断路器抗短路电流能力的确定方法和其确定装置与流程

1.本技术涉及电网技术领域，具体而言，涉及一种断路器抗短路电流能力的确定方法、断路器抗短路电流能力的确定装置、计算机可读存储介质和电子设备。


背景技术：

2.短路电流直流分量衰减变慢，将增大短路冲击电流、短路全电流以及断路器需要开断电流的直流分量含量等，对电网中某些断流容量裕度很小的断路器是否能按配置要求及时开断短路电流是严峻的考验，给系统安全运行埋下了隐患。
3.目前，国内对短路电流计算的关注主要集中在短路电流周期分量的计算方面，实际工程应用中对短路电流中的直流分量及其衰减缺乏应有的重视，对直流分量衰减的计算一直缺乏工程上简单实用的方法和工具。


技术实现要素：

4.本技术的主要目的在于提供一种断路器抗短路电流能力的确定方法、断路器抗短路电流能力的确定装置、计算机可读存储介质和电子设备，以至少解决现有技术中短路电流直流分量的计算精度较低导致断路器抗短路电流能力判断不准确的问题。
5.为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种断路器抗短路电流能力的确定方法，包括：对电网在故障点前的各支路进行等效处理，得到多条等效支路，并以各所述等效支路的阻抗参数为变量，确定在不同的所述阻抗参数下短路电流直流分量相对时间的变化，得到多条曲线，多条所述曲线的边界构成多维故障空间，所述等效支路为所述支路对应的戴维南等效电路；根据所述电网的节点导纳矩阵，确定所述电网的节点阻抗矩阵，并根据所述节点阻抗矩阵，确定节点自阻抗；对所述节点导纳矩阵进行频率修正，得到等效频率下的等效节点导纳矩阵，并根据所述等效节点导纳矩阵，确定等效节点自阻抗和所述等效频率之间的对应关系，得到第一关系；根据所述节点自阻抗和所述第一关系，确定所述短路电流直流分量与所述等效频率的对应关系，得到第二关系，并根据所述第二关系和所述故障空间确定目标关系，所述目标关系为所述短路电流直流分量和所述时间的关系；根据所述目标关系，确定目标衰减时间常数，并根据所述目标衰减时间常数是否大于预定值，确定断路器抗短路电流能力是否不足。
6.可选地，对所述节点导纳矩阵进行频率修正，得到等效频率下的等效节点导纳矩阵，并根据所述等效节点导纳矩阵，确定等效节点自阻抗和所述等效频率之间的对应关系，得到第一关系，包括：采用等效频率法对所述节点导纳矩阵进行修正，得到所述等效节点导纳矩阵；根据所述等效节点导纳矩阵，确定等效节点阻抗矩阵；根据所述等效节点阻抗矩阵，确定所述第一关系。
7.可选地，根据所述节点自阻抗和所述第一关系，确定所述短路电流直流分量与所述等效频率的对应关系，得到第二关系，包括：根据所述第一关系，计算得到衰减时间常数与所述等效频率的对应关系，得到第三关系；根据所述节点自阻抗和所述第三关系，确定所
述第二关系。
8.可选地，根据所述第二关系和所述故障空间确定目标关系，包括：采用模式搜索算法对所述故障空间进行处理，确定所述故障空间内数据密度最大的点对应的所述短路电流直流分量为第一短路电流直流分量；将所述第一短路电流直流分量代入所述第二关系，得到第四关系，所述第四关系为所述电网的最佳频率和所述时间的对应关系，所述最佳频率为所述第一短路电流直流分量对应的所述等效频率；根据所述第四关系，确定所述目标关系。
9.可选地，根据所述第四关系，确定所述目标关系，包括：根据所述第四关系，确定所述最佳频率对应的所述节点导纳矩阵与所述时间的对应关系，得到第五关系；根据所述第五关系，确定所述最佳频率对应的所述等效节点自阻抗与所述时间的对应关系，得到第六关系；将所述第六关系代入输入阻抗法计算公式，得到所述目标关系。
10.可选地，所述阻抗参数包括电阻和电抗，以各所述等效支路的阻抗参数为变量，确定在不同的所述阻抗参数下短路电流直流分量相对时间的变化，得到多条曲线，包括：获取各所述等效支路的所述电阻和所述电抗，并根据所述电阻和所述电抗，确定阻抗为z＝r+jωl，其中，z表示所述阻抗，r表示所述电阻，l表示所述电抗，ω表示所述电网的角频率，j表示虚部单位；以各所述电阻和各所述电抗为变量，得到多条所述曲线。
11.可选地，所述变量满足预定条件，所述预定条件为任意两个所述等效支路的所述阻抗的比值范围为0.01～100，且所述阻抗的实部与虚部的比值范围为0.01～3。
12.可选地，根据所述目标衰减时间常数是否大于预定值，确定断路器抗短路电流能力是否不足，包括：在所述目标衰减时间常数大于所述预定值的情况下，确定所述断路器抗短路电流能力不满足实际需求；在所述目标衰减时间常数不大于所述预定值的情况下，确定所述断路器抗短路电流能力满足实际需求。
13.根据本技术的另一方面，提供了一种断路器抗短路电流能力的确定装置，包括处理单元、第一确定单元、第二确定单元、第三确定单元以及第四确定单元，其中，所述处理单元用于对电网在故障点前的各支路进行等效处理，得到多条等效支路，并以各所述等效支路的阻抗参数为变量，确定在不同的所述阻抗参数下短路电流直流分量相对时间的变化，得到多条曲线，多条所述曲线的边界构成多维故障空间，所述等效支路为所述支路对应的戴维南等效电路；所述第一确定单元用于根据所述电网的节点导纳矩阵，确定所述电网的节点阻抗矩阵，并根据所述节点阻抗矩阵，确定节点自阻抗；所述第二确定单元用于对所述节点导纳矩阵进行频率修正，得到等效频率下的等效节点导纳矩阵，并根据所述等效节点导纳矩阵，确定等效节点自阻抗和所述等效频率之间的对应关系，得到第一关系；所述第三确定单元用于根据所述节点自阻抗和所述第一关系，确定所述短路电流直流分量与所述等效频率的对应关系，得到第二关系，并根据所述第二关系和所述故障空间确定目标关系，所述目标关系为所述短路电流直流分量和所述时间的关系；所述第四确定单元用于根据所述目标关系，确定目标衰减时间常数，并根据所述目标衰减时间常数是否大于预定值，确定断路器抗短路电流能力是否不足。
14.根据本技术的再一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行任一种所述的断路器抗短路电流能力的确定方法。
15.根据本技术的又一方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器，存储器，以及一个或多个程序，其中，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行任一种所述的断路器抗短路电流能力的确定方法。
16.应用本技术的技术方案，所述断路器抗短路电流能力的确定方法中，首先，对电网在故障点前的各支路进行等效处理，得到多条等效支路，并以各所述等效支路的阻抗参数为变量，确定在不同的所述阻抗参数下短路电流直流分量相对时间的变化，得到多条曲线，多条所述曲线的边界构成多维故障空间，所述等效支路为所述支路对应的戴维南等效电路；之后，根据所述电网的节点导纳矩阵，确定所述电网的节点阻抗矩阵，并根据所述节点阻抗矩阵，确定节点自阻抗；之后，对所述节点导纳矩阵进行频率修正，得到等效频率下的等效节点导纳矩阵，并根据所述等效节点导纳矩阵，确定等效节点自阻抗和所述等效频率之间的对应关系，得到第一关系；之后，根据所述节点自阻抗和所述第一关系，确定所述短路电流直流分量与所述等效频率的对应关系，得到第二关系，并根据所述第二关系和所述故障空间确定目标关系，所述目标关系为所述短路电流直流分量和所述时间的关系；最后，根据所述目标关系，确定目标衰减时间常数，并根据所述目标衰减时间常数是否大于预定值，确定断路器抗短路电流能力是否不足。该方法首先确定故障空间，再确定短路电流直流分量与等效频率的对应关系，即第二关系，基于第二关系和故障空间确定短路电流直流分量和所述时间的关系，即目标关系，该方法计算短路电流直流分量的结果精度高，从而得到的目标衰减时间常数的精度高，进而解决了现有技术中短路电流直流分量的计算精度较低导致断路器抗短路电流能力判断不准确的问题。
