区域，然后将与研究区域存在直接联络的地区划分为边界区域，将除了研究区域和边界区域之外的地区划分为外部区域，然后将该电网***等值简化为仅包含研究区域和等值后的边界区域的电网***，最后通过等值后的电网***分析计算研究区域的短路电流水平，因为等值简化后的电网***中不再存在外部区域，因此在分析计算短路电流水平时所需的数据量将明显减少。通过上述方式有效解决了现有技术中难以在保证短路电流计算精度的同时，减少短路电流分析时的数据量的技术问题，达到了在保证短路电流计算精度的基础上，减少短路电流分析时的数据量和计算量的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例的地区电网短路电流分析方法的流程图；

图2是本发明实施例的进行网络等值简化的流程图；

图3是本发明实施例的地区电网短路电流分析方法具体实施例的流程图；

图4是本发明实施例的网络结构区域划分示意图；

图5是本发明实施例的各区域之间联络线的线路导纳的示意图；

图6是本发明实施例的等值简化后边界区域中某个节点的网络接线图；

图7是本发明实施例的IEEE39节点的网络结构划分示意图；

图8是本发明实施例的地区电网短路电流分析装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在本发明实施例中提供了一种地区电网短路电流分析，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤101：对电网***进行区域划分：将需要分析计算短路电流水平的地区划分为研究区域，将与研究区域存在直接联络的地区划分为边界区域，将除研究区域和边界区域以外的地区划分为外部区域；

步骤102：将边界区域和外部区域进行等值化简，形成等值后的边界区域，得到由研究区域和等值后的边界区域组成的等值后的电网***；

步骤103：根据等值后的电网***，分析计算研究区域的短路电流水平。

在上述实施例中，将电网***中需要分析计算短路电流水平的地区划分为研究区域，然后将与研究区域存在直接联络的地区划分为边界区域，将除了研究区域和边界区域之外的地区划分为外部区域，然后将该电网***等值简化为仅包含研究区域和等值后的边界区域的电网***，最后通过等值后的电网***分析计算研究区域的短路电流水平，因为等值简化后的电网***中不再存在外部区域，因此在分析计算短路电流水平时所需的数据量将明显减少。通过上述方式有效解决了现有技术中难以在保证短路电流计算精度的同时，减少短路电流分析时的数据量的技术问题，达到了在保证短路电流计算精度的基础上，减少短路电流分析时的数据量和计算量的技术效果。

在一个实施例中，可以通过电网***的节点导纳矩阵进行电网***的等值简化，在一个实施例中，上述步骤102将边界区域和外部区域进行等值化简，形成等值后的边界区域，得到由研究区域和等值后的边界区域组成的等值后的电网***，可以如图2所示，包括以下步骤：

步骤201：按照外部区域、边界区域和研究区域的顺序构建电网***的节点导纳矩阵；

步骤202：利用高斯消元法消去节点导纳矩阵中外部区域的部分，形成仅保留边界区域和研究区域的等值后节点导纳矩阵；

步骤203：确定等值后节点导纳矩阵中边界区域对应的矩阵元素的变化量矩阵；

步骤204：根据所述变化量矩阵确定等值后的边界区域中增加的发电机、增加的连接支路，以及增加的发电机的电抗参数和增加的连接支路的电抗参数；

步骤205：根据确定出的增加的发电机、增加的连接支路，增加的发电机的电抗参数、增加的连接支路的电抗参数、以及发电机与连接支路之间的连接方式进行网络重构形成等值后的电网***。

即，先构建电网***的节点导纳矩阵，然后通过高斯消元法消除节点导纳矩阵中外部区域对应的矩阵元素，通过高斯消元后，外部区域对应的矩阵元素就会被等值到边界区域对应的矩阵元素中，最终可以发现等值简化后的节点导纳矩阵中仅边界区域对应的矩阵元素发生了变化，可以直接根据边界区域对应的矩阵元素的变化确定等值后的电网结构中边界区域中增加的发电机和连接支路，以及增加的发电机和连接支路的电抗参数。进行等值简化并重构电网***的时候，可以保持边界区域中原有的节点和连接支路都不变，而是将新增的发电机和连接支路添加到边界区域中的相应位置。

