基于PSS／E考虑动态负荷的短路电流计算方法

图 １ Ｉ Ｅ ９系统 的网络结构 ＥＥ
３ 考 虑 动 态 负 荷 的 Ｐ Ｓ Ｅ建 模 Ｓ／
在 Ｐ Ｓ Ｅ软件 中搭建 动态负荷模 型的具体 Ｓ／ 步骤 如下． （） １ 根据需要分出一定 比例的负荷作为动态
负 荷 （ ６ ％静 态 负荷 ＋ ０ 动态 负荷 ） 静态 负 如 ０ ４％ ，
Ｃ ＡＯ ｅ Ｗ ｉ ，ＧＥ Ｊｎ — ａ ｉｇｔ ｎ ，ＤＩ Ｚ ｉｇ ｎ ＨＥ ｉ ＮＧ ｈ —ａ ｇ ，Ｚ ＮＧ ｈ ｎ ＨＡＮＧ Ｘｉｚ ｕ Ｓ ｅ ｇ ，Ｚ ．ｈ 。
（ ． ｃｏｌｆＥｅｔｃＰ ｗ ｒ ｎ ｕ ｍ ｔ ｎＥ ｇｎｅｉ ， ｈ ｎｈ ｉ ｎ ｅ ｉ １ Ｓｈｏ ｏ ｌ ｒ ｏ ｅ ｄＡ ｔ ａｉ ｎｉｅｒ ｇ Ｓ ａ ｇ ａ Ｕ ｉ ｒｔ ｏ ｃｉ ａ ｏ ｏ ｎ ｖ ｓｙ ｆ
（ ） Ｐ 和无功功率 （ ） Ｑ 为正值 ， 默认为发 电 则
曹
炜， ： 等 基于 Ｐ Ｓ Ｅ考 虑动态负荷的短路 电流计算方法 Ｓ／
４７ ５
机． 因而对于电动机 ， 电机卡中的有功功率和无 其
功功 率均 设 为负值 ． （ ） 力 系 统 中负 荷 所 在 的 节 点 大 多 为 Ｐ ３电 Ｑ 节点 ， 由于 Ｐ Ｓ Ｅ 软 件 在 潮 流 计 算 时 对 连 在 但 Ｓ／ Ｐ Ｑ节 点 上 的 电机 （ 电机 、 动机 ） 予 考 虑 ， 发 电 不 即
（． １ 上海电力学院 电力与 自动化工程学 院 ， 上海
摘
要 ：提 出了基 于 Ｐ Ｓ Ｅ考虑动态负荷 的短路 电流计算方法 ， Ｓ／ 其潮流 与短路 电流 的计算结果 表明 ： 当短路
残压较低时 ， 表明短路点与动态负荷 的电气距 离较 近 ， 时电动机 的反馈 电流较大 ； 此 当残压较高 时 ， 电动机 的 反馈 电流可 以忽 略．
进行 常规 短路 电流计 算 时将 负荷等 效视 为静 态模 型． 了考 虑负荷 的动态 特性 ， 为 在对 负荷 建模 时需
要采 用 电机 的次暂 态模 型 ， 用 次暂 态 电 势 和 即
ＧＮ Ｅ 上 ， 荷 Ｌ ｍ 一Ｌ ｍ 分 别 连 在 母 线 负 ｕｐ ｕｐ Ｂ ｓ ，ｕ２Ｂ ｓ ｕＡＢ ｓ，ｕＢ和 Ｂ ｓ ， 荷 Ｌ ｍ Ｉ ｕ ４ ｕｃ上 负 ｕ ｐ ～Ｌ ｍｐ 均 为静态 负荷 ， 网络结 构见 图 １ 其 ．
荷仍然填 在负荷 卡 （ ｏｄ ） 动态 负荷 （ Ｌａｓ 上， 电动 机 ） 再 填 到 负 荷 卡 上 ， 是 填 到 电 机 卡 不 而
（ ａｈｎ ｓ 上． Ｍ ｃ ｉｅ）
（ ）Ｓ ／ ２ Ｐ ＳＥ软件 在 编程 时 对 电机 卡 采 用发 电 机 惯 例设置 正 方 向 ， 如果 电机 卡 中的 有 功 功率 即
表 １ 节点 电压 对比
嘉 喜 景
Ｂ ｌ ｕｓ
Ｂ ２ ｕｓ Ｂ ３ ｕｓ
—
２ ８． ３ ９
２ ９． ３ ９ ２ ２． ４ ３