附图说明
17.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
18.图1示出了根据本技术的实施例中提供的一种执行断路器抗短路电流能力的确定方法的移动终端的硬件结构框图；
19.图2示出了根据本技术的实施例提供的一种断路器抗短路电流能力的确定方法的流程示意图；
20.图3示出了根据本技术的实施例提供的一种电力系统网络结构示意图；
21.图4示出了根据本技术的实施例提供的一种电力系统网络结构等效电路结构示意图；
22.图5示出了根据本技术的实施例提供的一种断路器抗短路电流能力的确定装置的结构框图。
23.其中，上述附图包括以下附图标记：
24.102、处理器；104、存储器；106、传输设备；108、输入输出设备。
具体实施方式
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
26.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
27.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
28.正如背景技术中所介绍的，现有技术中短路电流直流分量的计算精度较低导致断路器抗短路电流能力判断不准确，为解决如上的问题，本技术的实施例提供了一种断路器抗短路电流能力的确定方法、断路器抗短路电流能力的确定装置、计算机可读存储介质和电子设备。
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
30.本技术实施例中所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在移动终端上为例，图1是本发明实施例的一种断路器抗短路电流能力的确定方法的移动终端的硬件结构框图。如图1所示，移动终端可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器mcu或可编程逻辑器件fpga等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，其中，上述移动终端还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述移动终端的结构造成限定。例如，移动终端还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。
31.存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的断路器抗短路电流能力的确定方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至移动终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。传输设备106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括移动终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备106包括一个网络适配器(network interface controller，简称为nic)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备106可以为射频(radio frequency，简称为rf)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
32.在本实施例中提供了一种运行于移动终端、计算机终端或者类似的运算装置的断路器抗短路电流能力的确定方法，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如
一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
33.图2是根据本技术实施例的断路器抗短路电流能力的确定方法的流程图。如图2所示，该方法包括以下步骤：
34.步骤s201，对电网在故障点前的各支路进行等效处理，得到多条等效支路，并以各上述等效支路的阻抗参数为变量，确定在不同的上述阻抗参数下短路电流直流分量相对时间的变化，得到多条曲线，多条上述曲线的边界构成多维故障空间，上述等效支路为上述支路对应的戴维南等效电路；
35.具体地，对各支路进行等效处理，得到多条等效支路，通过等效支路的阻抗参数构建故障空间，使得故障空间更加全面。
36.实际应用中，对于复杂系统任意故障短路故障，其网络结构如图3所示，其中f为故障节点，图3中支路数大于2为母线短路，等于2为线路短路，若将外电路完全等效，则无法表征直流分量暂态特性，将外电路完全等效虽然能够精确计算短路电流直流分量初始值，但是衰减时间常数实际是由众多衰减时间常数不同的分量叠加而成，如下式：其中，t1、t2和t3等表示短路电流衰减时间常数，i1、i2和i3等表示短路电流直流分量初始值采用对称分量，采用单一衰减时间常数将造成系统误差，该误差在阻抗比差异较大系统尤为显著，为提高传统方法的计算精度，减小系统误差。实际可通过独立计算i
k1
、i
k2
和i
k3
等的方法提高计算精度，对各支路进行戴维南等效，各支路单独描述，以三支路为例，其等效电路如图4所示，对图4所示等效电路模型列写微分方程表达式，代入边界条件，根据《电力系统分析》短路电流直流分量的计算方法可得：
[0037][0038]
其中，r1、r2、r3、x1、x2和x3分别为各支路等效阻抗，un为系统标称电压，t1、t2和t3分别为各支路衰减时间常数。但是由于电力网结构复杂，传统复杂网络输入阻抗计算方法无法单独计算故障点各支路等效阻抗，因此国标采用等效频率法减小这一误差。
[0039]
上述阻抗参数包括电阻和电抗，为了减小复杂网络输入阻抗计算方法的误差，步骤s201中以各上述等效支路的阻抗参数为变量，确定在不同的上述阻抗参数下短路电流直流分量相对时间的变化，得到多条曲线，可以实现为：获取各上述等效支路的上述电阻和上述电抗，并根据上述电阻和上述电抗，确定阻抗为z＝r+jωl，其中，z表示上述阻抗，r表示上述电阻，l表示上述电抗，ω表示上述电网的角频率，j表示虚部单位；以各上述电阻和各上述电抗为变量，得到多条上述曲线。
[0040]
一种可选方案中，上述变量满足预定条件，上述预定条件为任意两个上述等效支路的上述阻抗的比值范围为0.01～100，且上述阻抗的实部与虚部的比值范围为0.01～3。阻抗的实部为r，阻抗的虚部为x＝ωl。
[0041]
实际应用中，以各支路等效阻抗r1、r2、r3、x1、x2和x3为变量，定步长绘制上述故障空间，各变量满足：任意两个上述等效支路的上述阻抗的比值范围为0.01～100，且上述阻抗的实部与虚部的比值范围为0.01～3。根据以上约束条件，假设r1＝1可定步长绘制一系
列满足要求的短路电流直流分量曲线，从而构建故障点短路电流直流分量故障空间s＝[r1,r2,r3,x1,x2,x3,i
dc
(t)]，其中，i
dc
(t)为对应参数下短路电流直流分量曲线。
[0042]
步骤s202，根据上述电网的节点导纳矩阵，确定上述电网的节点阻抗矩阵，并根据上述节点阻抗矩阵，确定节点自阻抗；
[0043]
具体地，任何电力网络拓扑连接关系都可用节点导纳矩阵描述。
