CN107834544A - 一种基于区间数理论的配电网中性点接地方式改造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于区间数理论的配电网中性点接地方式改造方法，步骤如下：1.读取供电区域内所有配电线路相关信息；2.分别计算配电网中性点经消弧线圈接地和经小电阻接地两种方式下配电线路发生单相接地故障时的跳闸率；3.基于外力破坏、自然灾害和设备故障三种因素生成各条配电线路发生单相接地故障的区间数；4.建立配电网中性点接地方式改造工程的全寿命周期节约成本模型；5.对模型进行求解，以确定配电网中有待改造中性点的具体接地方式及其改造顺序。本发明能够避免现有中性点接地改造决策方法存在的不足，在满足配电网安全可靠运行的同时，也使得配电网中性点接地改造全寿命周期内节约成本最大化。
Description
技术领域
本发明涉及配电网安全稳定运行领域，具体涉及一种基于区间数理论的配电网中性点接地方式改造方法。
背景技术
配电网中性点接地方式的选择是一个具有综合性的技术问题，中性点不接地、小电阻接地各有其优缺点，各个地方的电网结构不一样，运行水平等也不一样，应该针对本地电网具体条件进行研究，通过技术经济比较确定，不能一概而论。中性点经小电阻接地和经消弧线圈接地从各地的运行情况来看各有利弊，目前还很难单独取舍。国内也有不少城市两种接地方式都在使用，针对不同的供电区域采用不同的接地方式，如：城市中心区域，电缆线路较为集中，系统电容电流较大，采用小电阻接地方式；而在城市郊区，多以架空线路为主，则采用消弧线圈接地方式。
随着城市规划及市政建设要求，架空线逐步被电缆所取代，且随着电缆线路的增加，需要加大消弧线圈的容量，由此造成消弧线圈投资增加、消弧线圈分接头调整频繁、设备绝缘水平居高不下等问题。一般而言，电缆线路的故障大多为永久性故障，不允许带故障运行，期望借助于消弧线圈实现电缆故障的灭弧、选线及定位是非常困难的。国内外众多研究已表明中性点经小电阻接地方式更适合以电缆线路为主的城市配电网，采用小电阻接地有利于继电保护装置迅速可靠的切除故障回路，小电阻接地还可改善系统的运行参数，降低接地故障时的内部过电压。且城市配电网在规划阶段即要求满足N-1原则，若发生单相接地故障时可及时将其切除，在不影响供电可靠性的前提下将配电网中性点接地方式逐步调整为小电阻接地方式是可行且有意义的。
然而，目前配电网中性点接地方式的改造缺乏科学有效的决策方法，国家及各级电网公司也尚未出台相应的技术指导原则。中性点接地改造决策方法较单一，通常仅依据运行经验或诸如线路的电缆化率、接地电流水平等某一方面的指标，未能基于配电网系统全面综合考虑改造对配电网供电可靠性所造成的影响，缺乏综合中性点接地方式各影响因素的定量决策方法，导致现有的中性点接地改造工程缺乏宏观统筹规划，未能跳出“头疼医头，脚痛医脚”的局面，给电力公司造成了不必要的经济损失。
针对中性点接地工程改造现状，需要综合考虑单相接地电流水平、线路电缆化率、配网综合自动化水平、配电设备的先进性、供电模式以及配电网可靠性等相关因素的影响，建立配电网中性点接地方式改造工程的全寿命周期节约成本评估模型，针对该模型开展分析，为中性点接地改造提供科学的决策依据。
发明内容
为避免现有接地改造决策方法存在的不足，本发明提供一种基于区间数理论的配电网中性点接地方式改造方法，包括以下步骤：
步骤1.读取供电区域内全部变电站的中性点接地方式，每个变电站内所有配电线路的电压等级、类型、长度、单位长度的线路参数，中性点接地设备投运年数，线路投运年数以及配电线路的平均负荷；
