CN105977933B - 一种考虑概率分布的串补过电压保护动作定值的选取方法 - Google Patents
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Abstract
一种考虑概率分布的串补过电压保护动作定值的选取方法，包括：确定区外故障计算条件；确定串补区外故障发生概率；确定不同区外故障类型下的串补MOV电流和MOV能耗的N个计算值；进行概率统计，得到概率分布直方图；确定区外故障时串补间隙动作旁路电容器的允许概率PB；根据MOV电流和能耗的概率直方图，确定其整定值。本发明根据区外故障MOV能耗、电流等分布特性确定过电压保护定值，降低串补MOV能耗要求水平，提高串补经济性。
Description
技术领域
本发明涉及串补过电压保护领域，具体涉及一种考虑概率分布的串补过电压保护动作定值的选取方法。
背景技术
串联补偿技术可以提高远距离输电系统传输容量、改善系统稳定性，串补在电力系统中有广阔的应用前景。目前串补广泛采用“MOV-并联间隙组合”保护作为串补装置的过电压保护，MOV-并联间隙组合过电压保护策略为：发生区外故障时串补火花间隙和旁路开关不允许动作，不允许旁路串补；发生区内故障时，允许旁路串补，当串补MOV电流和能耗大小达到整定值时，控制系统就发出火花间隙旁路触发命令，同时命令旁路开关合闸，将串补和MOV旁路。其中：区内故障：指发生在该串补所在线路两侧断路器之间的故障。区外故障：指发生在该串补所在线路两侧断路器之外的故障。
目前选取MOV电流和能耗的整定值的方法是：(1)针对不同区外故障工况进行仿真，得到不同区外故障下串补MOV电流和MOV能耗的最大值。(2)取上述不同工况下仿真所得的MOV电流和能耗的最大值，并再考虑一定的裕度，作为串补过电压保护的整定值。
串补过电压保护的整定值直接影响到串补MOV容量选择。一般情况下，整定值越高，对MOV容量要求就越大。上述整定值选取方法没有考虑到不同区外故障发生的概率是不同的，在某些特殊工况下，串补MOV电流和能耗很高，但这些工况出现的概率可能极低。以这些概率极低工况下计算出的串补MOV电流和能耗为基础选择整定值，会造成设计的MOV容量较大，影响串补经济性。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种考虑概率分布的串补过电压保护动作定值的选取方法，在确定串补过电压保护整定值时，充分考虑不同故障发生的概率，以及不同故障位置、不同故障时刻及故障清除时刻等随机因素，根据区外故障MOV能耗、电流等分布特性确定过电压保护定值，降低串补MOV能耗要求水平，提高串补经济性。
实现上述目的所采用的解决方案为：
一种考虑概率分布的串补过电压保护动作定值的选取方法，所述选取方法包括：
(1)确定区外故障计算条件；
(2)确定串补区外故障发生概率；
(3)确定不同区外故障类型下的串补MOV电流、MOV能耗的概率分布；
(4)进行概率统计，得到概率分布直方图；
(5)确定区外故障时串补间隙动作旁路电容器的允许概率PB；
(6)根据MOV电流和能耗的概率直方图，确定其整定值。
优选的，所述步骤(1)包括：将串补线路的线路断路器外作为故障点，设置线路两侧断路器外的故障点分别为A，B。
优选的，所述步骤(2)包括：
(2-1)、根据区域范围内或全国范围内统计情况得到同电压等级线路发生单相接地瞬时故障、单相接地永久故障、两相接地故障、三相接地故障的概率，分别设为P1、P2、P3、P4，单位为次/百公里.年；
(2-2)、与故障点A，B所在变电站直接连接的、与串补所在线路相同电压等级的线路总长度分别为LA，LB，计算第n种故障在任一故障点X所在的整条线路上故障的概率Pxn：PXn＝LX×Pn，n代表故障类型，Pn表示第n种故障发生的概率，X为任一故障点，PA1、PA2、PA3、PA4，PB1、PB2、PB3、PB4为得到故障点A和故障点B发生上述(2-1)中四种故障的概率，其单位为次/年，如果有更多的故障点，或者故障类型则以次类推，LX为故障点X的线路总长度。
优选的，所述步骤(3)包括：
对每个故障点的每一种故障均进行N次仿真，其中N≥100，每次仿真故障发生时刻选取不同值，且在一个工频周期20ms内均匀分布，并考虑实际系统的断路器动作时间特性。
优选的，所述步骤(4)包括：
第n种故障在任一故障点X所在的整条线路上故障的概率为Pxn，对该工况下所得到的N组MOV电流和MOV能耗数据进行统计时，按照每个数据的频次乘以系数
