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申请/专利权人：中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司

摘要：本发明公开了一种确定变电站系统短路电流的系统。该系统包括初始电气参数提供模块，用于提供变电站系统的初始电气参数；数据预处理模块，用于对初始电气参数进行预处理，计算标准折算值；矩阵计算模块，用于对标准折算值进行矩阵化处理，从而得到导纳矩阵；误差系数计算模块，用于计算变电站系统的电压系数，并结合导纳矩阵计算短路电流；以及结果导出模块，用于将短路电流计算结果导出，可视化地呈现计算结果。本发明还公开了一种确定变电站系统短路电流的方法。本发明的系统和方法在考虑不同的计算原则下，均能便捷、快速、准确的进行远景短路电流展望和工程短路电流计算。

主权项：1.一种为了电网设备选型而确定变电站短路电流的系统，其特征在于，所述系统包括初始电气参数提供模块，用于提供变电站系统的初始电气参数；所述初始电气参数包括主变台数、电网额定电压、标称电压、容量、实际抽头电压、主变阻抗以及高中压侧系统侧短路电流；数据预处理模块，用于从所述初始电气参数提供模块获取所述初始电气参数，并对所述初始电气参数进行预处理，计算标准折算值；所述标准折算值包括主变阻抗标幺值、高中压侧系统阻抗标幺值以及低压侧串抗标幺值、非标准变比折算系数；矩阵计算模块，用于对所述数据预处理模块的标准折算值进行矩阵化处理，从而得到导纳矩阵Y；误差系数计算模块，用于计算所述变电站系统的电压系数，并结合所述导纳矩阵计算短路电流；以及结果导出模块，用于将所述误差系数计算模块的所述短路电流计算结果导出，可视化地呈现计算结果；其中，所述初始电气参数提供模块与所述数据预处理模块连接，所述数据预处理模块与所述矩阵计算模块连接，所述误差系数计算模块与所述矩阵计算模块以及所述结果导出模块连接；所述导纳矩阵Y中各个元素Yij的定义如下： 其中，i，j＝1～2N+2；N为变压器台数；xs1为高压侧系统阻抗标幺值；xs2为中压侧系统阻抗标幺值；xcn*为低压侧串抗标幺值；x1n*，x2n*，x3n*为主变阻抗标幺值；k1n，k2n，k3n为非标准变比折算系数；n＝1～N+2。

全文数据：一种确定变电站系统短路电流的系统及方法技术领域本发明涉及电网技术领域，更具体地涉及一种确定变电站系统短路电流的系统及方法。背景技术电网规模的发展已阶段性趋于饱和，输变电工程的重心逐渐由“新建”转向“增容”、“扩建”、“改造”等，这意味着电网工程将发生过渡期间复杂化、工程数量增加、工程建设周期缩短等变化，这对系统计算的准确性、专业性、通用性及计算效率将面临更高的要求。短路电流计算作为电网设备选型的核心依据，在实际工程和电网规划中均具备重要意义。为提高工程工作效率，如何考虑不同的计算原则，便捷准确的进行远景短路电流水平展望和快速短路电流计算是需要系统设计工作者进一步改善的问题。现有的实现方案要么其结果的正确性建立在对电网详细、复杂、准确建模的基础上，而在不同计算原则下，进行远景特定的短路电流水平展望和工程中的快速短路电流计算时，利用专业软件则略显冗余和繁琐；要么只能进行简化的计算，交互性和精确性较差，且面对不同计算边界条件，其通用性存在较大缺陷，也导致效率低下。因此，本领域急需开发一种新的快速确定变电站系统短路电流的系统及方法。发明内容本发明的目的是提供一种快速准确地确定变电站系统短路电流的系统及方法。在本发明的第一方面，本发明提供了一种确定变电站系统短路电流的系统。所述系统包括：初始电气参数提供模块，用于提供变电站系统的初始电气参数；数据预处理模块，用于从所述初始电气参数提供模块获取所述初始电气参数，并对所述初始电气参数进行预处理，计算标准折算值；矩阵计算模块，用于对所述数据预处理模块的标准折算值进行矩阵化处理，从而得到导纳矩阵；误差系数计算模块，用于计算所述变电站系统的电压系数，并结合所述导纳矩阵计算短路电流，以及结果导出模块，用于将所述误差系数计算模块的所述短路电流计算结果导出，可视化地呈现计算结果；其中，所述初始电气参数提供模块与所述数据预处理模块连接，所述数据预处理模块与所述矩阵计算模块连接，所述误差系数计算模块与所述矩阵计算模块以及所述结果导出模块连接。