步骤2.分别计算配电网中性点经消弧线圈接地与经小电阻接地两种中性点接地方式下，每条配电线路发生单相接地故障的跳闸率；
步骤3.分别计算由外力破坏、自然灾害和设备故障三种因素造成每条配电线路发生单相接地故障的区间数；
步骤4.建立配电网中性点接地方式改造工程的全寿命周期节约成本模型；
步骤5.对配电网中性点接地方式有待改造的变电站进行中性点接地方式改造工程的全寿命周期节约成本计算，将所述节约成本自大到小排序，确定配电网中有待改造中性点的具体接地方式及其改造顺序。
进一步的，步骤2所述的每条配电线路发生单相接地故障的跳闸率分为中性点经消弧线圈接地时，发生瞬时性单相接地故障的跳闸率、中性点经消弧线圈接地时，发生永久性单相接地故障的跳闸率；中性点经小电阻接地时，发生瞬时性单相接地故障的跳闸率以及中性点经小电阻接地时，发生永久性单相接地故障的跳闸率。
进一步的，配电线路的单相接地故障区间数分为瞬时性单相接地故障区间数和永久性单相接地故障区间数；步骤3所述的外力破坏、自然灾害和设备故障三种因素造成每条配电线路发生单相接地故障的区间数包括因外力破坏造成配电线路瞬时性单相接地故障区间数和永久性单相接地故障区间数、因自然灾害造成配电线路瞬时性单相接地故障区间数和永久性单相接地故障区间数、因设备故障造成配电线路瞬时性单相接地故障区间数和永久性单相接地故障区间数。
进一步的，步骤4所述的配电网中性点接地方式改造工程的全寿命周期节约成本由设备投资节约成本、维护费用节约成本、废弃节约成本和停电损失节约成本组成。
进一步的，步骤2.1、中性点经消弧线圈接地时，第i条线路发生瞬时性单相接地故障的概率为熄弧失败造成线路跳闸的概率为α，故障扩展的概率为β1，选线不准确造成相邻线路停电的概率为γ，因故障扩展造成相邻正常线路x跳闸的概率为
中性点经消弧线圈接地系统中，瞬时性单相接地故障导致线路p跳闸的概率为
步骤2.2、中性点经消弧线圈接地时，第i条线路发生永久性单相接地故障的概率为故障扩展的概率为β1，选线不准确造成相邻正常线路停电的概率为γ，因故障扩展造成相邻正常线路x跳闸的概率为
中性点经消弧线圈接地系统中，永久性单相接地故障导致线路p跳闸的概率为
步骤2.3、中性点经小电阻接地时，第i条线路发生瞬时性单相接地故障的概率为重合闸失败的概率为η，故障扩展的概率为β2，因故障扩展造成相邻正常线路x跳闸的概率为中性点经小电阻接地系统中，瞬时性单相接地故障导致线路p跳闸的概率为
步骤2.4、中性点经小电阻接地时，第i条线路发生永久性单相接地故障的概率为故障扩展的概率为β2，因故障扩展造成相邻正常线路x跳闸的概率为中性点经小电阻接地系统中，永久性单相接地故障导致线路p跳闸的概率为
步骤2.5、基于上述四个步骤的分析结果，得到中性点经消弧线圈接地和经小电阻接地系统分别在瞬时性单相接地故障与永久性单向接地故障造成线路跳闸的概率。
进一步的，步骤3.1、基于配电线路i的历史跳闸数据统计得到其瞬时性及永久性单相接地故障的概率和设故障区间置信裕度为±υ％，分别生成配电线路i的瞬时性单相接地故障区间数和配电线路永久性单相接地故障区间数
其中，(n＝1、2)表示区间数的上界，(n＝1、2)表示区间数的下界；
步骤3.2、设导致配电线路i发生单相接地故障的外力破坏、自然灾害和设备故障三种因素的占比分别为和且满足
三种因素造成配电线路瞬时性单相接地故障区间数分别为：
三种因素造成配电线路永久性单相接地故障区间数分别为：
不同类型及运行环境下的配电线路时，三种因素造成配电线路发生单相接地故障区间数的相对宽度并不相同，需要在上述基础上进行调整；
