章 燎

（酒泉鋼鐵（集團(tuán)）公司能源中心，甘肅嘉峪關(guān)735100）

電力系統(tǒng)短路電流計(jì)算的算法設(shè)計(jì)與研究

章 燎

（酒泉鋼鐵（集團(tuán)）公司能源中心，甘肅嘉峪關(guān)735100）

根據(jù)酒鋼集團(tuán)公司發(fā)電廠和電網(wǎng)的實(shí)際需要，開(kāi)發(fā)了一套短路電流計(jì)算軟件。詳細(xì)介紹了各序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成、考慮各種運(yùn)行方式及短路信息下節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的修正，應(yīng)用連續(xù)回代法求取各序節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣的方法，以及變結(jié)構(gòu)電網(wǎng)的處理方法。最后給出了實(shí)際算例，證明了本論文提出方法的正確性。

短路電流計(jì)算；節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣；變結(jié)構(gòu)支路

1 引言

短路電流計(jì)算在電力系統(tǒng)地設(shè)計(jì)、設(shè)備選型和繼電保護(hù)定值計(jì)算等方面應(yīng)用廣泛。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定問(wèn)題也越來(lái)越重要。如何依據(jù)現(xiàn)代電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求，開(kāi)發(fā)一套適合實(shí)際工程需要的短路電流計(jì)算軟件具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

短路電流計(jì)算大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：人工計(jì)算階段，早期程序計(jì)算階段，新興程序計(jì)算階段。20世紀(jì)70年代及以前，各地電網(wǎng)結(jié)構(gòu)還非常簡(jiǎn)單，短路電流計(jì)算通過(guò)人工實(shí)現(xiàn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在80年代末期，逐漸出現(xiàn)了基于DOS操作系統(tǒng)的短路電流計(jì)算軟件。進(jìn)入90年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)的發(fā)展，涌現(xiàn)了大量基于Windows圖形界面和面向?qū)ο蠹夹g(shù)的故障計(jì)算軟件。故障計(jì)算的算法，涵蓋了各種等級(jí)和形式的電網(wǎng)及簡(jiǎn)單/復(fù)雜故障，節(jié)點(diǎn)優(yōu)化編號(hào)技術(shù)和稀疏技術(shù)被廣泛應(yīng)用，在這種情況下，許多電力科學(xué)工作者相繼提出了一些適合配電網(wǎng)短路電流計(jì)算的方法。

2 短路電流計(jì)算軟件的設(shè)計(jì)

2.1 軟件設(shè)計(jì)目標(biāo)及開(kāi)發(fā)和運(yùn)行環(huán)境

根據(jù)酒泉鋼鐵（集團(tuán)）公司自備發(fā)電廠和電網(wǎng)的實(shí)際需要，開(kāi)發(fā)短路電流計(jì)算軟件的具體目標(biāo)為：（1）可視化，全圖形操作；（2）圖形與數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合；（3）通用性：要適于各類(lèi)不同的電網(wǎng)；（4）實(shí)用性：結(jié)合實(shí)際電網(wǎng)，計(jì)及互感線(xiàn)路對(duì)零序電流的影響，且能計(jì)算任意復(fù)雜故障；（5）實(shí)效性：應(yīng)盡可能簡(jiǎn)化程序，提高計(jì)算速率，滿(mǎn)足實(shí)際工程的需要。

軟件采用C#作為開(kāi)發(fā)工具，在WindowXp操作系統(tǒng)下運(yùn)行。C#具有面向?qū)ο笳Z(yǔ)言所應(yīng)有的基本特性：封裝、繼承和多態(tài)性。同時(shí)，它與Web緊密結(jié)合，可以用統(tǒng)一的方法來(lái)處理本地的和遠(yuǎn)程的C#對(duì)象，且C#組件能夠方便地轉(zhuǎn)為Web服務(wù)，并被其他平臺(tái)上的各種編程語(yǔ)言調(diào)用。數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQL數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2 軟件總體設(shè)計(jì)

依照系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，系統(tǒng)整體框架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總框圖