[0044]
一般采用节点导纳矩阵描述电力系统网络，其基本表达形式为：
[0045][0046]
矩阵y称为节点导纳矩阵，它的对角线元素y
ii
称为节点i的自导纳，其值等于接于节点i的所有支路导纳之和；非对角线元素y
ij
称为节点i和节点j之间的导纳，其值等于接于节点i和节点j之间的支路导纳的负值，若节点i和节点j之间不存在直接支路则y
ij
＝0。因此，任何电力网络拓扑连接关系都可用节点导纳矩阵描述。导纳表达式可写作：
[0047][0048]
其中，r
ij
为节点i和节点j之间的支路电阻，x
ij
为节点i和节点j之间的支路电抗，ω表示角频率，j表示虚部单位。对节点导纳矩阵求逆，得到节点阻抗矩阵z，z的对角线元素z
ii
称为节点i的节点自阻抗。
[0049]
步骤s203，对上述节点导纳矩阵进行频率修正，得到等效频率下的等效节点导纳矩阵，并根据上述等效节点导纳矩阵，确定等效节点自阻抗和上述等效频率之间的对应关系，得到第一关系；
[0050]
具体地，对上述节点导纳矩阵进行频率修正，减小系统误差。
[0051]
一种可选方案中，对上述节点导纳矩阵进行频率修正，得到等效频率下的等效节点导纳矩阵，并根据上述等效节点导纳矩阵，确定等效节点自阻抗和上述等效频率之间的对应关系，得到第一关系，包括：采用等效频率法对上述节点导纳矩阵进行修正，得到上述等效节点导纳矩阵；根据上述等效节点导纳矩阵，确定等效节点阻抗矩阵；根据上述等效节点阻抗矩阵，确定上述第一关系。
[0052]
计算等效频率法修正后的节点导纳矩阵，即等效节点导纳矩阵y
equ
，它的对角线元素y
equii
称为节点i的自导纳，其值等于接于节点i的所有支路导纳之和；非对角线元素y
equij
称为节点i和节点j之间的导纳，其值等于接于节点i和节点j之间的支路导纳的负值，若节点i和节点j之间不存在直接支路则y
equij
＝0。因此，任何电力网络拓扑连接关系都可用节点导纳矩阵描述。导纳表达式可写作：
[0053][0054]
其中，x
equij
为等效频率法修正后的节点i和节点j之间的支路电抗，ω
equ
为等效频率。将等效频率ω
equ
当做变量，得到等效节点导纳矩阵y
equ
关于等效频率ω
equ
的关系式y
equij
(ω
equ
)。对等效节点导纳矩阵求逆，得到等效节点阻抗矩阵z
equ
，z
equ
的对角线元素z
equii
称为节点i的等效节点自阻抗。z
equii
实际是关于变量等效频率ω
equ
的函数z
equii
(ω
equ
)，z
equii
(ω
equ
)即为上述第一关系。
[0055]
步骤s204，根据上述节点自阻抗和上述第一关系，确定上述短路电流直流分量与上述等效频率的对应关系，得到第二关系，并根据上述第二关系和上述故障空间确定目标关系，上述目标关系为上述短路电流直流分量和上述时间的关系；
[0056]
具体地，基于输入阻抗法计算公式，根据上述节点自阻抗和上述第一关系可以确定第二关系。
[0057]
一种可选方案中，根据上述节点自阻抗和上述第一关系，确定上述短路电流直流分量与上述等效频率的对应关系，得到第二关系，包括：根据上述第一关系，计算得到衰减时间常数与上述等效频率的对应关系，得到第三关系；根据上述节点自阻抗和上述第三关系，确定上述第二关系。
[0058]
实际应用中，根据输入阻抗法计算公式可列写对应故障点f输入阻抗法计算所得短路电流直流分量关于等效频率和时间t的函数，如下式：
[0059][0060]
其中，vf为采用等效电压源电压，z
ff
为故障节点f输入阻抗，t
equ
为等效频率法修正后的衰减时间常数，其计算公式为：
[0061][0062]
上述公式即为第三关系，将第三关系代入短路电流直流分量关于等效频率和时间t的函数，可知实际输入阻抗法计算所得短路电流直流分量是关于等效频率和时间t的函数，即i
dc
(t,ω
equ
)，i
dc
(t,ω
equ
)即为第二关系。
[0063]
为得到等效频率法最佳频率曲线，须搜索解空间内密度最高点，绘制时域曲线。一种可选方案中，根据上述第二关系和上述故障空间确定目标关系，包括：采用模式搜索算法对上述故障空间进行处理，确定上述故障空间内数据密度最大的点对应的上述短路电流直流分量为第一短路电流直流分量；将上述第一短路电流直流分量代入上述第二关系，得到第四关系，上述第四关系为上述电网的最佳频率和上述时间的对应关系，上述最佳频率为上述第一短路电流直流分量对应的上述等效频率；根据上述第四关系，确定上述目标关系。
[0064]
一种可选方案中，根据上述第四关系，确定上述目标关系，包括：根据上述第四关系，确定上述最佳频率对应的上述节点导纳矩阵与上述时间的对应关系，得到第五关系；根据上述第五关系，确定上述最佳频率对应的上述等效节点自阻抗与上述时间的对应关系，得到第六关系；将上述第六关系代入输入阻抗法计算公式，得到上述目标关系。
[0065]
具体地，采用模式搜索算法对上述故障空间进行处理，可以通过meanshift聚类算法查找故障空间内数据最密集位置，算法的基本原理如下：
[0066]
对d维欧式空间x，n个样本点(i＝1,
…
,n)，在空间中任选一点x，k(x)表示该空间中的高斯核函数，k(x)为核函数对应轮廓函数，rd空间中点x的概率密度估计值为：
[0067][0068]
其中，sk是一个半径为h的高维度区域，在xi中k个样本点位于sk区域中；c为高斯核
函数归一化常数，对概率密度求梯度即可查找空间内数据最密集的方向：
[0069][0070]
其中：
[0071][0072][0073]
其中，g(x)＝-k'(x)，当且仅当满足m
h,g
(x)≤ε，概率密度梯度为0，指向数据最密集的位置，ε为误差阈值。
[0074][0075]
上式为算法位置更新函数，其中p为迭代次数，当距离变动大小阈值则算法收敛，反之返回上述迭代过程。
[0076]
实际应用中，令t0时刻满足下式：
[0077]idc
(t0)-i
dc
(w
best
,t0)＝0，
[0078]
其中，i
dc
(t0)为t0时刻输入阻抗法优化模型短路电流直流分量，i
dc
(ω
best
,t)为t0时刻最佳频率ω
best
下短路电流直流分量，计算t0时刻最佳频率ω
best
，定步长改变时间，即可定步长绘制最佳频率曲线。短路电流直流分量曲线绘制，修正计算最佳频率优化方法下等效节点导纳矩阵，如下式：
[0079][0080]
对等效节点导纳矩阵y
bestij
求逆，得到等效节点阻抗矩阵z
best
，z
best
的对角线元素z
bestii
称为节点i最佳频率修正后的等效节点自阻抗。根据输入阻抗法计算公式可列写对应网络故障节点f采用所提优化方法短路电流直流分量计算曲线，如下式：
[0081][0082]
其中，i
dc
(t)为上述目标关系。
[0083]
步骤s205，根据上述目标关系，确定目标衰减时间常数，并根据上述目标衰减时间常数是否大于预定值，确定断路器抗短路电流能力是否不足。
[0084]
具体地，短路电流直流分量与衰减时间常数对短路电流数据的考核有很大的影响。
[0085]
实际应用中，随着特高压工程的发展，为了降低输电损耗，发电机、变压器容量逐步增大，输电线路电阻进一步减小，导致短路点等效系统的电抗电阻比越来越大，直流分量衰减时间常数随之增大，短路电流直流分量对电网的影响日益突出。短路故障下，使短路电流直流分量衰减速度越来越慢，对断路器实际开断能力的影响也越来越明显。因此，只有准确计算出与短路节点相连的各断路器支路上随时间衰减的短路电流直流分量，才可以为断路器开断能力的校核提供有效依据。具体地，短路器的遮断电流指的是断路器能够安全、可靠地从电网中分离出故障区域的最大瞬时电流大小，当发生过载、短路等故障情况时，遮断电流越高，意味着这个设备能够更快速地切断故障电流，保护设备和人员安全，而衰减时间常数越大，对应的计算遮断电流值的系数越小，则设备切断故障电流速度越慢，因此，衰减时间常数计算越准确，能够更加精准地判断断路器抗短路电流能力是否不足。