步骤3.3、外力破坏因素引起的配电线路单相接地故障区间数，视待改造区域社会经济发展成熟情况，故障区间置信裕度±υ％乘以区域社会经济发展系数kd(kd∈[0.8,1.2])；区域社会经济发展相对成熟则kd取0.8，区域电网发展相对缓慢则kd取1.2；调整后的因外力破坏造成配电线路瞬时性单相接地故障区间数和永久性单相接地故障区间数分别为：
步骤3.4、自然灾害造成的线路单相接地故障区间数需区分电缆和架空线，设线路i的电缆率为Q(Q∈[0,1])，0为本线路全部为架空线路，1为本线路全部为电缆线路；自然灾害随机发生且增加线路单相接地故障的机率，仅调整区间数的上界，扩大置信范围；当线路为纯架空线，单相接地故障的机率最高，可靠系数选择为1.2；当线路为电缆线路，可靠系数选择为1，则自然灾害导致发生单相接地故障区间数的上界为修正为(n＝1、2，分别表示瞬时性和永久性单相接地故障)；调整后的因自然灾害造成配电线路瞬时性单相接地故障区间数和永久性单相接地故障区间数分别为：
步骤3.5、设备长期运行产生的老化缺陷可能增加线路发生单相接地故障的机率；架空线路的设备故障隐患易于巡视发现，因设备故障隐患造成线路发生单相接地故障的机率不大；而电缆线路的设备故障隐患难以发现，因设备故障隐患造成线路发生单相接地故障的机率较大；设备故障隐患障须考虑线路的老化程度，设Y为老化程度惩罚因子，采用模拟函数：
Y(x,a,c)＝1+0.1/(1+e-a(x-c)) (6)
其中，a，c为形状参数，取a＝0.2、c＝30，x为线路投入年限；调整其跳闸率的上界，且不同线路类型，惩罚因子并不相同，如下式所示：
调整后的因设备故障造成配电线路瞬时性单相接地故障区间数和永久性单相接地故障区间数分别为：
步骤3.6、基于以上步骤的分析，可以得到修正之后的配电线路i的瞬时性单相接地故障区间数和永久性单相接地故障区间数
进一步的，所述的配电网中性点接地方式改造工程的全寿命周期节约成本C由设备投资节约成本ΔG、维护费用节约成本ΔX、废弃节约成本ΔF和停电损失节约成本ΔK四个部分组成：C＝ΔG+ΔX+ΔF+ΔK (11)；
步骤4.1、中性点接地方式改造的设备投资节约成本ΔG包括一次设备投资节约成本GR、二次设备投资节约成本GP及安全设施投资节约成本GS三部分；其中，一次设备投资节约成本GR如下式：
其中，m为中性点接地方式改造需要投资的项目数量，ni表示第i项投资的使用年限，k为资金使用年利率，pi为初开投资，αi为第i项投资的运行成本；
中性点接地方式改造也带来了保护配置的变化，设增添保护成本为GP，以保护设备费用为基础，乘以相应的附件投资与施工费用；需要相应的安全设施投资为GS；中性点接地方式改造的设备投资节约成本G可表示为：ΔG＝-(GR+GP+GS) (13)；
步骤4.2、设n和m分别为中性点接地方式改造前后项目总的维护任务数量，Ji和Ji′分别为中性点接地方式改造前后第i种项目维护费用；则中性点接地方式改造前后，维护费用节约成本ΔX为：
步骤4.3、设p和q分别为中性点接地方式改造前后需退役设备数，fi和fi′分别为中性点接地方式改造前后第i种设备的废弃成本，k为年利率；则中性点接地方式改造前后，设备废弃节约成本ΔF为：
步骤4.4、设ENS和ENS′分别为中性点接地方式改造前后的短缺供电量，ki和ki′分别为第i条线路在中性点接地方式改造前后的跳闸率；GDPi为以区域年度用电价格表示的国内生产总值，ECi为本区域总用电量，定义GDPi/ECi为产电比，Pai为第i条线路所带平均负荷，ri为第i条线路的故障等效维修时间，其表达式为ri＝r0+2×Q，其中r0为故障等效维修基准时间，Q为电缆率；则中性点接地方式改造前后，具有n条配电线路的变电站停电损失节约成本ΔK为：
