陈良发
百色电力有限责任公司 530004
摘要：电力系统的故障分析计算一般采用基于三相参数对称的对称分量法。但由于配电系统网络参数的不对称性越来越突出，传统的故障分析计算方法体现出较大的局限性。本文对几种不对称系统的故障计算方法进行了分析，阐述了这些方法的原理及特点，为配电系统不对称运行下的故障计算提供了解决思路。
关键词：电力系统；对称分量法；相分量法；多态相量法
1．序言
故障分析计算是电力系统安全稳定运行的一项基础而重要的工作。早在1918年，福蒂斯丘（Fortescue）提出了对称分量法，基于电力网络各元件参数对称的前提下，对称分量法可以将故障网络分解为正负零三序相互解耦的网络，为故障分析计算提供了极大方便。但是，诸如三相输电线路不对称布置、变压器结构不对称、电力电子装置应用、负荷不对称运行等原因，往往造成电力系统参数不对称，不对称现象在配电网尤其严重。系统参数不对称使得正负零三序不能解耦，从而基于参数对称的对称分量法失了其可行性，并且传统的潮流和故障计算的单相等值模型无法精确求得，因而需寻找适用于不对称系统的有效计算方法。
2 相分量法
M.A.Laughton首先提出相分量法。电力系统三相元件（包括变压器、发电机、输电线路）可以统一表示为如图1所示[3]：
图1 三相元件相分量模型
三相元件的支路电压方程为：
可以求得其节点电压方程为：
其中 
都是3×1阶矩阵， 
为3×3阶矩阵。
对于静止元件，如变压器、输电线路，可以用上式表示；对于发电机、电动机旋转元件，节点注入电流还包括等效电源产生的电流。做出各元件的等值模型，即可以按照节点电压法列出系统的三相节点电压方程进行求解。在进行故障分析计算中，需通过修改网络的节点导纳矩阵来模拟不同的故障，不同故障需对节点导纳矩阵分别修改，当出现多重故障时计算繁琐，计算量很大，并且输电线路相分量模型对于同杆并架双回输电线路无能为力，也没有包含FACTS元件建模。
3 多态相量法
文献以相分量法为基础，提出多态相量法，它使用矩阵单元作为运算的基本元素，实现了单相计算和三相计算的统一，能够处理电力系统各种稳态和暂态问题。
电力系统分析与计算的基本方程就是节点导纳方程，其基本形式是： 
展开得：
其中对角元 
表示自导纳，非对角元
表示互导纳， 
表示从节点 
注入系统的电流；
表示节点
的电压。
传统的单相计算，
都是单个数，而采取三相计算时
是3×3阶矩阵， 
是3×1阶矩阵。采用这种方法处理，使得单相计算和三相计算具有相同的形式，将单相和三相计算统一起来。它不仅能处理各种不对称故障分析计算，而且还保留了传统相分量法的优点。但是对于不同的故障情况需采用不同的计算模型，不能给出统一的计算模型。
4 其他方法
一种基于三相导纳矩阵的不对称故障计算方法。
电力系统最常见的故障有母线短路，线路短路，线路断线等。对于电路故障，短路类型可以推出短路点的特征导纳，然后用描述短路特性的特征导纳修正正常情况下的导纳矩阵。而对于断线故障，则在故障端口附加模拟阻抗，用以修正节点导纳矩阵。
文献提出了一种基于相分量法的复杂故障计算方法。在故障端口建立一种相分量阻抗参数，用来模拟各种横向故障和纵向故障。
（1）横向故障：
图2 横向故障的一般形式
对故障点 
可以列支路电压方程为：
求得横向故障的修正矩阵为：
5 结论
上述几种故障分析计算方法都要求电力系统的元件大部分还是对称的，忽略不对称因素，借助对称分量法得到元件的等值模型，所求得的相分量节点导纳矩阵都是由正负零三序参数经过变换得到的。
对称分量法在相分量法的应用，大大降低了计算量，使得相分量法更加实用化。
基于相分量法的不对称系统故障分析计算虽然有了一定的应用，但是还有问题没能解决，如同杆并架双回输电线路情况、含有电力电子装置的系统等。为了更进一步的表示物理实际，亟待提出一种新的相分量分析方法，使其不仅能解决传统电力系统的故障分析计算，又能够适用现代电力系统的发展。
参考文献：
[1]于大勇，马柏杨，张国庆，姜彤.电力系统故障分析的相分量法研究[J].黑龙江电力，2003,10
[2]何仰赞，温增银.电力系统分析[M]. 武汉：华中科技大学出版社，2002
论文作者:陈良发
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第8期
论文发表时间:2019/5/6
标签：分量论文; 导纳论文; 故障论文; 矩阵论文; 不对称论文; 节点论文; 对称论文; 《建筑模拟》2019年第8期论文;