电力系统短路故障数值仿真新策略——dqo坐标系方法

"本文介绍了电力系统短路故障数值仿真的新方法，主要涉及电力系统、短路故障、仿真和计算方法。新方法以dqo坐标系分析三相对称部分，通过在d、q、o轴上注入等值电流源来模拟各种故障情况。文章详细阐述了在不同故障条件下的等值电流源计算公式，并通过实例验证了新方法的正确性。相较于传统的EMTP仿真程序，新方法简化了网络方程的建立，减少了计算量和占用的计算时间。文中还对比了克拉克变换和派克变换在处理不对称短路故障时的优缺点，强调了新方法在解耦计算上的优势，即三轴等值网络间的独立性，这使得建立网络方程更为简便，计算效率显著提高。" 电力系统短路故障的数值仿真是一项重要的研究领域，因为它直接影响到电力系统的稳定运行和继电保护策略的设计。传统的仿真方法，如EMTP（Electromagnetic Transient Program），虽然灵活，但在处理相间电磁耦合时，网络方程的建立复杂，计算量大。为了解决这个问题，研究者们提出了各种解耦坐标变换方法。 克拉克变换是一种常用于处理电力系统不对称问题的坐标变换，它可以将三相系统转换为αβο坐标系，以利用系统的对称性简化计算。然而，在不对称短路故障情况下，即使进行了克拉克变换，故障节点处的αβο三模网络仍然存在耦合，需要联立求解，这并未完全减少计算量。 新提出的仿真方法引入了派克变换和dqo坐标系。dqo坐标系是基于同步发电机的旋转坐标系统，对于无故障的三相对称部分，可以更直观地描述电力系统的动态行为。在发生短路故障时，新方法在d、q、o三轴的等值网络中注入等值电流源，模拟各种对称和不对称故障。由于三轴等值网络在新方法中是完全解耦的，因此能够独立建立网络方程，极大地减少了计算量，提高了仿真效率。 这种方法对于理解和优化电力系统中的继电保护策略至关重要，因为它提供了快速而准确的故障模拟结果。此外，这种新方法的适用范围不仅限于对称故障，还包括各种不对称故障，如单相接地、相间短路、两相接地短路和三相短路。通过实例验证，新方法已被证明是有效的，有助于进一步提升电力系统故障分析和防护的能力。 电力系统短路故障数值仿真的新方法通过优化坐标变换和等值电流源的注入，实现了对故障的高效模拟，降低了计算复杂性，对电力系统的稳定性和安全运行具有积极意义。未来的研究可能会进一步探索这种方法在更大规模电力系统中的应用以及与其他先进技术的集成，以提高仿真精度和实时性。