具体的，根据所述变化量矩阵确定等值后的边界区域增加的发电机的电抗参数和增加的连接支路的电抗参数可以包括：

1）确定增加的连接支路两端的节点号；取变化量矩阵中与两端的节点号对应的元素的负倒数，作为增加的连接支路的电抗参数；

2）确定与增加的发电机相连的节点的节点号；将外部区域中与该节点号的节点直接相连的连接支路的导纳、变化量矩阵中该节点号所在行上的各个元素作相加运算得到总导纳；取总导纳的倒数作为增加的发电机的电抗参数。

为了对上述步骤201至205的原理进行具体说明，下面结合一个具体的例子来对本发明实施例所提供的地区电网短路电流分析方法进行具体说明。

在本实施例中，地区电网短路电流分析方法如图3所示，包括以下步骤：

步骤301：区域划分

具体的，选取需要分析计算短路电流水平的地区作为研究区域，与研究区域存在直接联络的地区作为边界区域，除研究区域和边界区域以外的地区作为外部区域。经过网络划分后，研究区域与边界区域通过联络线相连，边界区域与外部区域通过联络线相连，研究区域与外部区域则不存在直接联系。

步骤302：网络化简

具体的，按照外部区域、边界区域和研究区域的顺序构建全***节点导纳矩阵Y。例如：可以利用高斯消元法进行网络的等值简化，以消去Y中外部区域的部分，形成仅保留边界区域和研究区域的等值后的节点导纳矩阵

步骤303：边界区域网络重构

利用研究区域与边界区域之间的联络线参数和上述步骤302中生成的等值后节点导纳矩阵中的部分元素，对边界区域网络进行重构。其中，上述的边界网络重构包括：联络线重构和发电机重构，同时还需要计算重构后网络中新增元件（包括新增发电机和新增连接支路）的电抗参数。

步骤304：根据重构后的网络进行短路电流分析。

下面对上述步骤302和步骤303进行具体的描述：

在上述步骤302网络化简中，对电网进行分析计算时，为了减少计算机内存和降低人员的工作量，可以将网络中不需要进行分析的部分进行等值化的简化处理。如图4所示是网络结构区域划分的示意图，以如图4所示的***为例，研究区域的节点集用A表示，边界区域的节点集用B表示，外部区域的节点集用C表示。

按照外部区域、边界区域和研究区域的顺序，形成了全***的节点导纳矩阵Y，根据节点导纳矩阵与节点阻抗矩阵互逆的特点，分块矩阵形式的方程公式1所示：

$\left[\begin{array}{ccc}{Y}_{\mathrm{CC}}& Y_{\mathrm{CB}}& 0\\ Y_{\mathrm{BC}}& Y_{\mathrm{BB}}& Y_{\mathrm{BA}}\\ 0& Y_{\mathrm{AB}}& Y_{\mathrm{AA}}\end{array}\right]*\left[\begin{array}{ccc}{Z}_{\mathrm{CC}}& Z_{\mathrm{CB}}& Z_{\mathrm{CA}}\\ Z_{\mathrm{BC}}& Z_{\mathrm{BB}}& Z_{\mathrm{BA}}\\ Z_{\mathrm{AC}}& Z_{\mathrm{AB}}& Z_{\mathrm{AA}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}{E}_{\mathrm{CC}}& 0& 0\\ 0& E_{\mathrm{BB}}& 0\\ 0& 0& E_{\mathrm{AA}}\end{array}\right]$ （公式1）

其中，Y表示节点导纳矩阵，Z表示节点阻抗矩阵，E表示单位矩阵。

目前，电力行业在计算短路电流时主要采用的是等效电压源法，即通过求解故障点的短路阻抗来计算短路电流值。根据节点阻抗矩阵的性质，其对角线上元素Z_kk为从节点k向整个网络看进去的对地总阻抗，也称自阻抗或输入阻抗，在电网发生金属性短路时Z_kk即为短路阻抗。