进一步的，步骤5中所述的节约成本自大到小排序后，优先对中性点接地方式改造工程的全寿命周期节约成本最大的进行改造，节约成本小于零的变电站不予考虑中性点接地改造，维持原有的接地方式。
本发明有益效果体现在：
1、本发明引入了配电线路单相接地故障的区间数，并分别基于外力破坏、自然灾害和设备故障三种因素对其故障区间数进行估算，用区间数取代了固定的故障概率值，从而克服了当前故障跳闸率表述上的缺陷，能够更加精确的反映真实故障对线路跳闸率的影响。
2、本发明同时也引入了配电网中性点接地改造工程的全寿命周期节约成本，通过计算中性点接地改造前后所造成的设备投资节约成本、维护费用节约成本、废弃节约成本和停电损失节约成本等，确定中性点是否需要改造以及对众多需要改造的变电站进行改造排序。
本发明提供一种基于区间数理论的配电网中性点接地改造方法，能够有效指导配电网中性点接地方式的改造，不仅使配电网安全可靠的运行，也使得配电网中性点接地改造全寿命周期内节约成本最大化。
附图说明
图1配电网中性点接地改造流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于区间数理论的配电网中性点接地方式改造方法，包括以下步骤：
步骤1.读取供电区域内全部变电站的中性点接地方式，每个变电站内所有配电线路的电压等级、类型、长度、单位长度的线路参数，中性点接地设备投运年数，线路投运年数以及配电线路的平均负荷；
步骤2.分别计算配电网中性点经消弧线圈接地与经小电阻接地两种中性点接地方式下，每条配电线路发生单相接地故障的跳闸率；
步骤3.分别计算由外力破坏、自然灾害和设备故障三种因素造成每条配电线路发生单相接地故障的区间数；
步骤4.建立配电网中性点接地方式改造工程的全寿命周期节约成本模型；
步骤5.对配电网中性点接地方式有待改造的变电站进行中性点接地方式改造工程的全寿命周期节约成本计算，将所述节约成本自大到小排序，确定配电网中有待改造中性点的具体接地方式及其改造顺序。
步骤2所述的每条配电线路发生单相接地故障的跳闸率分为中性点经消弧线圈接地时，发生瞬时性单相接地故障的跳闸率、中性点经消弧线圈接地时，发生永久性单相接地故障的跳闸率；中性点经小电阻接地时，发生瞬时性单相接地故障的跳闸率以及中性点经小电阻接地时，发生永久性单相接地故障的跳闸率。
配电线路的单相接地故障区间数分为瞬时性单相接地故障区间数和永久性单相接地故障区间数；步骤3所述的外力破坏、自然灾害和设备故障三种因素造成每条配电线路发生单相接地故障的区间数包括因外力破坏造成配电线路瞬时性单相接地故障区间数和永久性单相接地故障区间数、因自然灾害造成配电线路瞬时性单相接地故障区间数和永久性单相接地故障区间数、因设备故障造成配电线路瞬时性单相接地故障区间数和永久性单相接地故障区间数。
步骤4所述的配电网中性点接地方式改造工程的全寿命周期节约成本由设备投资节约成本、维护费用节约成本、废弃节约成本和停电损失节约成本组成。
步骤2.1、中性点经消弧线圈接地时，第i条线路发生瞬时性单相接地故障的概率为熄弧失败造成线路跳闸的概率为α，故障扩展的概率为β1，选线不准确造成相邻线路停电的概率为γ，因故障扩展造成相邻正常线路x跳闸的概率为
中性点经消弧线圈接地系统中，瞬时性单相接地故障导致线路p跳闸的概率为
步骤2.2、中性点经消弧线圈接地时，第i条线路发生永久性单相接地故障的概率为故障扩展的概率为β1，选线不准确造成相邻正常线路停电的概率为γ，因故障扩展造成相邻正常线路x跳闸的概率为