[0086]
为了准确判断断路器抗短路电流能力是否满足实际需求，一种可选方案中，根据上述目标衰减时间常数是否大于预定值，确定断路器抗短路电流能力是否不足，包括：在上述目标衰减时间常数大于上述预定值的情况下，确定上述断路器抗短路电流能力不满足实际需求；在上述目标衰减时间常数不大于上述预定值的情况下，确定上述断路器抗短路电流能力满足实际需求。
[0087]
具体地，上述预定值可以是断路器短路电流衰减的标准时间常数。根据上述目标关系，可得目标衰减时间常数为：
[0088][0089]
通过上述实施例，首先确定故障空间，再确定短路电流直流分量与等效频率的对应关系，即第二关系，基于第二关系和故障空间确定短路电流直流分量和上述时间的关系，即目标关系，该方法计算短路电流直流分量的结果精度高，从而得到的目标衰减时间常数的精度高，进而解决了现有技术中短路电流直流分量的计算精度较低导致断路器抗短路电流能力判断不准确的问题。
[0090]
本技术实施例还提供了一种断路器抗短路电流能力的确定装置，需要说明的是，本技术实施例的断路器抗短路电流能力的确定装置可以用于执行本技术实施例所提供的用于断路器抗短路电流能力的确定方法。该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
[0091]
以下对本技术实施例提供的断路器抗短路电流能力的确定装置进行介绍。
[0092]
图5是根据本技术实施例的断路器抗短路电流能力的确定装置的示意图。如图5所示，该装置包括处理单元10、第一确定单元20、第二确定单元30、第三确定单元40以及第四确定单元50，其中：
[0093]
上述处理单元10，用于对电网在故障点前的各支路进行等效处理，得到多条等效支路，并以各上述等效支路的阻抗参数为变量，确定在不同的上述阻抗参数下短路电流直流分量相对时间的变化，得到多条曲线，多条上述曲线的边界构成多维故障空间，上述等效支路为上述支路对应的戴维南等效电路；
[0094]
具体地，对各支路进行等效处理，得到多条等效支路，通过等效支路的阻抗参数构
建故障空间，使得故障空间更加全面。
[0095]
实际应用中，对于复杂系统任意故障短路故障，其网络结构如图3所示，其中f为故障节点，图3中支路数大于2为母线短路，等于2为线路短路，若将外电路完全等效，则无法表征直流分量暂态特性，将外电路完全等效虽然能够精确计算短路电流直流分量初始值，但是衰减时间常数实际是由众多衰减时间常数不同的分量叠加而成，如下式：其中，t1、t2和t3等表示短路电流衰减时间常数，i1、i2和i3等表示短路电流直流分量初始值采用对称分量，采用单一衰减时间常数将造成系统误差，该误差在阻抗比差异较大系统尤为显著，为提高传统方法的计算精度，减小系统误差。实际可通过独立计算i
k1
、i
k2
和i
k3
等的方法提高计算精度，对各支路进行戴维南等效，各支路单独描述，以三支路为例，其等效电路如图4所示，对图4所示等效电路模型列写微分方程表达式，代入边界条件，根据《电力系统分析》短路电流直流分量的计算方法可得：
[0096][0097]
其中，r1、r2、r3、x1、x2和x3分别为各支路等效阻抗，un为系统标称电压，t1、t2和t3分别为各支路衰减时间常数。但是由于电力网结构复杂，传统复杂网络输入阻抗计算方法无法单独计算故障点各支路等效阻抗，因此国标采用等效频率法减小这一误差。
[0098]
上述阻抗参数包括电阻和电抗，为了减小复杂网络输入阻抗计算方法的误差，上述处理单元包括获取模块和第一处理模块，上述获取模块用于获取各上述等效支路的上述电阻和上述电抗，并根据上述电阻和上述电抗，确定阻抗为z＝r+jωl，其中，z表示上述阻抗，r表示上述电阻，l表示上述电抗，ω表示上述电网的角频率，j表示虚部单位；上述第一处理模块用于以各上述电阻和各上述电抗为变量，得到多条上述曲线。
[0099]
一种可选方案中，上述变量满足预定条件，上述预定条件为任意两个上述等效支路的上述阻抗的比值范围为0.01～100，且上述阻抗的实部与虚部的比值范围为0.01～3。阻抗的实部为r，阻抗的虚部为x＝ωl。
[0100]
实际应用中，以各支路等效阻抗r1、r2、r3、x1、x2和x3为变量，定步长绘制上述故障空间，各变量满足：任意两个上述等效支路的上述阻抗的比值范围为0.01～100，且上述阻抗的实部与虚部的比值范围为0.01～3。根据以上约束条件，假设r1＝1可定步长绘制一系列满足要求的短路电流直流分量曲线，从而构建故障点短路电流直流分量故障空间s＝[r1,r2,r3,x1,x2,x3,i
dc
(t)]，其中，i
dc
(t)为对应参数下短路电流直流分量曲线。
[0101]
上述第一确定单元20，用于根据上述电网的节点导纳矩阵，确定上述电网的节点阻抗矩阵，并根据上述节点阻抗矩阵，确定节点自阻抗；
[0102]
具体地，任何电力网络拓扑连接关系都可用节点导纳矩阵描述。
[0103]
一般采用节点导纳矩阵描述电力系统网络，其基本表达形式为：
[0104]
[0105]
矩阵y称为节点导纳矩阵，它的对角线元素y
ii
称为节点i的自导纳，其值等于接于节点i的所有支路导纳之和；非对角线元素y
ij
称为节点i和节点j之间的导纳，其值等于接于节点i和节点j之间的支路导纳的负值，若节点i和节点j之间不存在直接支路则y
ij
＝0。因此，任何电力网络拓扑连接关系都可用节点导纳矩阵描述。导纳表达式可写作：
[0106][0107]
其中，r
ij
为节点i和节点j之间的支路电阻，x
ij
为节点i和节点j之间的支路电抗，ω表示角频率，j表示虚部单位。对节点导纳矩阵求逆，得到节点阻抗矩阵z，z的对角线元素z
ii
称为节点i的节点自阻抗。
[0108]
上述第二确定单元30，对上述节点导纳矩阵进行频率修正，得到等效频率下的等效节点导纳矩阵，并根据上述等效节点导纳矩阵，确定等效节点自阻抗和上述等效频率之间的对应关系，得到第一关系；
[0109]
具体地，对上述节点导纳矩阵进行频率修正，减小系统误差。
[0110]
一种可选方案中，上述第二确定单元包括第二处理模块、第一确定模块以及第二确定模块，其中，上述第二处理模块用于采用等效频率法对上述节点导纳矩阵进行修正，得到上述等效节点导纳矩阵；上述第一确定模块用于根据上述等效节点导纳矩阵，确定等效节点阻抗矩阵；上述第二确定模块用于根据上述等效节点阻抗矩阵，确定上述第一关系。
[0111]
计算等效频率法修正后的节点导纳矩阵，即等效节点导纳矩阵y
equ
，它的对角线元素y
equii
称为节点i的自导纳，其值等于接于节点i的所有支路导纳之和；非对角线元素y
equij
称为节点i和节点j之间的导纳，其值等于接于节点i和节点j之间的支路导纳的负值，若节点i和节点j之间不存在直接支路则y
equij
＝0。因此，任何电力网络拓扑连接关系都可用节点导纳矩阵描述。导纳表达式可写作：
[0112][0113]
其中，x
equij
为等效频率法修正后的节点i和节点j之间的支路电抗，ω
equ
为等效频率。将等效频率ω
equ
当做变量，得到等效节点导纳矩阵y
equ
关于等效频率ω
equ
的关系式y
equij
(ω
equ
)。对等效节点导纳矩阵求逆，得到等效节点阻抗矩阵z
equ
，z
equ
的对角线元素z
equii
称为节点i的等效节点自阻抗。z
equii
实际是关于变量等效频率ω