整個(gè)系統(tǒng)按功能劃分成四個(gè)模塊，即數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的建立、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D處理、短路電流計(jì)算和文檔管理。每一功能模塊可繼續(xù)進(jìn)行劃分，直到最小的單元模塊為止，這樣可保證系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)充性和通用性。

其中數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)位于服務(wù)器端，用于系統(tǒng)數(shù)據(jù)的建模，存儲(chǔ)和管理員級(jí)的維護(hù)，并支持?jǐn)?shù)據(jù)的多用戶(hù)和網(wǎng)絡(luò)共享，其他3個(gè)模塊集成為客戶(hù)端應(yīng)用程序，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D處理模塊用于處理交互式繪制電網(wǎng)接線(xiàn)圖；短路電流計(jì)算模塊面向一個(gè)故障計(jì)算過(guò)程完成核心任務(wù)；文檔管理模塊將以上各模塊有機(jī)結(jié)合在一起，響應(yīng)用戶(hù)請(qǐng)求的總調(diào)度和管理功能。客戶(hù)端應(yīng)用程序通過(guò)局域網(wǎng)向數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器請(qǐng)求數(shù)據(jù)并返回計(jì)算處理結(jié)果。其中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D處理目前已是一個(gè)獨(dú)立的研究領(lǐng)域，應(yīng)用較廣。短路電流計(jì)算軟件總體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

短路電流計(jì)算共包括如下幾部分：節(jié)點(diǎn)編號(hào)優(yōu)化、各序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成、按運(yùn)行方式和短路信息修正節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣、按保留節(jié)點(diǎn)和非保留節(jié)點(diǎn)對(duì)各序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣進(jìn)行行列變換，并用高斯消元法消去非保留節(jié)點(diǎn)，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)、連續(xù)回代法求各序節(jié)點(diǎn)阻抗陣、變結(jié)構(gòu)支路的處理、最后根據(jù)不同的短路情況計(jì)算對(duì)應(yīng)的短路電流與短路電壓。

其中，節(jié)點(diǎn)編號(hào)優(yōu)化、正負(fù)序、零序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成三個(gè)子模塊屬于原始數(shù)據(jù)處理部分，為后面的計(jì)算提供原始電網(wǎng)數(shù)據(jù)。用戶(hù)選擇運(yùn)行方式和短路信息后，各序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣要做相應(yīng)修正。

3 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成及修改

3.1 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成

圖2 短路電流計(jì)算軟件總體結(jié)構(gòu)圖

為了提高計(jì)算速度，導(dǎo)納陣的存儲(chǔ)采用鏈表存儲(chǔ)方式。具體方法如下：

Posi_Value——按行存儲(chǔ)正序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣中非零元素的導(dǎo)納值；

Posi_Row——按行存儲(chǔ)正序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣中非零元素的行標(biāo)；

Posi_Col——按行存儲(chǔ)正序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣中非零元素的列標(biāo)；

Posi_NA——每行非零元素的個(gè)數(shù)；

Posi_LINK——下一個(gè)非零元素在Posi_Value中的位置，對(duì)每行最后一個(gè)非零元素，該值置為0；

Posi_IA——存儲(chǔ)正序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣中每行第一個(gè)非零元素在Posi_Value中的位置。

3.1.1 正負(fù)序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成

正序支路阻抗陣的結(jié)構(gòu)與負(fù)序支路阻抗陣完全相同，因此正序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣的求法與負(fù)序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣也完全相同。本文使用支路掃描法形成正序和負(fù)序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣。經(jīng)過(guò)拓?fù)浞治龊蟮乃兄分挥袃蓚€(gè)端點(diǎn)或一個(gè)端點(diǎn)。對(duì)所有支路掃描一次就可以形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣。而不必形成支路阻抗陣，支路導(dǎo)納陣，也不必形成關(guān)聯(lián)矩陣，可大大提高計(jì)算速度。