在另一优选例中，所述系统还包括控制系统。在另一优选例中，所述控制系统与变电站系统连接。在另一优选例中，所述控制系统与所述结果导出模块连接。在另一优选例中，所述初始电气参数提供模块与变电站系统连接。在另一优选例中，所述初始电气参数提供模块还包括数据手动输入模块。在另一优选例中，所述系统还包括结果显示模块。在另一优选例中，所述结果显示模块为显示器。在另一优选例中，所述结果导出模块与结果显示模块连接。在本发明的第二方面，本发明提供了一种确定变电站系统短路电流的方法。所述方法包括以下步骤：a提供一变电站系统，获取所述系统的初始电气参数；所述初始电气参数包括主变台数、电网额定电压、标称电压、容量、实际抽头电压、主变阻抗以及高中压侧系统侧短路电流；b对所述初始电气参数进行预处理，计算标准折算值；c对所述标准折算值进行矩阵化处理，获得N台变压器并列的导纳矩阵Y；d由所述初始电气参数计算所述变电站系统的电压系数；以及e由所述导纳矩阵Y及所述电压系数计算出所述变电站系统的短路电流结果。所述标准折算值包括：主变阻抗标幺值、高、中压侧系统阻抗标幺值以及低压侧串抗标幺值。在另一优选例中，所述标准折算值还包括非标准变比折算系数。所述导纳矩阵Y中各个元素Yij的定义如下：其中，i，j＝1～2N+2；N为变压器台数；xs1为高压侧系统阻抗标幺值；xs2为中压侧系统阻抗标幺值；xcn*为低压侧串抗标幺值；x1n*，x2n*，x3n*为主变阻抗标幺值；k1n，k2n，k3n为非标准变比折算系数；n＝1～N+2。所述短路电流结果由In表示：其中，ku1，ku2，ku3为各测电压系数；n＝1～N+2。当所述电压系数为零时，短路电流的计算电压为额定电压；当所述电压系数不为零时，短路电流的计算电压＝电压系数×标称电压。应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文如实施例中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。附图说明图1为本发明的确定变电站系统短路电流的系统结构示意图。具体实施方式本发明人经过广泛而深入的研究，首次开发了一种确定变电站系统短路电流的系统和方法。该方法旨在考虑不同的计算原则，便捷的进行电网远景短路电流水平展望和快速的进行短路电流计算，不仅可以为工程中设备选型提供依据，而且可以针对不同地区电网未来短路电流水平发展，配合宏观电网规划，提供设备选型引导。在大电网中，关注某个变电站的短路电流水平，可将变电站之外的电网进行系统等值，从而简化计算模型。对于由常见的三绕组变压器组成变电站，高压侧系统等值阻抗为xs1，中压侧系统等值阻抗为xs2，每台主变高压侧、中压侧、低压侧的等效阻抗分别为x1i，x2i，x3i，以此模型作为基础，即可进行电网变电站的短路电流水平计算。同时在确定变电站系统短路电流时，为提高准确性和使用性，特点情况下需要考虑以下原则：考虑制造误差：变压器在实际生产过程中阻抗会存在误差，一般来说在-10％～﹢10％之间，因此，变压器阻抗的制造误差会对变电站的短路电流水平产生影响；考虑非标准变比：当变压器的抽头额定电压和电网额定电压不一致、或调压分接头位置根据需要调节后，考虑非标准变比与否会对对变电站的短路电流水平产生影响。在此基础上完成了本发明。术语如本文所用，术语“短路电流”指电力系统在运行中，相与相之间或相与地之间发生非正常连接时流过的电流，其值远远大于额定电流。如本文所用，术语“非标准变比”指当变压器的抽头额定电压和电网额定电压不一致、或调压分接头位置根据需要调节后，变压器的实际变比和电网各侧额定电压之比不同时，产生非标准变比。本发明的主要优点包括：a本发明的确定变电站系统短路电流的系统和方法，在考虑不同的计算原则下，均能便捷、快速、准确的进行远景短路电流展望和工程短路电流计算；b本发明的确定变电站系统短路电流的方法，具有良好的通用性、可拓展性及智能性；c本发明的确定变电站系统短路电流的方法，建模方便，计算效率高。