进行统计，n代表故障类型，X为任一故障点，PA1、PA2、PA3、PA4，PB1、PB2、PB3、PB4为得到故障点A和故障点B发生单相接地瞬时故障、单相接地永久故障、两相接地故障和三相接地故障，四种故障的概率，其单位为次/年，如果有更多的故障点，或者故障类型则以次类推，Lx为故障点X的线路总长度。
优选的，所述步骤(6)包括：
从MOV电流和能耗频率直方图上，分别选取电流I1和能耗E1，使其分别满足：
MOV电流值大于I1的概率为
MOV能耗值大于E1的概率为
得到整定值：
MOV电流整定值：Iset＝(1+裕度)*I1；
MOV能耗整定值：Eset＝(1+裕度)*E1；
其中，PA1、PA2、PA3、PA4，PB1、PB2、PB3、PB4为得到故障点A和故障点B发生单相接地瞬时故障、单相接地永久故障、两相接地故障和三相接地故障，四种故障的概率，其单位为次/年，如果有更多的故障点，或者故障类型则以次类推。与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明在确定串补过电压保护整定值时，充分考虑不同故障发生的概率，以及不同故障位置、不同故障时刻及故障清除时刻等随机因素，根据区外故障MOV能耗、电流等分布特性确定过电压保护定值，降低串补MOV能耗要求水平，提高串补经济性。
附图说明
图1是本发明提供的典型串补过电压保护方式下串补电气接线示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
如图1为本发明提供的典型串补过电压保护方式下串补电气接线示意图，本发明提出的串补过电压保护整定值选取方法如下：
(1)确定区外故障计算条件
区外故障计算时，一般主要考虑串补线路的线路断路器外作为故障点，以得到较严重的计算结果。线路两侧断路器外的故障点分别为A，B。
故障类型一般考虑单相接地瞬时故障、单相接地永久故障，两相接地故障，三相接地故障，共四种。
(2)确定串补区外故障发生概率
根据系统所在区域的故障统计情况，或者根据相同电压等级的全国范围内的故障统计数据，确定各种故障发生概率。计算方法如下：
a.根据区域范围内过全国范围内统计情况得到的同电压等级线路发生单相接地瞬时故障、单相接地永久故障，两相接地故障，三相接地故障四种故障的概率分别为P1、P2、P3、P4，单位为次/百公里.年。
b.故障点A，B所连接线路总长度(不考虑串补线路)分别为LA，LB，计算各故障点发生不同故障的概率：PAn＝LA×Pn，n代表故障类型。得到故障点A和故障点B发生上述四种故障的概率为PA1、PA2、PA3、PA4，PB1、PB2、PB3、PB4，其单位为次/年，如果有更多的故障点，或者故障类型则以次类推。
(3)确定不同区外故障类型下的串补MOV电流、MOV能耗的概率分布
根据电网结构、输送潮流、运行方式等，建立包括串补的电磁暂态仿真模型，计算不同区外故障下的串补MOV电流和MOV能耗。计算时，对于每个故障点的每一种故障均进行N次仿真，其中N＞＝100，每次仿真故障发生时刻选取不同值，在一个工频周期20ms内均匀分布，并考虑实际系统的断路器动作特性。每种故障下可以得到的串补MOV电流和MOV能耗的N个计算值。对与两个故障点和4中故障类型则共得到8N个MOV电流和MOV能耗计算值。MOV：Meta l oxide varistor，金属氧化物限压器
(4)对于所得到的MOV电流和MOV能耗数据分别进行概率统计，得到频率分布直方图。
在统计时，根据不同故障出现的概率不同，对各故障工况下的数据频次按照一定的权重进行统计。具体如下：
以A故障点发生单相瞬时故障为例，其发生概率为PA1，对该工况下所得到的N组MOV电流和MOV能耗数据进行统计时，按照每个数据的频次按照乘以系数
进行统计。即如果在A故障点发生单相瞬时故障工况下，计算所得的N组数据中，如果某组数据出现的次数为1，在统计中按照出现次数为kA1进行统计。其他工况下类似。
对于所有故障点，所有工况下的的得到的共8N组数据，按照上述权重进行统计分别得到MOV电流和MOV能耗的频率分布直方图。
(5)确定区外故障时串补间隙动作旁路电容器的允许概率PB。
可根据系统具体要求来确定。如无特殊要求，可按照0.01次/年考虑。
(6)根据MOV电流和能耗的概率直方图，确定其整定值。
从MOV电流和能耗频率直方图上，分别选取电流I1和能耗E1，使其分别满足：
MOV电流值大于I1的概率为
MOV能耗值大于E1的概率为
考虑一定的裕度确定MOV电流和能耗的整定值，裕度可按照具体情况考虑，一般可取5％～15％，以5％为例：