equ
的函数z
equii
(ω
equ
)，z
equii
(ω
equ
)即为上述第一关系。
[0114]
上述第三确定单元40，根据上述节点自阻抗和上述第一关系，确定上述短路电流直流分量与上述等效频率的对应关系，得到第二关系，并根据上述第二关系和上述故障空间确定目标关系，上述目标关系为上述短路电流直流分量和上述时间的关系；
[0115]
具体地，基于输入阻抗法计算公式，根据上述节点自阻抗和上述第一关系可以确定第二关系。
[0116]
一种可选方案中，上述第三确定单元包括计算模块和第三确定模块，其中，上述计算模块用于根据上述第一关系，计算得到衰减时间常数与上述等效频率的对应关系，得到第三关系；上述第三确定模块用于根据上述节点自阻抗和上述第三关系，确定上述第二关系。
[0117]
实际应用中，根据输入阻抗法计算公式可列写对应故障点f输入阻抗法计算所得
短路电流直流分量关于等效频率和时间t的函数，如下式：
[0118][0119]
其中，vf为采用等效电压源电压，z
ff
为故障节点f输入阻抗，t
equ
为等效频率法修正后的衰减时间常数，其计算公式为：
[0120][0121]
上述公式即为第三关系，将第三关系代入短路电流直流分量关于等效频率和时间t的函数，可知实际输入阻抗法计算所得短路电流直流分量是关于等效频率和时间t的函数，即i
dc
(t,ω
equ
)，i
dc
(t,ω
equ
)即为第二关系。
[0122]
为得到等效频率法最佳频率曲线，须搜索解空间内密度最高点，绘制时域曲线。一种可选方案中，上述第三确定单元包括第三处理模块、第四处理模块以及第四确定模块，其中，上述第三处理模块用于采用模式搜索算法对上述故障空间进行处理，确定上述故障空间内数据密度最大的点对应的上述短路电流直流分量为第一短路电流直流分量；上述第四处理模块用于将上述第一短路电流直流分量代入上述第二关系，得到第四关系，上述第四关系为上述电网的最佳频率和上述时间的对应关系，上述最佳频率为上述第一短路电流直流分量对应的上述等效频率；上述第四确定模块用于根据上述第四关系，确定上述目标关系。
[0123]
一种可选方案中，上述第四确定模块包括第一确定子模块、第二确定子模块和处理子模块，其中，上述第一确定子模块用于根据上述第四关系，确定上述最佳频率对应的上述节点导纳矩阵与上述时间的对应关系，得到第五关系；上述第二确定子模块用于根据上述第五关系，确定上述最佳频率对应的上述等效节点自阻抗与上述时间的对应关系，得到第六关系；上述处理子模块用于将上述第六关系代入输入阻抗法计算公式，得到上述目标关系。
[0124]
具体地，采用模式搜索算法对上述故障空间进行处理，可以通过meanshift聚类算法查找故障空间内数据最密集位置，算法的基本原理如下：
[0125]
对d维欧式空间x，n个样本点(i＝1,
…
,n)，在空间中任选一点x，k(x)表示该空间中的高斯核函数，k(x)为核函数对应轮廓函数，rd空间中点x的概率密度估计值为：
[0126][0127]
其中，sk是一个半径为h的高维度区域，在xi中k个样本点位于sk区域中；c为高斯核函数归一化常数，对概率密度求梯度即可查找空间内数据最密集的方向：
[0128][0129]
其中：
[0130]
[0131][0132]
其中，g(x)＝-k'(x)，当且仅当满足m
h,g
(x)≤ε，概率密度梯度为0，指向数据最密集的位置，ε为误差阈值。
[0133][0134]
上式为算法位置更新函数，其中p为迭代次数，当距离变动大小阈值则算法收敛，反之返回上述迭代过程。
[0135]
实际应用中，令t0时刻满足下式：
[0136]idc
(t0)-i
dc
(w
best
,t0)＝0，
[0137]
其中，i
dc
(t0)为t0时刻输入阻抗法优化模型短路电流直流分量，i
dc
(ω
best
,t)为t0时刻最佳频率ω
best
下短路电流直流分量，计算t0时刻最佳频率ω
best
，定步长改变时间，即可定步长绘制最佳频率曲线。短路电流直流分量曲线绘制，修正计算最佳频率优化方法下等效节点导纳矩阵，如下式：
[0138][0139]
对等效节点导纳矩阵y
bestij
求逆，得到等效节点阻抗矩阵z
best
，z
best
的对角线元素z
bestii
称为节点i最佳频率修正后的等效节点自阻抗。根据输入阻抗法计算公式可列写对应网络故障节点f采用所提优化方法短路电流直流分量计算曲线，如下式：
[0140][0141]
其中，i
dc
(t)为上述目标关系。
[0142]
上述第四确定单元50，用于根据上述目标关系，确定目标衰减时间常数，并根据上述目标衰减时间常数是否大于预定值，确定断路器抗短路电流能力是否不足。
[0143]
具体地，短路电流直流分量与衰减时间常数对短路电流数据的考核有很大的影响。
[0144]
实际应用中，随着特高压工程的发展，为了降低输电损耗，发电机、变压器容量逐步增大，输电线路电阻进一步减小，导致短路点等效系统的电抗电阻比越来越大，直流分量衰减时间常数随之增大，短路电流直流分量对电网的影响日益突出。短路故障下，使短路电流直流分量衰减速度越来越慢，对断路器实际开断能力的影响也越来越明显。因此，只有准确计算出与短路节点相连的各断路器支路上随时间衰减的短路电流直流分量，才可以为断路器开断能力的校核提供有效依据。具体地，短路器的遮断电流指的是断路器能够安全、可靠地从电网中分离出故障区域的最大瞬时电流大小，当发生过载、短路等故障情况时，遮断
电流越高，意味着这个设备能够更快速地切断故障电流，保护设备和人员安全，而衰减时间常数越大，对应的计算遮断电流值的系数越小，则设备切断故障电流速度越慢，因此，衰减时间常数计算越准确，能够更加精准地判断断路器抗短路电流能力是否不足。
[0145]
为了准确判断断路器抗短路电流能力是否满足实际需求，一种可选方案中，上述第四确定单元包括第五确定模块和第六确定模块，其中，上述第五确定模块用于在上述目标衰减时间常数大于上述预定值的情况下，确定上述断路器抗短路电流能力不满足实际需求；上述第六确定模块用于在上述目标衰减时间常数不大于上述预定值的情况下，确定上述断路器抗短路电流能力满足实际需求。
[0146]
具体地，上述预定值可以是断路器短路电流衰减的标准时间常数。根据上述目标关系，可得目标衰减时间常数为：
[0147][0148]
通过上述实施例，首先确定故障空间，再确定短路电流直流分量与等效频率的对应关系，即第二关系，基于第二关系和故障空间确定短路电流直流分量和上述时间的关系，即目标关系，该装置计算短路电流直流分量的结果精度高，从而得到的目标衰减时间常数的精度高，进而解决了现有技术中短路电流直流分量的计算精度较低导致断路器抗短路电流能力判断不准确的问题。
[0149]
上述断路器抗短路电流能力的确定装置包括处理器和存储器，上述处理单元、上述第一确定单元、上述第二确定单元、上述第三确定单元以及上述第四确定单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
[0150]
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来解决现有技术中短路电流直流分量的计算精度较低导致断路器抗短路电流能力判断不准确的问题。
[0151]
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)，存储器包括至少一个存储芯片。
[0152]
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在上述程序运行时控制上述计算机可读存储介质所在设备执行上述断路器抗短路电流能力的确定方法。
