可视化继电保护速写计算中快速计算方法的研究

摘要

随着我国国民经济的稳定而快速的发展,电网规模不断升级,造成电网分析时数据量激增。还有电力系统的接线方式变得非常复杂,造成电网的运行方式复杂多变。特别是近年来风能、太阳能等分布式电源的并网运行更是加剧了整个电网的复杂程度。随着计算机技术的不断发展,一虽然电力系统的分析工作已经由人工手动分析转交给计算机来分析。但是对于大规模的电网系统因其数据量巨大、结构复杂,计算起来还是显得捉襟见肘,造成人们等待计算结果的时间过长而使得工作效率低下,甚至造成计算机的死机导致无法完成计算,所以研究高效的电力系统数据处理算法就更加格外重要。首先,本文在节点导纳矩阵常规形成方法的基础上,扩充了基于网络拓扑关系的删除节点、合并广义节点两种矩阵的修改方法。先对电网节点按拓扑意义进行划分,分为广义节点与核心节点。然后形成基于广义节点的电网节点导纳矩阵,接着利用扩充的两种修改方法对基于广义节点的电网节点导纳矩阵进行处理,最后得到基于核心节点的电网节点导纳矩阵。达到了快速、准确形成网络初始节点导纳矩阵的目的。其次,定义了相对于故障点的无效支路概念,以及深入挖掘节点导纳矩阵暗含的拓扑关系,提出了在枚举求解故障电流和最大最小分支系数时搜索和删除无效支路的处理方法。因为节点导纳矩阵求逆的计算时间和矩阵阶数成指数关系,降低节点导纳矩阵阶数可大大提高节点导纳矩阵求逆的计算速度,所以该方法在枚举所有故障种类并求取故障电流的求解过程中达到了提高了其计算速度的目的,这样一来大大降低电力系统分析时人们的等待时间,提高了工作效率。最后基于上述算法,开发了可视化的整定计算软件。该软件实现了电网主接线图的绘图、序网的显示、矩阵的形成和修改、矩阵的求逆、电网的故障计算等功能。软件运行良好,并通过实际电网整定计算案例验证了算法的正确性和有效性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要工作

第二章 导纳矩阵的形成

2.1 引言

2.2 电网的广义节点与核心节点

2.3 导纳矩阵暗含的网络拓扑关系

2.4 导纳矩阵形成的预备知识

2.4.1 添加节点

2.4.2 添加支路

2.4.3 切除支路

2.4.4 变更支路

2.4.5 删除节点

2.4.6 合并非核心节点

2.5 导纳矩阵的形成与化简

2.6 导纳矩阵求逆

第三章 故障电流和分支系数的快速计算

3.1 整定计算涉及的故障电流和分支系数

3.2 故障电流和分支系数的常规计算方法

3.3 无效支路分析

3.4 无效支路搜索

3.5 无效支路的删除以及矩阵的修改

3.6 故障电流的快速计算方法

3.7 分支系数的快速计算方法

第四章 快速计算方法的程序实现

4.1 引言

4.2 net技术

4.3 主要类的编写思路

4.3.1 复数类

4.3.2 节点类

4.3.3 复数矩阵类

4.3.4 元器件的基类

4.4 程序介绍

4.4.1 程序的主页面

4.4.2 程序的主要模块

4.4.3 图形绘制

第五章 算例分析

5.1 算例计算

5.2 计算速度的对比分析

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 进一步的工作

参考文献

在读期间发表的论文

作者简介

致谢

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