3.1.2零序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成

當(dāng)發(fā)生接地短路時(shí)，零序網(wǎng)中會(huì)出現(xiàn)一些空節(jié)點(diǎn)，即不連接任何支路的節(jié)點(diǎn)。編寫(xiě)程序時(shí)，應(yīng)增加判別空節(jié)點(diǎn)的功能，避免運(yùn)算時(shí)出錯(cuò)。

為了確保發(fā)生接地短路時(shí)能快速求取零序電流，本軟件采用正常運(yùn)行時(shí)求初始零序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣，接地短路時(shí)對(duì)該節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣進(jìn)行修正的處理方式。本節(jié)主要介紹初始零序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣的形成方法。

（1）變壓器支路的處理

在讀取兩卷變壓器和三卷變壓器的時(shí)候，要考慮是否是零序終止支路。如兩卷變壓器為YN，d接線(xiàn)方式時(shí)，角接端節(jié)點(diǎn)即為零序中止節(jié)點(diǎn)。對(duì)于此種接線(xiàn)方式，△端節(jié)點(diǎn)的自導(dǎo)納用一非常小的實(shí)數(shù)代替，互導(dǎo)納為0；Y端節(jié)點(diǎn)的自導(dǎo)納為該變壓器支路導(dǎo)納，與△端節(jié)點(diǎn)間的互導(dǎo)納為0。讀取三卷變壓器的數(shù)據(jù)時(shí)，處理方法類(lèi)似。

（2）輸電線(xiàn)路的處理

為了處理方便，對(duì)于輸電線(xiàn)路的處理，總體上分為考慮互感和不考慮互感兩種情況，而開(kāi)始均按照無(wú)互感處理。對(duì)于考慮互感的情況，只需用互感信息對(duì)已形成的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)矩陣進(jìn)行修正即可。

（3）其他支路的處理

對(duì)于其他支路，如發(fā)電機(jī)和外系統(tǒng)支路，當(dāng)它在零序網(wǎng)中時(shí)，與在正序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣中的處理方法類(lèi)似；當(dāng)該支路確定不在零序網(wǎng)中時(shí)，如中性點(diǎn)不接地的發(fā)電機(jī)支路，將該節(jié)點(diǎn)的自導(dǎo)納用一非常小的實(shí)數(shù)代替，互導(dǎo)納為0。

當(dāng)掃描完所有支路后，應(yīng)對(duì)已存儲(chǔ)的零序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣中非零元素進(jìn)行重新排序。重新排序的原則與正序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣相同。當(dāng)發(fā)生接地短路時(shí)，只需從短路點(diǎn)開(kāi)始搜索對(duì)應(yīng)的零序網(wǎng)并對(duì)最初形成的零序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣進(jìn)行修正。此外，由于本套短路電流計(jì)算軟件最終是為滿(mǎn)足酒泉電廠繼電保護(hù)整定需要，為使計(jì)算出的短路電流最大，不計(jì)負(fù)荷影響。

3.2 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的修改

實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行中，需要考慮新建線(xiàn)路、檢修線(xiàn)路以及故障等情況下電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的調(diào)整，故需要按運(yùn)行方式的變化修改節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣。

由于實(shí)際電網(wǎng)中，運(yùn)行方式的改變有多種形式，為了方便表示，在運(yùn)行方式變化表中設(shè)置了一標(biāo)志位flag，表示不同的運(yùn)行信息。flag＝1~10分別代表十種情況：（1）追加非互感樹(shù)支，且為非接地支路；（2）追加非互感接地支路；（3）追加非互感連支；（4）切除非接地互感樹(shù)支或非互感連支；（5）切除非互感接地支路；（6）追加互感樹(shù)支；（7）追加互感連支；（8）完全切除互感樹(shù)支；（9）單端切除互感連支；（10）停電檢修互感連支。不同的操作信息對(duì)應(yīng)各自的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的修正方式，以正序網(wǎng)flag=2為例，其具體處理方法如下：

當(dāng)追加的非互感樹(shù)支為雙端支路，即flag=1時(shí)，若其非零端點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)號(hào)為i、j，數(shù)組Posi_Value、Posi_Row、Posi_Col的長(zhǎng)度t均增加3。令t=t+3，則相關(guān)數(shù)組處理如下：