由于在进行地区电网短路电流计算时，只需要关心研究区域内各厂站的短路电流水平，即只需要计算分块矩阵Z_AA中对角线上的元素，因此，其对应的计算公式如公式2所示。

$\left[\begin{array}{ccc}{Y}_{\mathrm{CC}}& Y_{\mathrm{CB}}& 0\\ Y_{\mathrm{BC}}& Y_{\mathrm{BB}}& Y_{\mathrm{BA}}\\ 0& Y_{\mathrm{AB}}& Y_{\mathrm{AA}}\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}{Z}_{\mathrm{CA}}\\ Z_{\mathrm{BA}}\\ Z_{\mathrm{AA}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ E_{\mathrm{AA}}\end{array}\right]$ （公式2）

利用高斯消元法消去外部区域C，可得：

$\left[\begin{array}{cc}{\tilde{Y}}_{\mathrm{BB}}& Y_{\mathrm{BA}}\\ Y_{\mathrm{AB}}& Y_{\mathrm{AA}}\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}{Z}_{\mathrm{BA}}\\ Z_{\mathrm{AA}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}0\\ E_{\mathrm{AA}}\end{array}\right]$ （公式3）

对比上述公式2和上述公式3可以看出，等值后方程中仅边界区域对应的矩阵元素发生了变化，即只有Y_BB发生了变化，等值前后Y_BB的变化量为：

${\mathrm{\ΔY}}_{\mathrm{BB}}={\tilde{Y}}_{\mathrm{BB}}-Y_{\mathrm{BB}}=-Y_{\mathrm{BC}}{Y}_{\mathrm{CC}}^{-1}{Y}_{\mathrm{CB}}$ （公式4）

由上述推导，等值简化前后Y_BB的变化量ΔY_BB表征了外部节点对内部节点的影响，根据矩阵转置的性质可以得出ΔY_BB和Y_BB为对称矩阵，因此边界区域可以重构为一个添加了新增支路的电力网络。

在上述步骤303边界区域网络重构的过程中，根据前面推导出的等值过程中节点导纳矩阵的变化情况，由于短路电流计算软件的输入数据是电力***元件的模型参数，因此需要将等值后的矩阵形式转换成实际的电网接线结构，即网络重构问题。短路电流计算过程中的网络重构包括联络线重构和发电机重构，同时还需要计算出新增元件的电抗参数。

以上述图4所示的***为例，来具体描述等值过程中边界区域网络重构的具体实现方法。边界区域中的3个节点分别命名为b1、b2、b3，各区域之间联络线的线路导纳如图5所示。

以边界区域中的节点b1为例，介绍网络等值后边界区域网络重构中的联络线重构和发电机重构的方法，求解过程包括以下步骤：

S1：等值前，Y_BB中b1节点的自导纳为：

Y_BB(b1,b1)=y1+y4+y5+y6（公式5）

b1节点的互导纳为：

$\left\{\begin{array}{c}{Y}_{\mathrm{BB}}(b1,b2)=-y4\\ Y_{\mathrm{BB}}(b1,b3)=0\end{array}\right.$ （公式6）

S2：等值后，由公式4可知矩阵Y_BB中b1节点所在的行元素上存在新增元素，假设由公式4计算出的ΔY_BB中b1所在行的元素为：

ΔY_BB(b1)=[Δy1Δy2Δy3]（公式7）

由公式5至7可以得出，等值后矩阵中b1节点所在的行元素为：

$\left\{\begin{array}{c}{\tilde{Y}}_{\mathrm{BB}}(b1,b1)=Y_{\mathrm{BB}}(b1,b1)+{\mathrm{\ΔY}}_{\mathrm{BB}}(b1,b1)\\ =y1+y4+y5+y6+\mathrm{\Δy}1\\ {\tilde{Y}}_{\mathrm{BB}}(b1,b2)=-y4+\mathrm{\Δy}2\\ {\tilde{Y}}_{\mathrm{BB}}(b1,b3)=\mathrm{\Δy}3\end{array}\right.$ （公式8）

根据网络化简的要求和ΔY_BB、的特点，可以求得如图6所示的等值简化后节点b1的网络接线，由公式8中的互导纳部分可以看出，节点b1和节点b2之间新增导纳为-Δy2的线路，节点b1和节点b3之间新增导纳为-Δy3的线路，由公式8的自导纳部分可以看出，等值后b1节点存在新的对地支路，由短路电流计算中的短路阻抗概念可知，对地支路可以等效成发电机支路，新增发电机的次暂态电抗为X′′_d（折算成导纳为y′′）。