３． ４ ４
２ ８９ ３ ．
—
３４ ．４ Ｏ． ５ ７ １ ３ ．１
６． ６ １
—
０． ５ ７ １３ ．１
６． ６ １
２ ９． ３ ９
为静 态 负荷 ． 虑 到 该 电动 机 负 荷 直 接 连 在 ２０ 考 ３ ｋ Ｖ高压 侧 ， 因此对 动 态负 荷建模 时 电动机 的 次 暂 态 电抗 ” ０３ ３５ 中包 括 降压 变压 器 和 输配 取 ．９ ． ”
５ 动 态 负 荷 与静 态 负 荷 短 路 电流 的 计算对 比
一
Ｂｕ Ａ ｓ
Ｂｕ Ｂ ｓ
２ ． ３１ ４
２ ５． ３ １
—
２ １４ ３ ．
２ ５． ３ １ ２ ７． ３ ３
—
—
５４ ．６
３． ５ １
—
５． ６ ４ ３． ５ １
Ｂｕ ｃ ｓ
２ ７． ３ ３
—
—
为同一值 ， Ｑ ＝ ， 即 Ｑ 这样在潮流计算 时 由于 Ｑ ＝ ＝ ， Ｑ Ｑ ｉ 该节点可 自动转换为 Ｐ Ｑ节点． 按 照上述 步 骤 对 负 荷 Ｌ ｍ 。 ６ ％ 静 态 负 ｕｐ 按 ０ 荷 ＋４ ％ 动 态负 荷 的组合 重 新 建 模 ， 余 负 荷仍 ０ 其
关键词 ：动态负荷 ； 短路 电流计算 ；残压
中图分类号 ：Ｔ １ Ｍ７ ３ 文献标志码 ：Ａ
Ｓ ｒ ． ｉ ｃ ｉ ｈｏ ｔｃ ｒ ｕ ｔ Ｃｕｒ ｅ ｔ Ｃａ ｃ ｌ ｔｏ ｅ ｈｏ ｒ ｎ ｌｕ ａ ｉ ｎ Ｍ ｔ ｄ
Ｂａ ｅ ｎ Ｄｙ ａ ｉ ａ ｔ Ｓ Ｅ ｓ ｄ ｏ ｎ ｍ ｃ Ｌｏ ｄ ｗｉｈ ＰＳ ／
第２ ７卷 第 ５期
２１ ０ １年 ｌ ０月
上
海 电 力 学 院 学
报
Ｖ０ ． ７． Ｎｏ ５ １２ ． Ｏｃ ． ２ １ ｔ ０ｌ
Ｊ ｕ ｎａ ｏ Ｓ ａ ｇ ａ Ｕｎ ｖ ｒｉ ｏ Ｅｌｃ ｒ Ｐｏ ｒ ｏ ｒ ｌ ｆ ｈｎ ｈ ｉ ｉ ｅ ｓｔ ｙ ｆ ｅ ｔｉ ｃ ｗｅ
文 章 编 号 ：１０ ４ ２ （０ １ ０ ０６— ７ ９ ２ １ ）５—０５ ０ ４ ５— ４
基 于 Ｐ Ｓ Ｅ考 虑 动 态 负 荷 的 Ｓ／ 短 路 电流 计 算 方 法
曹 炜 戈睛天 丁志刚 郑 ， ， ，
２ 上海致维 电气有 限公 司 ， ． 上海
晟 张西竹 ，
２０９ ； ００ ０ ２ １０ ） ０ ２６
对 上 述 考 虑 动 态 负 荷 的 Ｉ Ｅ ９系统 分 别 基 ＥＥ
于 潮流 和基 于经 典 假 设 进 行 三相 短 路 电流 计 算 ， 并 与相 同条 件下 静 态 负 荷 的计 算 结 果 进 行对 比 ，
如表 ２和 表 ３所 示 ． ２和 表 ３ 中 ， 差 率 ＝ 表 相
方法有两种 ： 一是基于潮流计算时将 负荷等效为
静 态模 型 ， 据短 路 前 发 电机 所在 的节 点 电压 及 根
发出的有功功率和无功功率推算 出次暂态电势， 从而根据磁链守恒原则计算 出短路瞬间的电流； 二 是 基 于 经 典 假 设 的 计 算 ， 所 有 节 点 电压 取 将 １０ 所有变压器变 比取标 准变 比 １０ 并 忽略线 ．， ．，