當(dāng)掃描完運(yùn)行方式變化表后，對(duì)此過(guò)程中涉及到的所有節(jié)點(diǎn)，應(yīng)將各序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣中這些節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的非零元素按照的行、列坐標(biāo)的大小重新排序。重新排序的原則與前文相同。

3.3 短路信息的處理

短路位置性質(zhì)的不同會(huì)對(duì)各序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣產(chǎn)生影響。當(dāng)為母線(xiàn)短路時(shí)，節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣不必修正；當(dāng)為支路短路時(shí)，需在故障位置增設(shè)節(jié)點(diǎn)。無(wú)互感支路發(fā)生短路和零序網(wǎng)的處理方法較為簡(jiǎn)單，以下以互感支路的處理為例討論支路短路時(shí)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣的修正方法。

對(duì)于互感線(xiàn)路，由于它與其他線(xiàn)路間存在耦合關(guān)系，當(dāng)發(fā)生支路故障時(shí)，新增節(jié)點(diǎn)與屬于該互感組的其他線(xiàn)路的節(jié)點(diǎn)之間存在耦合導(dǎo)納。所以，處理互感線(xiàn)路故障時(shí)，既需要象無(wú)互感線(xiàn)路一樣將故障線(xiàn)路的零序阻抗按比例分解到故障新增節(jié)點(diǎn)兩側(cè)的線(xiàn)路上去，也需要將互感參數(shù)按比例分解，并且要保持正確的互感范圍關(guān)系，以保證對(duì)多重復(fù)雜故障的正確處理。

考慮任意重互感組和任意復(fù)雜部分互感結(jié)構(gòu)的情況，設(shè)互感線(xiàn)路的重?cái)?shù)為k，線(xiàn)路Li（兩端節(jié)點(diǎn)為Pi、Qi）的bi%~ei%段與線(xiàn)路Lj（兩端節(jié)點(diǎn)為Pj、Qj）的bj%~ej%段存在互感zmij，其中，bi，ei，bj，ej∈[0，100]，ei>bi，ej>bj，i，j∈[1，k]。設(shè)線(xiàn)路Li上的fi%位置發(fā)生短路故障，新增節(jié)點(diǎn)為ri，則zmij的分解規(guī)則為：

（1）如果bi

（2）如果fi燮bi，如圖3（b）所示。則線(xiàn)路piri與線(xiàn)路Lj不存在互感，線(xiàn)路riqi的[100（bi-fi）/（100-fi）]%~ [100（ei-fi）/（100-fi）]段與線(xiàn)路Lj的bj%~ej%位置存在互感zmij；

（3）如果fi叟ei，如圖3（c）所示。piri的（100bi/fi）% ~（100ei/fi）%位置與線(xiàn)路Lj的bj%~ej%段存在互感zmij，線(xiàn)路riqi與Lj不存在互感。

圖3 互感線(xiàn)路上發(fā)生支路短路對(duì)應(yīng)的三種情況

對(duì)于互感線(xiàn)路組內(nèi)多處故障，甚至是一條線(xiàn)路上多處故障的情況，均可按照以上規(guī)則對(duì)每一故障及其新增節(jié)點(diǎn)依次處理，每處理一個(gè)新增節(jié)點(diǎn)，互感組的重?cái)?shù)增加一重，后續(xù)新增節(jié)點(diǎn)的處理針對(duì)重?cái)?shù)增加后的互感線(xiàn)路組進(jìn)行。其中對(duì)于一條互感線(xiàn)路內(nèi)多處故障的情況，后處理的故障應(yīng)根據(jù)先處理的故障產(chǎn)生的新線(xiàn)路進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

4 變結(jié)構(gòu)支路的處理

全網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣形成之后，為了進(jìn)一步提高計(jì)算效率，采用高斯消元法消去非保留節(jié)點(diǎn)，達(dá)到簡(jiǎn)化電網(wǎng)的目的。其中的保留節(jié)點(diǎn)包括：發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，用戶(hù)選擇的觀察節(jié)點(diǎn)，以及發(fā)生支路短路時(shí)的新增節(jié)點(diǎn)，短路點(diǎn)在最后。對(duì)各序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣進(jìn)行三角分解后，進(jìn)行連續(xù)回代計(jì)算，即可求得各序的節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣。

各序節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣求出之后，即可根據(jù)需要建立變結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)而求取故障點(diǎn)及任意節(jié)點(diǎn)或支路對(duì)應(yīng)的短路電流或短路電壓。

圖4 變結(jié)構(gòu)支路短路電流

在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整定和電氣設(shè)備的選擇計(jì)算中，經(jīng)常需要求出在各種運(yùn)行方式條件下，設(shè)備元件兩側(cè)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)設(shè)備的起始次暫態(tài)電流，計(jì)算工作量很大，通常需要采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析計(jì)算。如圖4所示，若對(duì)斷路器QF的保護(hù)進(jìn)行整定時(shí)，需要知道它兩側(cè)短路(即d1和d2處)時(shí)，流過(guò)QF的短路電流。顯然，當(dāng)d1處短路時(shí)，通過(guò)QF的電流是Id1，是由電源G2、G3提供的；而在d2處短路時(shí)，通過(guò)QF的電流Id2是由電源G1提供的。若采用傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)故障分析方法，在d1和d2處發(fā)生短路時(shí)，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型都是一樣的，計(jì)算得到的結(jié)果是注入短路點(diǎn)的總電流，不能直接區(qū)分出來(lái)。為了解決這一問(wèn)題，提出了一種變結(jié)構(gòu)短路電流計(jì)算方法，該方法通過(guò)改變短路點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，求出不同類(lèi)型的故障下，流過(guò)設(shè)備兩側(cè)的短路電流，使電氣設(shè)備的選擇和繼電保護(hù)的整定計(jì)算實(shí)現(xiàn)更容易，同時(shí)，還能考慮各種不同的運(yùn)行方式的影響。

由于本套短路電流電流計(jì)算軟件最終是為繼電保護(hù)整定計(jì)算做準(zhǔn)備，因而有必要考慮這種變結(jié)構(gòu)支路的處理方法。

圖5 變結(jié)構(gòu)支路短路電流

如圖5所示，在有源網(wǎng)絡(luò)N中，有一條支路（i，j），其阻抗為Zij，該支路阻抗取值有下列兩種情況：

當(dāng)Zij=0時(shí)，節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j合成一個(gè)節(jié)點(diǎn)；當(dāng)Zij=∞時(shí)，節(jié)點(diǎn)i與j為2個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)，這樣一條支路稱(chēng)為變結(jié)構(gòu)支路。由此可見(jiàn)，變結(jié)構(gòu)支路的物理意義主要是模擬流過(guò)短路電流的電氣設(shè)備，例如斷路器。其變結(jié)構(gòu)支路阻抗的變化作用，一方而用來(lái)在電力系統(tǒng)中發(fā)生各種短路故障時(shí)，求流過(guò)變結(jié)構(gòu)支路上的短路電流；另一方而用來(lái)模擬電力系統(tǒng)設(shè)備元件(如斷路器)的投入和退出兩種運(yùn)行狀態(tài)。

當(dāng)Zij=0時(shí)，節(jié)點(diǎn)i，j合成一個(gè)短路計(jì)算點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)i處（k1）設(shè)置短路計(jì)算點(diǎn)，就相當(dāng)于在母線(xiàn)上短路（k），設(shè)其短路電流為Ik，它是注入短路點(diǎn)的總電流，實(shí)際上通過(guò)變結(jié)構(gòu)支路的短路電流是Ij，由于Zij=0，在i點(diǎn)短路又相當(dāng)于在節(jié)點(diǎn)j處（k2）短路，此時(shí)通過(guò)變結(jié)構(gòu)支路的電流為Ii，不能區(qū)分流過(guò)斷路器的電流。

