CN102916427B - 一种多回输电线路的综合三相不平衡度计算方法 - Google Patents

Abstract

一种同塔或平行的多回输电线路综合三相不平衡度计算方法,包括如下步骤：S1）求取各单回输电线路的三相不平衡度r(i)，i为回路编号；S2）根据各单回输电线路的特点设定权重c_i；S3）根据各单回输电线路的三相不平衡度r(i)及其三相不平衡度的临界值Δ设定惩罚函数f[r(i)]；S4）计算多回输电线路的综合三相不平衡度

Description

一种多回输电线路的综合三相不平衡度计算方法

技术领域

本发明涉及一种输电线路三相不平衡度计算方法，尤其涉及一种同塔多回路输电线路或同一输电走廊距离较近的平行输电线路综合三相不平衡度的计算方法。

背景技术

随着电网建设的快速发展，输电线路走廊越来越密集，同塔架设多回输电线路或平行输电线路日益增多，由此产生的复杂交变电磁场环境可能导致线路之间产生严重的三相线路参数不平衡问题。三相线路参数不平衡会引起三相电流不对称，严重时导致一相线路电流值是另一相的数倍，大大降低线路输送容量，增大线路损耗，同时容易引起线路零序电流过大，导致零序保护动作，线路跳闸。

近年来，由于线路电气参数三相不平衡，国内发生过多回输电线路投运失败，也发生过多起同塔多回线路中一回输电线路故障引起相邻线路保护动作误跳闸等事故，因而在输电线路规划、设计阶段，需重点考虑同塔多回输电线路参数三相不平衡问题。

多回输电线路的相序排列方式是直接决定线路三相参数平衡与否的关键因素。对应一种相序排列方式计算出的三相不平衡度通常作为该相序排列方式好坏的评价指标，因而三相不平衡度的计算非常关键。

在相关国家标准中，三相电压或电流不平衡度的求取方法是，将公共节点的电压、电流按对称分量法进行分解得到负序和零序分量，再用负序和零序分量与正序分量之比的百分数来表征三相不平衡度。

传统的三相不平衡度指标仅针对单回输电线路的三相电力系统，而没有综合考虑多回输电线路三相不平衡的整体情况。因而，在进行多回输电线路最优相序排列时，需要提出一种适用于多回输电线路的综合三相不平衡度计算方法来整体考核其相序排列效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提出一种同塔多回或平行且距离较近的多回输电线路综合三相不平衡度计算方法，从而为输电线路规划、设计和运行阶段最优相序排列的选择，提供一种较为可靠的评价指标。

本发明所要解决的技术问题通过如下技术方案实现，一种同塔或平行的多回输电线路综合三相不平衡度计算方法,包括如下步骤：

S1）求取各单回输电线路的三相不平衡度r(i)，i为回路编号；

S2）根据各单回输电线路的特点设定权重c_i，主要反映不同的输电线路对三相不平衡度的敏感性和要求的不同；

S3）根据各单回输电线路的三相不平衡度r(i)及其三相不平衡度的临界值Δ设定惩罚函数f[r(i)]，利于防止发生某一单回输电线路三相不平衡度严重超标而所得的综合三相不平衡度不大的情况；

S4）计算多回输电线路的综合三相不平衡度n为所述多回输电线路的回路总数。

本发明步骤S1）中各单回输电线路的三相不平衡度r(i)可通过下式求得：

$r\left(i\right)=\frac{I_{0\mathrm{in}}\left(i\right)+I_{2\mathrm{in}}\left(i\right)}{I_{1\mathrm{in}}\left(i\right)}+\frac{I_{0\mathrm{out}}\left(i\right)+I_{2\mathrm{out}}\left(i\right)}{I_{1\mathrm{out}}\left(i\right)}+\frac{U_{0\mathrm{out}}\left(i\right)+U_{2\mathrm{out}}\left(i\right)}{U_{1\mathrm{out}}\left(i\right)}$