由图6可以看出，对于b1节点，新增的对b2、b3节点的线路参数可以通过公式7中的互导纳部分确定，而对于等值发电机电抗参数则不能直接获得，由图6中的网络结构可以得出，等值后b1节点的自导纳为：

${\tilde{Y}}_{\mathrm{BB}}(b1,b1)=y1+y4-\mathrm{\Δy}2-\mathrm{\Δy}3+y^{\′\′}$ （公式9）

对比公式8和公式9中的表达式，可得：

y′′=(y5+y6)+(Δy1+Δy2+Δy3)（公式10）

由公式10可以看出，y′′表达式中的第一项为节点b1与外部区域相连线路的导纳之和（即与节点b1相连的被消去线路的导纳之和），第二项为矩阵ΔY_BB中节点b1所在行的各个元素之和。

由上述分析可以看出，只需要计算得到等值简化后的导纳矩阵中边界区域对应的矩阵元素的变化量，便可以简单地确定出与边界区域中各个节点通过联络线相连的发电机的电抗参数，以及边界区域中各个节点之间增加的连接支路的电抗参数，从而实现网络重构。

根据上述图6、公式8和公式10可以得出边界区域中与节点b1相关的新增支路及新增发电机的电抗参数，具体的参数如表1所示：

表1

边界区域中节点b2、b3的处理方式与节点b1的处理方式相同，在此不再赘述。

通过上述等值简化步骤可以看出，只需计算出ΔY_BB，便可以简单的获得边界区域新增元件的电抗参数。由上述公式4可以看出，ΔY_BB的求解中需要对分块矩阵Y_CC进行求逆运算。在实际的电网中，考虑到边界区域的规模一般较小，一般为4到6个节点，因此可以通过线性方程的求解方法来替代矩阵的求逆运算。在一个实施例中，确定等值后节点导纳矩阵中边界区域对应的矩阵元素的变化量矩阵可以包括：确定边界区域中节点的个数；在边界区域中节点的个数小于预定阈值的情况下，采用线性方程求解的方法计算变化量矩阵。其中，这个预定阈值可以取值为4至6，具体的按照实际需要进行选取，本发明对此不作限定。即，通过线性方程求解的方式替代矩阵求逆的方式，这样在节点数较少的时候可以有效减少计算量。

下面以IEEE39节点为例，来分析短路电流计算外部网络等值简化方法，如图7所示，是该IEEE39节点的网络结构划分示意图。

如图7所示，边界区域中包括：new14、new18和new25三个节点，其中，基准容量SB=100MVA，基准电压VB=Vav=345kV，按照：new14、new18、new25的顺序计算ΔY_BB，计算结果如公式11所示：

${\mathrm{\ΔY}}_{\mathrm{BB}}=\left[\begin{array}{ccc}-21.321760& -12.475537& -1.319840\\ -12.475537& -79.942309& -8.457436\\ -1.319840& -8.457436& -13.676654\end{array}\right]$ （公式11）

由上述步骤S3中的计算公式，根据公式11中ΔY_BB的取值计算得到各边界节点上新增加的元件及各新增元件的电抗值如表2所示。

表2

对等值前后的网络采用PSD-SCCP软件进行三相短路电流扫描，计算时不考虑负荷、线路电阻、线路充电功率以及变压器非标准变比，等值前后研究区域中各节点短路电流扫描结果如表3所示。

表3

厂站	等值前/kA	等值后/kA	差值/kA
				new1	9.783	9.783	0
new2	15.820	15.819	-0.001
				new3	12.428	12.426	-0.002

new4	11.331	11.330	-0.001
				new5	11.599	11.599	0
new6	11.950	11.950	0
				new7	9.511	9.511	0
new8	9.893	9.893	0
				new9	9.472	9.472	0
new10	11.047	11.047	0
				new11	10.770	10.770	0
new12	4.657	4.656	0
				new13	10.396	10.395	-0.001