Ｅｌｃｒ ｗ ｒ ｈ ｎ ｈ ｉ ２ ０ ９ ｅ ｔ ｃＰｏ ｅ ，Ｓ ｇ ａ ０ ０ ０，Ｃ ｉａ； ｉ ａ ｈｎ
２ Ｓ ｎｈ ｉ ｔ ｃＣ ．ｔ ， ｈ ｎ ｈ ｉ ２ １０ Ｃ ｉ ） ． ｈ ｇ ａ ｅ ｏ Ｌｄ Ｓ ａｇ ａ ０ ２６， ｈｎ ａ Ｗｉｌ ｅ ａ
Ａｂｓｒ ｃ ： Ａ ｈ ｒ－ ｉｃ ｉ ｃ ｒｅ ｔ ｃ ｌ ｕ ａｉ ｎ ｔ ａ ｔ ｓ ｏ ｔｃｒ ｕ ｔ ｕ ｒ ｎ ａｃ ｌｔｏ ｍｅ ｈ ｄ ｃ ｎｓｄ ｒｎ ｙ ａ ｃ ｏ ｄ ｗｉｈ ＳＳ ｔ ｏ ｏ ｉｅ ｇ ｄ ｎ ｍｉ ｌａ ｔ Ｐ ／Ｅ ｉ ｉ ｓ
为Ｐ Ｑ节点 ．
下 面结 合 ＩＥ ９系统 ， ＥＥ 具体 介绍 上述 方法 ．
１ Ｐ ｓ Ｅ 中考 虑 动 态 负 荷 的 建 模 方 ２ 算例 系统 Ｓ／
法
Ｐ Ｓ Ｅ是 目前 常用 的 电力 系 统 分 析 软 件 ， Ｓ／ 在 ＩＥ ９系统 包 含 ３台发 电机 ， 有 ９个 节点 ． ＥＥ 共 其 中 ， 电机 Ｇ ｎ 一Ｇ ｎ 别 连 在 母 线 Ｇ Ｎ ～ 发 ｅ 。 ｅ 分 Ｅ 。
上
海
电
力学Βιβλιοθήκη 院学报 ２ １ 正 ０１
路 充 电电容 、 线 并联支 路 和负荷 ， 而使发 电机 母 从 次 暂态 电势 等于 １０ ．． 上述 两 种 计 算 方 法 都 不 考 虑 负 荷 的 动 态 特 性． 事实上， 而 如果 短 路 点 附近存 在 大型 电动机 ， 那 么 在 短 路 瞬 间 电 动 机 会 显 著 地 供 给 短 路 电 流 【 Ｊ这样 使 得 常规 短 路 电 流 计 算 的结 果 比实 ２ ，
２ ２ ３ ４ ．
一
该软件在编程时认为电机卡中的模型所在节点类 型 只能 是 Ｐ ｖ节 点 或 平 衡 节 点 ． 因此 ， 在 Ｐ 节 为 Ｑ
点上 接人 电动机 ， 对其 可进 行如 下 处理 ： 电动机 将 所在 节点 设 为 Ｐ 节 点 ， 将 无 功 功 率 上 下 限设 Ｖ 并
—
ｐ ｏ ｏ ｅ ． Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｆ ｈ ａ ｃ ｌ ｔ ｎ ｏ ｅ ｓ ｏ — ｉ ｕｔｃ ｒｅ ｔｓ ｏ ｈ ｔ ｈ ｌｃ ｒ ａｌ ｌ ｓ ｒ ｒｐ ｓｄ ｈ ｅ ｕ ｔ ｏ ｅ ｃ ｕ ａ ｉ ｆｔ ｈ ｒ ｃ ｒ ｉ ｕ ｎ ｈ ｗｓｔ ａ ｅ ｅ ｅ ｔ ｃ ｙ ｃｏ ｅ ｓ ｔ ｌ ｏ ｈ ｔ ｃ ｔ ｉ ｌ ｉ ｉ ｆ ｍ ｈ ｒ ｃｒ ｕ ｔ ｏ ａ ｉｎ ｔ ｈ ｒ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ａ ｓ ｈ ｒ ａｅ ｅ ｃ ｒｅ ｔ ｅ ｙ ｄ ｎ ｍｉ ｔ ｓ ｒ ｓ ｏ － ｉ ｉ ｌ ｃ ｔ ｏ ｗ ｅｅ ｔ ｙ ａ ｃ ｌ ｄ ｉ ，ｔ ｅ ｇ ｅ ｔ ｒｔ ｕ ｎ ｄ ｂ ｙ ａ ｃ ｏ ｔ ｃ ｏ ｈ ｏ ｈ ｆ ｌａ ｏ ｄ，ｗｈ ｌ ｆ ｈ ｙ ａ ｃ ｌ ａ ｓａ ｉｈ ｓ ｏ ・ ｉ ｕ ｔ ｅ ｉ ｕ ｏ ｔｇ ，ｔ ｅ ｆｅ ｂ ｃ ｕ ｅ ｔ ａ ｓ ｄ ｉ ｉ ｔ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｏ ｄ ｉ ｔｈ ｇ ｈ ｒ ｃ ｒ ｉ ｒ ｓｄ ａ ｖ ｌ ｅ ｈ ｄ ａ ｋ ｃ ｒ ｎ ｕ ｅ ｅ ｔ ｃ ｌ ａ ｅ ｃ ｂ ｔｒｃ ｕ ｄ ｂ ｅ ｌｃ ｅ ． ｙ ｍｏｏ ｏ ｌ ｅ ｎ ｇｅ ｔｄ Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ： ｄ ｎ ｍｉ ｏ ｄ；ｓ ｏ ・ ｉ ｕ ｔ ｕ ｅ ｔｃ ｃ ｌｔ ｎ ｅ ｉ ｕ ｌｖ ｌ ｇ ｙ ａ ｃｌａ ｈ ｒ ｃ ｒ ｉ ｃ ｒ ｎ ａ ｕ ａｉ ；ｒ ｓ ａ ｏ ｔ ｅ ｔ ｃ ｌ ｏ ｄ ａ
短路是电力 系统 的严重故障． 负荷是电力 系
统 的组成 部 分 ， 电 力 系统 稳 态 和 动 态 过 程 中具 在 有 重要作 用．目前 ， 规 短 路 电流 计 算 … 以稳 态 常 潮 流或经 典 假设 为 基 础 ， 路 瞬 间 电流 周期 分 量 短 的计 算 只需 电 网 的结 构 数 据 、 流 数 据 和 发 电 机 潮
为准确 计算 短 路 瞬 时 电流 ， 者 认 为 应 充 分 笔 考 虑 负荷 的动态 特 性 ， 提 出了 在 电力 系统 分 析 并 软件 Ｐ Ｓ Ｅ短 路 电流 计 算 模 块 中考 虑 负 荷 动 态 Ｓ／
特性 的方 法．
值， 使得该节点名义上为 Ｐ Ｖ节点 ， 潮流计算 时仍
际 电流值小 ．
次暂态电抗 ” 组成的等值 电路表示其动态特性 ， 这样就可 以在短路 电流计算时计及动态负荷反馈 的次暂态 电流． 电力 系统 计 算 中 负荷 所 在 节 点 但
大 多表 示 为 Ｐ Ｑ节 点 ， Ｐ Ｓ Ｅ软 件 在 编 程 时 认 而 Ｓ／ 为 电机模 型所 在节 点类 型 只 能是 Ｐ Ｖ节 点或 平 衡 节 点 Ｉ ， ４ 因此 为 了在 Ｐ ＳＥ常 规 短 路 电流 计 算 Ｊ Ｓ／ 模 块 中表示 动态 负 荷 ， 动 态 负 荷 所 在节 点 设 为 将 Ｐ Ｖ节点 ， 并将 该节 点无 功功 率上 下 限设 为 同一 数
次暂态 电抗 即可 ， 计算较便捷． 目前 ， 常用的计算
收 稿 日期 ：２ １ 一ｏ ０ ０ １ ７— ４
通讯作者 简介 ：曹炜 （ ９ ３一） 女 ， １６ ， 副教 授 ， 海人 ． 上 主要 研究方 向为 电力 系统分 析与控 制． — ａｌｃ － ｎ ｙ １３ Ｅｍ ｉ：ｗｊ ｎ ＠ ６ ｅ