其中，I_0in(i)、I_1in(i)、I_2in(i)依次为第i回输电线路电源端零序、正序、负序电流；I_0out(i)、I_1out(i)、I_2out(i)依次为第i回输电线路负载端零序、正序、负序电流；U_0out(i)、U_1out(i)、U_2out(i)依次为第i回输电线路负载端零序、正序、负序电压。

本发明步骤S2）中所述的各单回输电线路的特点包括此单回输电线路的电压等级、负载重要性和对三相不平衡度的要求等。

本发明步骤S3）中的惩罚函数f[r(i)]可以为幂函数，即k为惩罚函数的幂指数，k>1。

相对现有技术本发明具有如下有益效果：本发明根据各单回输电线路的特点设定权重，并根据各单回输电线路的三相不平衡度及其三相不平衡度的临界值的关系设定惩罚函数，使计算出的综合三相不平衡度能更准确的反映此多回输电线路相序排列的特点，从而为输电线路规划、设计和运行阶段最优相序排列的选择提供较为可靠的评价指标。

具体实施方式

下面结合本发明的具体实施方式对本发明作进一步阐述，本发明的保护范围不应受其具体实施方式的限制。

本发明所提出的一种同塔或平行的多回输电线路综合三相不平衡度评估方法,包括如下步骤：

S1）求取各单回输电线路的三相不平衡度r(i)；

本发明提出了单回输电线路三相不平衡度r(i)新的定义方式，其表达式如（1）式所示。

$r\left(i\right)=\frac{I_{0\mathrm{in}}\left(i\right)+I_{2\mathrm{in}}\left(i\right)}{I_{1\mathrm{in}}\left(i\right)}+\frac{I_{0\mathrm{out}}\left(i\right)+I_{2\mathrm{out}}\left(i\right)}{I_{1\mathrm{out}}\left(i\right)}+\frac{U_{0\mathrm{out}}\left(i\right)+U_{2\mathrm{out}}\left(i\right)}{U_{1\mathrm{out}}\left(i\right)}---\left(1\right)$

其中，I_0in(i)、I_1in(i)、I_2in(i)依次为第i回输电线路电源端零序、正序、负序电流；I_0out(i)、I_1out(i)、I_2out(i)依次为第i回输电线路负载端零序、正序、负序电流；U_0out(i)、U_1out(i)、U_2out(i)依次为第i回输电线路负载端零序、正序、负序电压。

上述（1）式由三项数据求和得到，从左向右的第一项表示电源端零序和负序的三相电流不平衡度之和，第二项表示负载端零序和负序的三相电流不平衡度之和，第三项表示负载端的零序和负序三相电压不平衡度之和。

按照（1）式，分别求取同塔或平行的多回输电线路中各单回输电线路的三相不平衡度。

S2）根据各单回输电线路的特点设定权重c_i

对于不同的输电线路，其对三相不平衡度的敏感性和要求也不同，因而本发明提出根据各单回输电线路的电压等级和负载重要性等特点，给出各单回输电线路三相不平衡度的权重。

确定权重的基本原则是：①对于较高电压等级的线路，应赋予较大权重；②对于负载较重的线路，应赋予较大权重；③对于所带负荷重要级别较高的线路，应赋予较大权重；④对三相不平衡度要求较高的单回输电线路，应赋予较大权重。

根据确定权重的基本原则，给每单回输电线路赋予一个绝对权重值d_i，其中0≤d_i≤100，则单回输电线路的三相不平衡度权重c_i为：

$c_i=\frac{d_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{d}_i}---\left(2\right)$

其中c_i满足i表示回路编号；n为所研究的多回路输电系统的总回路数。

S3）根据各单回输电线路的三相不平衡度r(i)及其三相不平衡度的临界值Δ设定惩罚函数f[r(i)]

按照GB/T 15543-2008《电能质量三相电压不平衡》要求，电网正常运行时，负序电压不平衡度不超过2%，短时不得超过4%。但是在研究多回输电线路最优相序排列时，若有一回输电线路的三相不平衡度严重超标，即使其他回路三相不平衡度很小，也需谨慎考虑这种相序排列方式。为防止发生这种一回输电线路三相不平衡度严重超标，其他回路满足要求，而所得的综合三相不平衡度不大的情况，本发明提出了三相不平衡度的惩罚函数这一概念，以突出单回输电线路三相严重不平衡的情况。