由上述表3可以看出，等值前后仅节点new2、new3、new4、new13的短路电流值有微小的差异，进一步分析可以看出这四个节点与边界区域存在直接的联络，其短路电流误差可以归结为舍入误差，即在PSD-SCCP软件中添加新增支路和新增等值发电机的电抗时，对计算数据进行了四舍五入，从而导致附近节点的短路电流计算值出现了微小的差别。由在IEEE39节点***上的分析计算结果验证了本发明实施例所提供的方法可以保证短路电流的计算精度。

在本发明上述实施例中给出了在地区电网短路电流计算过程中，对外部电网进行等值简化处理，并在等值简化后重构边界区域的电网接线形式，即将外部网络等效成新增线路和新增发电机的形式并入到边界区域中，从而形成仅保留研究区域和边界区域的电网数据，从而显著减少了短路电流计算的电网规模，降低了对计算机内存和仿真软件的要求，提高了电网运行分析人员的工作效率。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种地区电网短路电流分析装置，如下面的实施例所述。由于地区电网短路电流分析装置解决问题的原理与地区电网短路电流分析方法相似，因此地区电网短路电流分析装置的实施可以参见地区电网短路电流分析方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。图8是本发明实施例的地区电网短路电流分析装置的一种结构框图，如图8所示，包括：区域划分模块801、等值简化模块802、以及分析模块803，下面对该结构进行说明。

区域划分模块801，用于对电网***进行区域划分：将需要分析计算短路电流水平的地区划分为研究区域，将与研究区域存在直接联络的地区划分为边界区域，将除研究区域和边界区域以外的地区划分为外部区域；

等值简化模块802，用于将边界区域和外部区域进行等值化简，形成等值后的边界区域，得到由研究区域和等值后的边界区域组成的等值后的电网***；

分析模块803，用于根据等值后的电网***，分析计算研究区域的短路电流水平。

在一个实施例中，上述等值简化模块802包括：构建单元，用于按照外部区域、边界区域和研究区域的顺序构建电网***的节点导纳矩阵；简化单元，用于利用高斯消元法消去节点导纳矩阵中外部区域的部分，形成仅保留边界区域和研究区域的等值后节点导纳矩阵；矩阵确定单元，用于确定等值后节点导纳矩阵中边界区域对应的矩阵元素的变化量矩阵；参数确定单元，用于根据所述变化量矩阵确定等值后的边界区域中增加的发电机、增加的连接支路，以及增加的发电机的电抗参数和增加的连接支路的电抗参数；重构单元，用于根据增加的发电机、增加的连接支路，增加的发电机的电抗参数、增加的连接支路的电抗参数、以及发电机与连接支路之间的连接方式进行网络重构形成等值后的电网***。

在一个实施例中，所述参数确定单元包括：第一节点号确定子单元，用于确定增加的连接支路两端的节点号；第一参数确定子单元，用于取变化量矩阵中与两端的节点号对应的元素的负倒数，作为增加的连接支路的电抗参数。

在一个实施例中，所述参数确定单元包括：第二节点号确定子单元，用于确定与增加的发电机相连的节点的节点号；累加单元，用于将外部区域中与该节点号的节点直接相连的连接支路的导纳、变化量矩阵中该节点号所在行上的各个元素作相加运算得到总导纳；第二参数确定子单元，用于取总导纳的倒数作为增加的发电机的电抗参数。

在一个实施例中，矩阵确定单元包括：节点数确定子单元，用于确定边界区域中节点的个数；计算子单元，用于在边界区域中节点的个数小于预定阈值的情况下，采用线性方程求解的方法计算变化量矩阵。在一个具体实施中，上述预定阈值可以取值为6。

在另外一个实施例中，还提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。

在另外一个实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。

从以上的描述中，可以看出，本发明实施例实现了如下技术效果：将电网***中需要分析计算短路电流水平的地区划分为研究区域，然后将与研究区域存在直接联络的地区划分为边界区域，将除了研究区域和边界区域之外的地区划分为外部区域，然后将该电网***等值简化为仅包含研究区域和等值后的边界区域的电网***，最后通过等值后的电网***分析计算研究区域的短路电流水平，因为等值简化后的电网***中不再存在外部区域，因此在分析计算短路电流水平时所需的数据量将明显减少。通过上述方式有效解决了现有技术中难以在保证短路电流计算精度的同时，减少短路电流分析时的数据量的技术问题，达到了在保证短路电流计算精度的基础上，减少短路电流分析时的数据量和计算量的技术效果。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地区电网短路电流分析方法，其特征在于，包括：