确定短路电流需提供的初始电气参数包括：主变台数、电网额定电压、标称电压、各主变参数容量、实际抽头电压、主变阻抗等、高中压侧系统侧短路电流、阻抗制造误差等；输出内容包括：变电站各电压等级的短路电流。同时，为提高短路电流计算准确性和适用性，可考虑阻抗制造误差和非标准变比。根据不同的输入数据计算主变阻抗标幺值只经过容量折算且计及阻抗误差，高、中侧系统阻抗标幺值，低压侧串抗标幺值，非标准变比折算系数以及电压系数；在此基础上进行矩阵化，形成N台变压器并列的导纳矩阵Y。Y矩阵的定义如下：其中，i，j＝1～2N+2。根据Y矩阵及电压系数计算中最新短路电流结果。结果如下：其中，n＝1～N+2。计算结果包含每台主变的调压侧的电压档位、电压值和环流。本发明的确定变电站系统短路电流的系统设置有结果导出模块，可将输出结果导出至excel便于直接复制使用。本发明的确定变电站系统短路电流的系统还设置有结果显示模块，计算结构可直接显示在结果显示模块上。下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。实施例1如图1所示，本发明的确定变电站系统短路电流的系统包括：初始电气参数提供模块，用于提供变电站系统的初始电气参数；数据预处理模块，用于从所述初始电气参数提供模块获取所述初始电气参数，并对所述初始电气参数进行预处理，计算标准折算值；矩阵计算模块，用于对所述数据预处理模块的标准折算值进行矩阵化处理，从而得到导纳矩阵；误差系数计算模块，用于计算所述变电站系统的电压系数，并结合所述导纳矩阵计算短路电流，以及结果导出模块，用于将所述误差系数计算模块的所述短路电流计算结果导出，可视化地呈现计算结果；其中，所述初始电气参数提供模块与所述数据预处理模块连接，所述数据预处理模块与所述矩阵计算模块连接，所述误差系数计算模块与所述矩阵计算模块以及所述结果导出模块连接。该系统考虑了阻抗制造误差、非标准变比以及低压侧限抗数据，具备更高的准确性和适用性。实施例2工程可行性研究—阻抗选型某地区某500kV变电站现状四台主变，其中#1、#2主变容量为750MVA；#3、#4主变容量为1000MVA，本工程计划将#1、#2主变改造为2×1200MVA，各主变参数如下：#1、#2主变：高中高低中低阻抗为14％；#3、#4主变：高中阻抗为16％；本工程更换主变高中阻抗选取的重要因素之一为该站短路电流水平，根据电网规划，两年内网架变化较小，短路电流水平相近。因此，为满足工程方案的远景适应性，需对远景短路电流水平进行展望，展望该变电站500kV母线短路电流达到60kA，对该站220kV母线短路电流进行计算，同时根据该变电站所在220kV分区装机规模，主变中压侧系统提供的短路电流按7.5kA估算。利用本发明的方法对不同高中阻抗的短路电流进行计算，考虑非标准变比，结果如表1，根据计算结果，本工程更换主变高中阻抗选择22％，若该站远景规模4×1200MVA，则可将220kV侧短路电流控制在48kA以下；若该站远景规模2×1200+2×1000MVA，则可将220kV侧短路电流控制在48kA以下，综合考虑电网发展不确定性和远景适应性，建议本工程更换主变高中阻抗选取22％。表1某站远景三相短路电流单位kA实施例3某地区1000MVA主变低压侧短路电流研究及阻抗选取建议随着电网网架结构日益紧密、电源增多，引起电网的短路电流水平升高，1000MVA变压器作为电网的重要组成部分，其阻抗选型对电网短路电流水平、网架规划均会产生影响。目前1000MVA主变常见的典型设计阻抗有两组：18％58％38％和20％62％40％，利用本发明的方法，考虑电网的逐步发展，将高压侧、中压侧短路电流水平调节至远景60kA、48kA的水平，在不同的计算原则下记录低压侧短路电流水平，如表2所示。根据计算结果，可以看出，20％62％40％的主变，在高压侧、中压侧远景短路电流水平均达到较高的水平的前提下，考虑不同计算原则，低压侧最大短路电流仍不会超过40kA，因此，为满足地区电网远景发展、设备选型的统一，建议新建1000MVA主变的阻抗按20％62％40％考虑。表2不同的计算原则下低压侧短路电流水平单位kA综上，通过计算，本发明的方法相比现有技术的方法，计算结果更为准确，其计算过程更为精简高效，其在实际工程中对于各类系统方案设计、决策具有良好的指导意义。在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