惩罚函数f[r(i)]的取值原则为：r(i)为单回输电线路的三相不平衡度，设定Δ为单回输电线路三相不平衡度的临界值，则①当r(i)小于Δ时，f[r(i)]取小于1的正数，且r(i)越小，f[r(i)]越小；②当r(i)大于Δ时，f[r(i)]取大于1的正数，且r(i)越大，f[r(i)]越大。满足f[r(i)]取值原则的函数很多，如可选择幂函数作为第i回路三相不平衡度r(i)的惩罚函数：

$f\left[r\left(i\right)\right]={\left(\frac{r\left(i\right)}{\mathrm{\Δ}}\right)}^k---\left(3\right)$

其中，k为惩罚函数的幂指数，k>1。

S4）计算多回输电线路的综合三相不平衡度D(n)

根据式（1）~（3），定义多回输电线路的综合三相不平衡度D(n)为：

$D\left(n\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}c\left(i\right)*f\left[r\left(i\right)\right]*r\left(i\right)---\left(4\right)$

权重c_i和惩罚函数f[r(i)]可按照取值原则灵活选取。c_i取值越大，表明该回输电线路的三相不平衡度需重点考核；Δ取值越小，表明惩罚函数开始实施的三相不平衡度临界值越小，惩罚力度越大，要求越苛刻；k越大，表明对超过临界值的三相不平衡度惩罚力度越大，要求越苛刻。

根据式（4），在求得考虑权重和惩罚函数的多回输电线路的综合三相不平衡度后，可以将此指标作为考核多回输电线路相序排列好坏的评价标准。

Claims (2)

1.一种同塔或平行的多回输电线路综合三相不平衡度计算方法,其特征在于，包括如下步骤：

S1)求取各单回输电线路的三相不平衡度r(i)，i为回路编号；

各单回输电线路的三相不平衡度

$r\left(i\right)=\frac{I_{0\mathrm{in}}\left(i\right)+I_{2\mathrm{in}}\left(i\right)}{I_{1\mathrm{in}}\left(i\right)}+\frac{I_{0\mathrm{out}}\left(i\right)+I_{2\mathrm{out}}\left(i\right)}{I_{1\mathrm{out}}\left(i\right)}+\frac{U_{0\mathrm{out}}\left(i\right)+U_{2\mathrm{out}}\left(i\right)}{U_{1\mathrm{out}}\left(i\right)},$

其中，I_0in(i)、I_1in(i)、I_2in(i)依次为第i回输电线路电源端零序、正序、负序电流；I_0out(i)、I_1out(i)、I_2out(i)依次为第i回输电线路负载端零序、正序、负序电流；U_0out(i)、U_1out(i)、U_2out(i)依次为第i回输电线路负载端零序、正序、负序电压；

S2)根据各单回输电线路的特点设定权重c_i；

各单回输电线路的特点包括此单回输电线路的电压等级、负载重要性和对三相不平衡度的要求；

确定权重的基本原则是：①对于较高电压等级的线路，应赋予较大权重；②对于负载较重的线路，应赋予较大权重；③对于所带负荷重要级别较高的线路，应赋予较大权重；④对三相不平衡度要求较高的单回输电线路，应赋予较大权重；

根据确定权重的基本原则，给每单回输电线路赋予一个绝对权重值d_i，其中0≤d_i≤100，则单回输电线路的三相不平衡度权重c_i为：

$c_i=\frac{d_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{d}_i}$

其中c_i满足i表示回路编号；n为所研究的多回路输电系统的总回路数；

S3)根据各单回输电线路的三相不平衡度r(i)及其三相不平衡度的临界值Δ设定惩罚函数f[r(i)]；

S4)计算多回输电线路的综合三相不平衡度n为所述多回输电线路的回路总数。

2.根据权利要求1所述的同塔或平行的多回输电线路综合三相不平衡度计算方法，其特征在于，步骤S3)中的惩罚函数f[r(i)]为幂函数，即k为惩罚函数的幂指数，k>1。