現(xiàn)在的關(guān)鍵問(wèn)題是：在母線(xiàn)上發(fā)生各種簡(jiǎn)單短路故障時(shí)，如何將其短路電流等值轉(zhuǎn)換到變結(jié)構(gòu)支路兩側(cè)，即怎樣求出流過(guò)變結(jié)構(gòu)支路上短路電流Ii和Ij，且要滿(mǎn)足Ik=Ii+Ij。

下面采用序分量分析法，建立計(jì)算流過(guò)變結(jié)構(gòu)支路短路電流的通用數(shù)學(xué)模型。

5 算例分析

按照上面介紹的方法，用C#語(yǔ)言編寫(xiě)了計(jì)算程序，并給出了計(jì)算實(shí)例。以圖6所示系統(tǒng)為例，參數(shù)為Sb=100 MVA下的標(biāo)幺值，圖中分子上的數(shù)字為正序電抗，分母上的數(shù)字為零序電抗，其中T1為YN，d接線(xiàn)，T2為YN，yn接線(xiàn)。現(xiàn)計(jì)算在序坐標(biāo)下當(dāng)線(xiàn)路B-E切除后，B-C線(xiàn)路上距B母線(xiàn)α=0.5百分點(diǎn)處發(fā)生單相接地短路時(shí)，節(jié)點(diǎn)B、C的電壓和故障線(xiàn)路B-C的電流（Ea=Ed=1.0∠0°）。

圖6 算例系統(tǒng)接線(xiàn)圖

計(jì)算結(jié)果如表1所示：

表1 短路電流計(jì)算結(jié)果

與手工計(jì)算結(jié)果完全一致，說(shuō)明本論文提出的短路電流計(jì)算方法正確可行。

6 結(jié)論

根據(jù)酒泉鋼鐵（集團(tuán)）公司發(fā)電廠和電網(wǎng)的實(shí)際需要，開(kāi)發(fā)一套短路電流計(jì)算軟件。短路電流計(jì)算算法的設(shè)計(jì)包括如下幾部分：

（1）采用支路掃描法形成初始正負(fù)序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，用分塊法形成零序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；

（2）充分考慮了各種可能的運(yùn)行方式下，各序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的修正方法；

（3）給出了當(dāng)發(fā)生接地短路故障時(shí)，零序網(wǎng)的搜索方法，并介紹了根據(jù)判斷出的空節(jié)點(diǎn)修正初始零序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的方法；

（4）詳細(xì)分析了當(dāng)發(fā)生支路短路時(shí)，各序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的修正方法，重點(diǎn)介紹了對(duì)互感線(xiàn)路的處理；

（5）求得各序節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣后，用高斯消元法消去非保留節(jié)點(diǎn)，化簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)，并用連續(xù)回代法求取各序節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣；

（6）當(dāng)需要求取某些設(shè)備（如斷路器）兩端的短路電流時(shí)，介紹了一種簡(jiǎn)單的處理方法——變結(jié)構(gòu)支路法，并給出了計(jì)算機(jī)求取步驟。

該軟件適用于任意結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)，具有較強(qiáng)的通用性及實(shí)用性。

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Design and Study on the Arithmetic of Short Circuit Current Calculation in Power Systems

ZHANG Liao
(The Energy Center of Jiuquan Iron and Steel Co.,Group,Jiayuguan,Gansu 735100,China)

To meet the practical need of Jiuquan Steel’s self-supply power plant,a calculation software for short circuit current was developed.This paper mainly demonstrates the calculation of short circuit current system,introduces in detail the formation of node admittance matrix of each sequence with consideration to the changes under different operation modes and short circuit information,the method of obtaining node impedance matrix for each sequence by applying continuous substitution and the treatment methods for variable structure power networks.Finally,an example of calculation was provided to show the validity of the method.

short circuit calculation;node admittance matrix;node impedance matrix; variable structure branch

TM76

A

1006-6764(2014)11-0006-05

2014－09－28

章燎（1965－），男，工程師，長(zhǎng)期從事發(fā)電廠及電力系統(tǒng)技術(shù)研究及管理工作。