对电网***进行区域划分：将需要分析计算短路电流水平的地区划分为研究区域，将与研究区域存在直接联络的地区划分为边界区域，将除研究区域和边界区域以外的地区划分为外部区域；

按照外部区域、边界区域和研究区域的顺序构建电网***的节点导纳矩阵；

利用高斯消元法消去节点导纳矩阵中外部区域的部分，形成仅保留边界区域和研究区域的等值后节点导纳矩阵；

确定等值后节点导纳矩阵中边界区域对应的矩阵元素的变化量矩阵；

根据所述变化量矩阵确定等值后的边界区域中增加的发电机、增加的连接支路，以及增加的发电机的电抗参数和增加的连接支路的电抗参数；

根据确定出的增加的发电机、增加的连接支路，增加的发电机的电抗参数、以及增加的连接支路的电抗参数进行网络重构形成等值后的电网***；

根据等值后的电网***，分析计算研究区域的短路电流水平。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述变化量矩阵确定等值后的边界区域中增加的连接支路的电抗参数，包括：

确定增加的连接支路两端的节点号；

取变化量矩阵中与两端的节点号对应的元素的负倒数，作为增加的连接支路的电抗参数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述变化量矩阵确定等值后的边界区域中增加的发电机的电抗参数，包括：

确定与增加的发电机相连的节点的节点号；

将外部区域中与该节点号的节点直接相连的连接支路的导纳、变化量矩阵中该节点号所在行上的各个元素作相加运算得到总导纳；

取总导纳的倒数作为增加的发电机的电抗参数。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定等值后节点导纳矩阵中边界区域对应的矩阵元素的变化量矩阵，包括：

确定边界区域中节点的个数；

在边界区域中节点的个数小于预定阈值的情况下，采用线性方程求解的方法计算变化量矩阵。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预定阈值为6。

6.一种地区电网短路电流分析装置，其特征在于，包括：

区域划分模块，用于对电网***进行区域划分：将需要分析计算短路电流水平的地区划分为研究区域，将与研究区域存在直接联络的地区划分为边界区域，将除研究区域和边界区域以外的地区划分为外部区域；

构建单元，用于按照外部区域、边界区域和研究区域的顺序构建电网***的节点导纳矩阵；

简化单元，用于利用高斯消元法消去节点导纳矩阵中外部区域的部分，形成仅保留边界区域和研究区域的等值后节点导纳矩阵；

矩阵确定单元，用于确定等值后节点导纳矩阵中边界区域对应的矩阵元素的变化量矩阵；

参数确定单元，用于根据所述变化量矩阵确定等值后的边界区域中增加的发电机、增加的连接支路，以及增加的发电机的电抗参数和增加的连接支路的电抗参数；

重构单元，用于根据增加的发电机、增加的连接支路，增加的发电机的电抗参数、以及增加的连接支路的电抗参数进行网络重构形成等值后的电网***；

分析模块，用于根据等值后的电网***，分析计算研究区域的短路电流水平。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述参数确定单元包括：

第一节点号确定子单元，用于确定增加的连接支路两端的节点号；

第一参数确定子单元，用于取变化量矩阵中与两端的节点号对应的元素的负倒数，作为增加的连接支路的电抗参数。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述参数确定单元包括：

第二节点号确定子单元，用于确定与增加的发电机相连的节点的节点号；

累加单元，用于将外部区域中与该节点号的节点直接相连的连接支路的导纳、变化量矩阵中该节点号所在行上的各个元素作相加运算得到总导纳；

第二参数确定子单元，用于取总导纳的倒数作为增加的发电机的电抗参数。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述矩阵确定单元包括：

节点数确定子单元，用于确定边界区域中节点的个数；

计算子单元，用于在边界区域中节点的个数小于预定阈值的情况下，采用线性方程求解的方法计算变化量矩阵。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述预定阈值为6。