[0153]
具体地，断路器抗短路电流能力的确定方法包括：
[0154]
步骤s201，对电网在故障点前的各支路进行等效处理，得到多条等效支路，并以各上述等效支路的阻抗参数为变量，确定在不同的上述阻抗参数下短路电流直流分量相对时间的变化，得到多条曲线，多条上述曲线的边界构成多维故障空间，上述等效支路为上述支路对应的戴维南等效电路；
[0155]
具体地，对各支路进行等效处理，得到多条等效支路，通过等效支路的阻抗参数构建故障空间，使得故障空间更加全面。
[0156]
步骤s202，根据上述电网的节点导纳矩阵，确定上述电网的节点阻抗矩阵，并根据
上述节点阻抗矩阵，确定节点自阻抗；
[0157]
具体地，任何电力网络拓扑连接关系都可用节点导纳矩阵描述。
[0158]
步骤s203，对上述节点导纳矩阵进行频率修正，得到等效频率下的等效节点导纳矩阵，并根据上述等效节点导纳矩阵，确定等效节点自阻抗和上述等效频率之间的对应关系，得到第一关系；
[0159]
具体地，对上述节点导纳矩阵进行频率修正，减小系统误差。
[0160]
步骤s204，根据上述节点自阻抗和上述第一关系，确定上述短路电流直流分量与上述等效频率的对应关系，得到第二关系，并根据上述第二关系和上述故障空间确定目标关系，上述目标关系为上述短路电流直流分量和上述时间的关系；
[0161]
具体地，基于输入阻抗法计算公式，根据上述节点自阻抗和上述第一关系可以确定第二关系。
[0162]
步骤s205，根据上述目标关系，确定目标衰减时间常数，并根据上述目标衰减时间常数是否大于预定值，确定断路器抗短路电流能力是否不足。
[0163]
具体地，短路电流直流分量与衰减时间常数对短路电流数据的考核有很大的影响。
[0164]
可选地，对上述节点导纳矩阵进行频率修正，得到等效频率下的等效节点导纳矩阵，并根据上述等效节点导纳矩阵，确定等效节点自阻抗和上述等效频率之间的对应关系，得到第一关系，包括：采用等效频率法对上述节点导纳矩阵进行修正，得到上述等效节点导纳矩阵；根据上述等效节点导纳矩阵，确定等效节点阻抗矩阵；根据上述等效节点阻抗矩阵，确定上述第一关系。
[0165]
可选地，根据上述节点自阻抗和上述第一关系，确定上述短路电流直流分量与上述等效频率的对应关系，得到第二关系，包括：根据上述第一关系，计算得到衰减时间常数与上述等效频率的对应关系，得到第三关系；根据上述节点自阻抗和上述第三关系，确定上述第二关系。
[0166]
可选地，根据上述第二关系和上述故障空间确定目标关系，包括：采用模式搜索算法对上述故障空间进行处理，确定上述故障空间内数据密度最大的点对应的上述短路电流直流分量为第一短路电流直流分量；将上述第一短路电流直流分量代入上述第二关系，得到第四关系，上述第四关系为上述电网的最佳频率和上述时间的对应关系，上述最佳频率为上述第一短路电流直流分量对应的上述等效频率；根据上述第四关系，确定上述目标关系。
[0167]
可选地，根据上述第四关系，确定上述目标关系，包括：根据上述第四关系，确定上述最佳频率对应的上述节点导纳矩阵与上述时间的对应关系，得到第五关系；根据上述第五关系，确定上述最佳频率对应的上述等效节点自阻抗与上述时间的对应关系，得到第六关系；将上述第六关系代入输入阻抗法计算公式，得到上述目标关系。
[0168]
可选地，上述阻抗参数包括电阻和电抗，以各上述等效支路的阻抗参数为变量，确定在不同的上述阻抗参数下短路电流直流分量相对时间的变化，得到多条曲线，包括：获取各上述等效支路的上述电阻和上述电抗，阻抗与上述电阻和上述电抗的关系为，其中，表示上述阻抗，表示上述电阻，表示上述电抗，表示上述电网的角频率，表示虚部单位；以各上述电阻和各上述电抗为变量，得到多条上述曲线。
[0169]
可选地，上述变量满足预定条件，上述预定条件为任意两个上述等效支路的上述阻抗的比值范围为0.01～100，且上述阻抗的实部与虚部的比值范围为0.01～3。
[0170]
可选地，根据上述目标衰减时间常数是否大于预定值，确定断路器抗短路电流能力是否不足，包括：在上述目标衰减时间常数大于上述预定值的情况下，确定上述断路器抗短路电流能力不满足实际需求；在上述目标衰减时间常数不大于上述预定值的情况下，确定上述断路器抗短路电流能力满足实际需求。
[0171]
本发明实施例提供了一种处理器，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述断路器抗短路电流能力的确定方法。
[0172]
具体地，断路器抗短路电流能力的确定方法包括：
[0173]
步骤s201，对电网在故障点前的各支路进行等效处理，得到多条等效支路，并以各上述等效支路的阻抗参数为变量，确定在不同的上述阻抗参数下短路电流直流分量相对时间的变化，得到多条曲线，多条上述曲线的边界构成多维故障空间，上述等效支路为上述支路对应的戴维南等效电路；
[0174]
具体地，对各支路进行等效处理，得到多条等效支路，通过等效支路的阻抗参数构建故障空间，使得故障空间更加全面。
[0175]
步骤s202，根据上述电网的节点导纳矩阵，确定上述电网的节点阻抗矩阵，并根据上述节点阻抗矩阵，确定节点自阻抗；
[0176]
具体地，任何电力网络拓扑连接关系都可用节点导纳矩阵描述。
[0177]
步骤s203，对上述节点导纳矩阵进行频率修正，得到等效频率下的等效节点导纳矩阵，并根据上述等效节点导纳矩阵，确定等效节点自阻抗和上述等效频率之间的对应关系，得到第一关系；
[0178]
具体地，对上述节点导纳矩阵进行频率修正，减小系统误差。
[0179]
步骤s204，根据上述节点自阻抗和上述第一关系，确定上述短路电流直流分量与上述等效频率的对应关系，得到第二关系，并根据上述第二关系和上述故障空间确定目标关系，上述目标关系为上述短路电流直流分量和上述时间的关系；
[0180]
具体地，基于输入阻抗法计算公式，根据上述节点自阻抗和上述第一关系可以确定第二关系。
[0181]
步骤s205，根据上述目标关系，确定目标衰减时间常数，并根据上述目标衰减时间常数是否大于预定值，确定断路器抗短路电流能力是否不足。
[0182]
具体地，短路电流直流分量与衰减时间常数对短路电流数据的考核有很大的影响。
[0183]
可选地，对上述节点导纳矩阵进行频率修正，得到等效频率下的等效节点导纳矩阵，并根据上述等效节点导纳矩阵，确定等效节点自阻抗和上述等效频率之间的对应关系，得到第一关系，包括：采用等效频率法对上述节点导纳矩阵进行修正，得到上述等效节点导纳矩阵；根据上述等效节点导纳矩阵，确定等效节点阻抗矩阵；根据上述等效节点阻抗矩阵，确定上述第一关系。
[0184]
可选地，根据上述节点自阻抗和上述第一关系，确定上述短路电流直流分量与上述等效频率的对应关系，得到第二关系，包括：根据上述第一关系，计算得到衰减时间常数与上述等效频率的对应关系，得到第三关系；根据上述节点自阻抗和上述第三关系，确定上
述第二关系。
[0185]
可选地，根据上述第二关系和上述故障空间确定目标关系，包括：采用模式搜索算法对上述故障空间进行处理，确定上述故障空间内数据密度最大的点对应的上述短路电流直流分量为第一短路电流直流分量；将上述第一短路电流直流分量代入上述第二关系，得到第四关系，上述第四关系为上述电网的最佳频率和上述时间的对应关系，上述最佳频率为上述第一短路电流直流分量对应的上述等效频率；根据上述第四关系，确定上述目标关系。
[0186]
可选地，根据上述第四关系，确定上述目标关系，包括：根据上述第四关系，确定上述最佳频率对应的上述节点导纳矩阵与上述时间的对应关系，得到第五关系；根据上述第五关系，确定上述最佳频率对应的上述等效节点自阻抗与上述时间的对应关系，得到第六关系；将上述第六关系代入输入阻抗法计算公式，得到上述目标关系。