MOV电流整定值：Iset＝1.05*I1
MOV能耗整定值：Eset＝1.05*E1。
最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。
Claims (6)
1.一种考虑概率分布的串补过电压保护动作定值的选取方法，其特征在于，所述选取方法包括：
(1)确定区外故障计算条件；
(2)确定串补区外故障发生概率；
(3)确定不同区外故障类型下的串补MOV电流、MOV能耗的概率分布；
(4)进行概率统计，得到概率分布直方图；
(5)确定区外故障时串补间隙动作旁路电容器的允许概率PB；
(6)根据MOV电流和能耗的概率直方图，确定其整定值。
2.如权利要求1所述的选取方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：将串补线路的线路断路器外作为故障点，设置线路两侧断路器外的故障点分别为A，B。
3.如权利要求1所述的选取方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：
(2-1)、根据区域范围内或全国范围内统计情况得到同电压等级线路发生单相接地瞬时故障、单相接地永久故障、两相接地故障、三相接地故障的概率，分别设为P1、P2、P3、P4，单位为次/百公里.年；
(2-2)、与故障点A，B所在变电站直接连接的、与串补所在线路相同电压等级的线路总长度分别为LA，LB，计算第n种故障在任一故障点X所在的整条线路上故障的概率Pxn：Pxn＝Lx×Pn，n代表故障类型，P表示第n种故障发生的概率，X为任一故障点，PA1、PA2、PA3、PA4，PB1、PB2、PB3、PB4为得到故障点A和故障点B发生上述(2-1)中四种故障的概率，其单位为次/年，如果有更多的故障点，或者故障类型则以次类推，Lx为故障点X的线路总长度。
4.如权利要求1所述的选取方法，其特征在于，所述步骤(3)包括：
对每个故障点的每一种故障均进行N次仿真，其中N≥100，每次仿真故障发生时刻选取不同值，且在一个工频周期20ms内均匀分布，并考虑实际系统的断路器动作时间特性。
5.如权利要求1所述的选取方法，其特征在于，所述步骤(4)包括：第n种故障在任一故障点X所在的整条线路上故障的概率为Pxn，对该工况下所得到的N组MOV电流和MOV能耗数据进行统计时，按照每个数据的频次乘以系数
进行统计，n代表故障类型，X为任一故障点，PA1、PA2、PA3、PA4，PB1、PB2、PB3、PB4为得到故障点A和故障点B发生单相接地瞬时故障、单相接地永久故障、两相接地故障和三相接地故障，四种故障的概率，其单位为次/年，如果有更多的故障点，或者故障类型则以次类推，Lx为故障点X的线路总长度。
6.如权利要求1所述的选取方法，其特征在于，所述步骤(6)包括：从MOV电流和能耗频率直方图上，分别选取电流I1和能耗E1，使其分别满足：
MOV电流值大于I1的概率为
MOV能耗值大于E1的概率为
得到整定值：
MOV电流整定值：Iset＝(1+裕度)*I1；
MOV能耗整定值：Eset＝(1+裕度)*E1；
其中，PA1、PA2、PA3、PA4，PB1、PB2、PB3、PB4为得到故障点A和故障点B发生单相接地瞬时故障、单相接地永久故障、两相接地故障和三相接地故障，四种故障的概率，其单位为次/年，如果有更多的故障点，或者故障类型则以次类推。
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| CN105977933A CN105977933A (zh) | 2016-09-28 |
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| CN1523366A (zh) * | 2003-09-03 | 2004-08-25 | 武汉大学 | 一种带串补的输电线路的精确故障定位方法 |
| CN103001235A (zh) * | 2012-11-13 | 2013-03-27 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心 | 一种串联电容补偿装置mov风险评估方法 |
| CN104377695A (zh) * | 2014-11-20 | 2015-02-25 | 清华大学 | 一种串联电容补偿装置、输电电路和抑制trv的方法 |
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