中性点经消弧线圈接地系统中，永久性单相接地故障导致线路p跳闸的概率为
步骤2.3、中性点经小电阻接地时，第i条线路发生瞬时性单相接地故障的概率为重合闸失败的概率为η，故障扩展的概率为β2，因故障扩展造成相邻正常线路x跳闸的概率为中性点经小电阻接地系统中，瞬时性单相接地故障导致线路p跳闸的概率为
步骤2.4、中性点经小电阻接地时，第i条线路发生永久性单相接地故障的概率为故障扩展的概率为β2，因故障扩展造成相邻正常线路x跳闸的概率为中性点经小电阻接地系统中，永久性单相接地故障导致线路p跳闸的概率为
步骤2.5、基于上述四个步骤的分析结果，得到中性点经消弧线圈接地和经小电阻接地系统分别在瞬时性单相接地故障与永久性单向接地故障造成线路跳闸的概率。
步骤3.1、基于配电线路i的历史跳闸数据统计得到其瞬时性及永久性单相接地故障的概率和设故障区间置信裕度为±υ％，分别生成配电线路i的瞬时性单相接地故障区间数和配电线路永久性单相接地故障区间数
其中，(n＝1、2)表示区间数的上界，(n＝1、2)表示区间数的下界；
步骤3.2、设导致配电线路i发生单相接地故障的外力破坏、自然灾害和设备故障三种因素的占比分别为和且满足
三种因素造成配电线路瞬时性单相接地故障区间数分别为：
三种因素造成配电线路永久性单相接地故障区间数分别为：
不同类型及运行环境下的配电线路时，三种因素造成配电线路发生单相接地故障区间数的相对宽度并不相同，需要在上述基础上进行调整；
步骤3.3、外力破坏因素引起的配电线路单相接地故障区间数，视待改造区域社会经济发展成熟情况，故障区间置信裕度±υ％乘以区域社会经济发展系数kd(kd∈[0.8,1.2])；区域社会经济发展相对成熟则kd取0.8，区域电网发展相对缓慢则kd取1.2；调整后的因外力破坏造成配电线路瞬时性单相接地故障区间数和永久性单相接地故障区间数分别为：
步骤3.4、自然灾害造成的线路单相接地故障区间数需区分电缆和架空线，设线路i的电缆率为Q(Q∈[0,1])，0为本线路全部为架空线路，1为本线路全部为电缆线路；自然灾害随机发生且增加线路单相接地故障的机率，仅调整区间数的上界，扩大置信范围；当线路为纯架空线，单相接地故障的机率最高，可靠系数选择为1.2；当线路为电缆线路，可靠系数选择为1，则自然灾害导致发生单相接地故障区间数的上界为修正为(n＝1、2，分别表示瞬时性和永久性单相接地故障)；调整后的因自然灾害造成配电线路瞬时性单相接地故障区间数和永久性单相接地故障区间数分别为：
步骤3.5、设备长期运行产生的老化缺陷可能增加线路发生单相接地故障的机率；架空线路的设备故障隐患易于巡视发现，因设备故障隐患造成线路发生单相接地故障的机率不大；而电缆线路的设备故障隐患难以发现，因设备故障隐患造成线路发生单相接地故障的机率较大；设备故障隐患障须考虑线路的老化程度，设Y为老化程度惩罚因子，采用模拟函数：
Y(x,a,c)＝1+0.1/(1+e-a(x-c)) (6)
其中，a，c为形状参数，取a＝0.2、c＝30，x为线路投入年限；调整其跳闸率的上界，且不同线路类型，惩罚因子并不相同，如下式所示：
调整后的因设备故障造成配电线路瞬时性单相接地故障区间数和永久性单相接地故障区间数分别为：
步骤3.6、基于以上步骤的分析，可以得到修正之后的配电线路i的瞬时性单相接地故障区间数和永久性单相接地故障区间数
所述的配电网中性点接地方式改造工程的全寿命周期节约成本C由设备投资节约成本ΔG、维护费用节约成本ΔX、废弃节约成本ΔF和停电损失节约成本ΔK四个部分组成：C＝ΔG+ΔX+ΔF+ΔK (11)；