[0187]
可选地，上述阻抗参数包括电阻和电抗，以各上述等效支路的阻抗参数为变量，确定在不同的上述阻抗参数下短路电流直流分量相对时间的变化，得到多条曲线，包括：获取各上述等效支路的上述电阻和上述电抗，阻抗与上述电阻和上述电抗的关系为，其中，表示上述阻抗，表示上述电阻，表示上述电抗，表示上述电网的角频率，表示虚部单位；以各上述电阻和各上述电抗为变量，得到多条上述曲线。
[0188]
可选地，上述变量满足预定条件，上述预定条件为任意两个上述等效支路的上述阻抗的比值范围为0.01～100，且上述阻抗的实部与虚部的比值范围为0.01～3。
[0189]
可选地，根据上述目标衰减时间常数是否大于预定值，确定断路器抗短路电流能力是否不足，包括：在上述目标衰减时间常数大于上述预定值的情况下，确定上述断路器抗短路电流能力不满足实际需求；在上述目标衰减时间常数不大于上述预定值的情况下，确定上述断路器抗短路电流能力满足实际需求。
[0190]
本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现至少以下步骤：
[0191]
步骤s201，对电网在故障点前的各支路进行等效处理，得到多条等效支路，并以各上述等效支路的阻抗参数为变量，确定在不同的上述阻抗参数下短路电流直流分量相对时间的变化，得到多条曲线，多条上述曲线的边界构成多维故障空间，上述等效支路为上述支路对应的戴维南等效电路；
[0192]
步骤s202，根据上述电网的节点导纳矩阵，确定上述电网的节点阻抗矩阵，并根据上述节点阻抗矩阵，确定节点自阻抗；
[0193]
步骤s203，对上述节点导纳矩阵进行频率修正，得到等效频率下的等效节点导纳矩阵，并根据上述等效节点导纳矩阵，确定等效节点自阻抗和上述等效频率之间的对应关系，得到第一关系；
[0194]
步骤s204，根据上述节点自阻抗和上述第一关系，确定上述短路电流直流分量与上述等效频率的对应关系，得到第二关系，并根据上述第二关系和上述故障空间确定目标关系，上述目标关系为上述短路电流直流分量和上述时间的关系；
[0195]
步骤s205，根据上述目标关系，确定目标衰减时间常数，并根据上述目标衰减时间常数是否大于预定值，确定断路器抗短路电流能力是否不足。
[0196]
本文中的设备可以是服务器、pc、pad、手机等。
[0197]
本技术还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有至少如下方法步骤的程序：
[0198]
步骤s201，对电网在故障点前的各支路进行等效处理，得到多条等效支路，并以各上述等效支路的阻抗参数为变量，确定在不同的上述阻抗参数下短路电流直流分量相对时间的变化，得到多条曲线，多条上述曲线的边界构成多维故障空间，上述等效支路为上述支路对应的戴维南等效电路；
[0199]
步骤s202，根据上述电网的节点导纳矩阵，确定上述电网的节点阻抗矩阵，并根据上述节点阻抗矩阵，确定节点自阻抗；
[0200]
步骤s203，对上述节点导纳矩阵进行频率修正，得到等效频率下的等效节点导纳矩阵，并根据上述等效节点导纳矩阵，确定等效节点自阻抗和上述等效频率之间的对应关系，得到第一关系；
[0201]
步骤s204，根据上述节点自阻抗和上述第一关系，确定上述短路电流直流分量与上述等效频率的对应关系，得到第二关系，并根据上述第二关系和上述故障空间确定目标关系，上述目标关系为上述短路电流直流分量和上述时间的关系；
[0202]
步骤s205，根据上述目标关系，确定目标衰减时间常数，并根据上述目标衰减时间常数是否大于预定值，确定断路器抗短路电流能力是否不足。
[0203]
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0204]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0205]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0206]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0207]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或
其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0208]
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
[0209]
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。存储器是计算机可读介质的示例。
[0210]
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
[0211]
还需要说明的是，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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0212]
从以上的描述中，可以看出，本技术上述的实施例实现了如下技术效果：
[0213]
1)、本技术的上述断路器抗短路电流能力的确定方法中，首先，对电网在故障点前的各支路进行等效处理，得到多条等效支路，并以各上述等效支路的阻抗参数为变量，确定在不同的上述阻抗参数下短路电流直流分量相对时间的变化，得到多条曲线，多条上述曲线的边界构成多维故障空间，上述等效支路为上述支路对应的戴维南等效电路；之后，根据上述电网的节点导纳矩阵，确定上述电网的节点阻抗矩阵，并根据上述节点阻抗矩阵，确定节点自阻抗；之后，对上述节点导纳矩阵进行频率修正，得到等效频率下的等效节点导纳矩阵，并根据上述等效节点导纳矩阵，确定等效节点自阻抗和上述等效频率之间的对应关系，得到第一关系；之后，根据上述节点自阻抗和上述第一关系，确定上述短路电流直流分量与上述等效频率的对应关系，得到第二关系，并根据上述第二关系和上述故障空间确定目标关系，上述目标关系为上述短路电流直流分量和上述时间的关系；最后，根据上述目标关系，确定目标衰减时间常数，并根据上述目标衰减时间常数是否大于预定值，确定断路器抗短路电流能力是否不足。该方法首先确定故障空间，再确定短路电流直流分量与等效频率的对应关系，即第二关系，基于第二关系和故障空间确定短路电流直流分量和上述时间的关系，即目标关系，该方法计算短路电流直流分量的结果精度高，从而得到的目标衰减时间常数的精度高，进而解决了现有技术中短路电流直流分量的计算精度较低导致断路器抗短路电流能力判断不准确的问题。
[0214]
2)、本技术的上述断路器抗短路电流能力的确定装置，包括处理单元、第一确定单元、第二确定单元、第三确定单元以及第四确定单元，其中，上述处理单元用于对电网在故