权利要求：1.一种确定变电站系统短路电流的系统，其特征在于，所述系统包括初始电气参数提供模块，用于提供变电站系统的初始电气参数；数据预处理模块，用于从所述初始电气参数提供模块获取所述初始电气参数，并对所述初始电气参数进行预处理，计算标准折算值；矩阵计算模块，用于对所述数据预处理模块的标准折算值进行矩阵化处理，从而得到导纳矩阵；误差系数计算模块，用于计算所述变电站系统的电压系数，并结合所述导纳矩阵计算短路电流；以及结果导出模块，用于将所述误差系数计算模块的所述短路电流计算结果导出，可视化地呈现计算结果；其中，所述初始电气参数提供模块与所述数据预处理模块连接，所述数据预处理模块与所述矩阵计算模块连接，所述误差系数计算模块与所述矩阵计算模块以及所述结果导出模块连接。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括控制系统；优选地，所述控制系统与变电站系统连接；优选地，所述控制系统与所述结果导出模块连接；优选地，所述初始电气参数提供模块与变电站系统连接。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述初始电气参数提供模块还包括数据手动输入模块；优选地，所述系统还包括结果显示模块；优选地，所述结果显示模块为显示器；优选地，所述结果导出模块与结果显示模块连接。4.一种确定变电站系统短路电流的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：a提供一变电站系统，获取所述系统的初始电气参数；所述初始电气参数包括主变台数、电网额定电压、标称电压、容量、实际抽头电压、主变阻抗以及高中压侧系统侧短路电流；b对所述初始电气参数进行预处理，计算标准折算值；c对所述标准折算值进行矩阵化处理，获得N台变压器并列的导纳矩阵Y；d由所述初始电气参数计算所述变电站系统的电压系数；以及e由所述导纳矩阵Y及所述电压系数计算出所述变电站系统的短路电流结果。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述标准折算值包括：主变阻抗标幺值、高、中压侧系统阻抗标幺值以及低压侧串抗标幺值。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述标准折算值还包括非标准变比折算系数。7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述导纳矩阵Y中各个元素Yij的定义如下：其中，i，j＝1～2N+2；N为变压器台数；xs1为高压侧系统阻抗标幺值；xs2为中压侧系统阻抗标幺值；xcn*为低压侧串抗标幺值；x1n*，x2n*，x3n*为主变阻抗标幺值；k1n，k2n，k3n为非标准变比折算系数；n＝1～N+2。8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述短路电流结果由In表示：其中，ku1，ku2，ku3为各测电压系数；n＝1～N+2。9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述电压系数为零时，短路电流的计算电压为额定电压。10.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述电压系数不为零时，短路电流的计算电压＝电压系数×标称电压。

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