步骤4.1、中性点接地方式改造的设备投资节约成本ΔG包括一次设备投资节约成本GR、二次设备投资节约成本GP及安全设施投资节约成本GS三部分；其中，一次设备投资节约成本GR如下式：
其中，m为中性点接地方式改造需要投资的项目数量，ni表示第i项投资的使用年限，k为资金使用年利率，pi为初开投资，αi为第i项投资的运行成本；
中性点接地方式改造也带来了保护配置的变化，设增添保护成本为GP，以保护设备费用为基础，乘以相应的附件投资与施工费用；需要相应的安全设施投资为GS；中性点接地方式改造的设备投资节约成本G可表示为：ΔG＝-(GR+GP+GS) (13)；
步骤4.2、设n和m分别为中性点接地方式改造前后项目总的维护任务数量，Ji和Ji′分别为中性点接地方式改造前后第i种项目维护费用；则中性点接地方式改造前后，维护费用节约成本ΔX为：
步骤4.3、设p和q分别为中性点接地方式改造前后需退役设备数，fi和fi′分别为中性点接地方式改造前后第i种设备的废弃成本，k为年利率；则中性点接地方式改造前后，设备废弃节约成本ΔF为：
步骤4.4、设ENS和ENS′分别为中性点接地方式改造前后的短缺供电量，ki和ki′分别为第i条线路在中性点接地方式改造前后的跳闸率；GDPi为以区域年度用电价格表示的国内生产总值，ECi为本区域总用电量，定义GDPi/ECi为产电比，Pai为第i条线路所带平均负荷，ri为第i条线路的故障等效维修时间，其表达式为ri＝r0+2×Q，其中r0为故障等效维修基准时间，Q为电缆率；则中性点接地方式改造前后，具有n条配电线路的变电站停电损失节约成本ΔK为：
步骤5中所述的节约成本自大到小排序后，优先对中性点接地方式改造工程的全寿命周期节约成本最大的进行改造，节约成本小于零的变电站不予考虑中性点接地改造，维持原有的接地方式。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于区间数理论的配电网中性点接地方式改造方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1.读取供电区域内全部变电站的中性点接地方式，每个变电站内所有配电线路的电压等级、类型、长度、单位长度的线路参数，中性点接地设备投运年数，线路投运年数以及配电线路的平均负荷；
步骤2.分别计算配电网中性点经消弧线圈接地与经小电阻接地两种中性点接地方式下，每条配电线路发生单相接地故障的跳闸率；
步骤3.分别计算由外力破坏、自然灾害和设备故障三种因素造成每条配电线路发生单相接地故障的区间数；
步骤4.建立配电网中性点接地方式改造工程的全寿命周期节约成本模型；
步骤5.对配电网中性点接地方式有待改造的变电站进行中性点接地方式改造工程的全寿命周期节约成本计算，将所述节约成本自大到小排序，确定配电网中有待改造中性点的具体接地方式及其改造顺序。
2.根据权利要求1所述的一种基于区间数理论的配电网中性点接地方式改造方法，其特征在于：步骤2所述的配电线路发生单相接地故障的跳闸率分为中性点经消弧线圈接地时，发生瞬时性单相接地故障的跳闸率、中性点经消弧线圈接地时，发生永久性单相接地故障的跳闸率；中性点经小电阻接地时，发生瞬时性单相接地故障的跳闸率以及中性点经小电阻接地时，发生永久性单相接地故障的跳闸率。