障点前的各支路进行等效处理，得到多条等效支路，并以各上述等效支路的阻抗参数为变量，确定在不同的上述阻抗参数下短路电流直流分量相对时间的变化，得到多条曲线，多条上述曲线的边界构成多维故障空间，上述等效支路为上述支路对应的戴维南等效电路；上述第一确定单元用于根据上述电网的节点导纳矩阵，确定上述电网的节点阻抗矩阵，并根据上述节点阻抗矩阵，确定节点自阻抗；上述第二确定单元用于对上述节点导纳矩阵进行频率修正，得到等效频率下的等效节点导纳矩阵，并根据上述等效节点导纳矩阵，确定等效节点自阻抗和上述等效频率之间的对应关系，得到第一关系；上述第三确定单元用于根据上述节点自阻抗和上述第一关系，确定上述短路电流直流分量与上述等效频率的对应关系，得到第二关系，并根据上述第二关系和上述故障空间确定目标关系，上述目标关系为上述短路电流直流分量和上述时间的关系；上述第四确定单元用于根据上述目标关系，确定目标衰减时间常数，并根据上述目标衰减时间常数是否大于预定值，确定断路器抗短路电流能力是否不足。该装置首先确定故障空间，再确定短路电流直流分量与等效频率的对应关系，即第二关系，基于第二关系和故障空间确定短路电流直流分量和上述时间的关系，即目标关系，该装置计算短路电流直流分量的结果精度高，从而得到的目标衰减时间常数的精度高，进而解决了现有技术中短路电流直流分量的计算精度较低导致断路器抗短路电流能力判断不准确的问题。
[0215]
以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种断路器抗短路电流能力的确定方法，其特征在于，包括：对电网在故障点前的各支路进行等效处理，得到多条等效支路，并以各所述等效支路的阻抗参数为变量，确定在不同的所述阻抗参数下短路电流直流分量相对时间的变化，得到多条曲线，多条所述曲线的边界构成多维故障空间，所述等效支路为所述支路对应的戴维南等效电路；根据所述电网的节点导纳矩阵，确定所述电网的节点阻抗矩阵，并根据所述节点阻抗矩阵，确定节点自阻抗；对所述节点导纳矩阵进行频率修正，得到等效频率下的等效节点导纳矩阵，并根据所述等效节点导纳矩阵，确定等效节点自阻抗和所述等效频率之间的对应关系，得到第一关系；根据所述节点自阻抗和所述第一关系，确定所述短路电流直流分量与所述等效频率的对应关系，得到第二关系，并根据所述第二关系和所述故障空间确定目标关系，所述目标关系为所述短路电流直流分量和所述时间的关系；根据所述目标关系，确定目标衰减时间常数，并根据所述目标衰减时间常数是否大于预定值，确定断路器抗短路电流能力是否不足。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述节点导纳矩阵进行频率修正，得到等效频率下的等效节点导纳矩阵，并根据所述等效节点导纳矩阵，确定等效节点自阻抗和所述等效频率之间的对应关系，得到第一关系，包括：采用等效频率法对所述节点导纳矩阵进行修正，得到所述等效节点导纳矩阵；根据所述等效节点导纳矩阵，确定等效节点阻抗矩阵；根据所述等效节点阻抗矩阵，确定所述第一关系。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述节点自阻抗和所述第一关系，确定所述短路电流直流分量与所述等效频率的对应关系，得到第二关系，包括：根据所述第一关系，计算得到衰减时间常数与所述等效频率的对应关系，得到第三关系；根据所述节点自阻抗和所述第三关系，确定所述第二关系。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第二关系和所述故障空间确定目标关系，包括：采用模式搜索算法对所述故障空间进行处理，确定所述故障空间内数据密度最大的点对应的所述短路电流直流分量为第一短路电流直流分量；将所述第一短路电流直流分量代入所述第二关系，得到第四关系，所述第四关系为所述电网的最佳频率和所述时间的对应关系，所述最佳频率为所述第一短路电流直流分量对应的所述等效频率；根据所述第四关系，确定所述目标关系。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述第四关系，确定所述目标关系，包括：根据所述第四关系，确定所述最佳频率对应的所述节点导纳矩阵与所述时间的对应关系，得到第五关系；根据所述第五关系，确定所述最佳频率对应的所述等效节点自阻抗与所述时间的对应
关系，得到第六关系；将所述第六关系代入输入阻抗法计算公式，得到所述目标关系。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阻抗参数包括电阻和电抗，以各所述等效支路的阻抗参数为变量，确定在不同的所述阻抗参数下短路电流直流分量相对时间的变化，得到多条曲线，包括：获取各所述等效支路的所述电阻和所述电抗，并根据所述电阻和所述电抗，确定阻抗为z＝r+jωl，其中，z表示所述阻抗，r表示所述电阻，l表示所述电抗，ω表示所述电网的角频率，j表示虚部单位；以各所述电阻和各所述电抗为变量，得到多条所述曲线。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述变量满足预定条件，所述预定条件为任意两个所述等效支路的所述阻抗的比值范围为0.01～100，且所述阻抗的实部与虚部的比值范围为0.01～3。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述目标衰减时间常数是否大于预定值，确定断路器抗短路电流能力是否不足，包括：在所述目标衰减时间常数大于所述预定值的情况下，确定所述断路器抗短路电流能力不满足实际需求；在所述目标衰减时间常数不大于所述预定值的情况下，确定所述断路器抗短路电流能力满足实际需求。9.一种断路器抗短路电流能力的确定装置，其特征在于，包括：处理单元，用于对电网在故障点前的各支路进行等效处理，得到多条等效支路，并以各所述等效支路的阻抗参数为变量，确定在不同的所述阻抗参数下短路电流直流分量相对时间的变化，得到多条曲线，多条所述曲线的边界构成多维故障空间，所述等效支路为所述支路对应的戴维南等效电路；第一确定单元，用于根据所述电网的节点导纳矩阵，确定所述电网的节点阻抗矩阵，并根据所述节点阻抗矩阵，确定节点自阻抗；第二确定单元，用于对所述节点导纳矩阵进行频率修正，得到等效频率下的等效节点导纳矩阵，并根据所述等效节点导纳矩阵，确定等效节点自阻抗和所述等效频率之间的对应关系，得到第一关系；第三确定单元，用于根据所述节点自阻抗和所述第一关系，确定所述短路电流直流分量与所述等效频率的对应关系，得到第二关系，并根据所述第二关系和所述故障空间确定目标关系，所述目标关系为所述短路电流直流分量和所述时间的关系；第四确定单元，用于根据所述目标关系，确定目标衰减时间常数，并根据所述目标衰减时间常数是否大于预定值，确定断路器抗短路电流能力是否不足。10.一种电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器，存储器，以及一个或多个程序，其中，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行权利要求1至8中任意一项所述的断路器抗短路电流能力的确定方法。

技术总结
本申请提供了一种断路器抗短路电流能力的确定方法和其确定装置。该方法包括：对电网在故障点前的各支路进行等效处理，得到多条等效支路，并确定在不同的阻抗参数下短路电流直流分量相对时间的变化，确定多维故障空间；根据电网的节点导纳矩阵，确定电网的节点阻抗矩阵，并根据节点阻抗矩阵，确定节点自阻抗；对节点导纳矩阵进行频率修正，得到等效频率下的等效节点导纳矩阵，并根据等效节点导纳矩阵，确定第一关系；根据节点自阻抗和第一关系，确定第二关系，并根据第二关系和故障空间确定目标关系；根据目标关系，确定目标衰减时间常数，并根据目标衰减时间常数是否大于预定值，确定断路器抗短路电流能力是否不足。路器抗短路电流能力是否不足。路器抗短路电流能力是否不足。


技术研发人员：苏寅生 毛振宇 徐光虎 赵利刚 姚海成 涂思嘉
受保护的技术使用者：中国南方电网有限责任公司
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/7/27