3.根据权利要求1所述的一种基于区间数理论的配电网中性点接地方式改造方法，其特征在于：配电线路的单相接地故障区间数分为瞬时性单相接地故障区间数和永久性单相接地故障区间数；步骤3所述的外力破坏、自然灾害和设备故障三种因素造成每条配电线路发生单相接地故障的区间数包括因外力破坏造成配电线路瞬时性单相接地故障区间数和永久性单相接地故障区间数、因自然灾害造成配电线路瞬时性单相接地故障区间数和永久性单相接地故障区间数、因设备故障造成配电线路瞬时性单相接地故障区间数和永久性单相接地故障区间数。
4.根据权利要求1所述的一种基于区间数理论的配电网中性点接地方式改造方法，其特征在于：步骤4所述的配电网中性点接地方式改造工程的全寿命周期节约成本由设备投资节约成本、维护费用节约成本、废弃节约成本和停电损失节约成本组成。
5.根据权利要求2所述的一种基于区间数理论的配电网中性点接地方式改造方法，其特征在于：
步骤2.1、中性点经消弧线圈接地时，第i条线路发生瞬时性单相接地故障的概率为熄弧失败造成线路跳闸的概率为α，故障扩展的概率为β1，选线不准确造成相邻线路停电的概率为γ，因故障扩展造成相邻正常线路x跳闸的概率为
中性点经消弧线圈接地系统中，瞬时性单相接地故障导致线路p跳闸的概率为
步骤2.2、中性点经消弧线圈接地时，第i条线路发生永久性单相接地故障的概率为故障扩展的概率为β1，选线不准确造成相邻正常线路停电的概率为γ，因故障扩展造成相邻正常线路x跳闸的概率为
中性点经消弧线圈接地系统中，永久性单相接地故障导致线路p跳闸的概率为
步骤2.3、中性点经小电阻接地时，第i条线路发生瞬时性单相接地故障的概率为重合闸失败的概率为η，故障扩展的概率为β2，因故障扩展造成相邻正常线路x跳闸的概率为中性点经小电阻接地系统中，瞬时性单相接地故障导致线路p跳闸的概率为
步骤2.4、中性点经小电阻接地时，第i条线路发生永久性单相接地故障的概率为故障扩展的概率为β2，因故障扩展造成相邻正常线路x跳闸的概率为中性点经小电阻接地系统中，永久性单相接地故障导致线路p跳闸的概率为
步骤2.5、基于上述四个步骤的分析结果，得到中性点经消弧线圈接地和经小电阻接地系统分别在瞬时性单相接地故障与永久性单向接地故障造成线路跳闸的概率。
6.根据权利要求3所述的一种基于区间数理论的配电网中性点接地方式改造方法，其特征在于：
步骤3.1、基于配电线路i的历史跳闸数据统计得到其瞬时性及永久性单相接地故障的概率和设故障区间置信裕度为±υ％，分别生成配电线路i的瞬时性单相接地故障区间数和配电线路永久性单相接地故障区间数
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步骤3.2、设导致配电线路i发生单相接地故障的外力破坏、自然灾害和设备故障三种因素的占比分别为和且满足
三种因素造成配电线路瞬时性单相接地故障区间数分别为：
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步骤3.3、外力破坏因素引起的配电线路单相接地故障区间数，视待改造区域社会经济发展成熟情况，故障区间置信裕度±υ％乘以区域社会经济发展系数kd(kd∈[0.8,1.2])；区域社会经济发展相对成熟则kd取0.8，区域电网发展相对缓慢则kd取1.2；调整后的因外力破坏造成配电线路瞬时性单相接地故障区间数和永久性单相接地故障区间数分别为：
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步骤3.4、自然灾害造成的线路单相接地故障区间数需区分电缆和架空线，设线路i的电缆率为Q(Q∈[0,1])，0为本线路全部为架空线路，1为本线路全部为电缆线路；自然灾害随机发生且增加线路单相接地故障的机率，仅调整区间数的上界，扩大置信范围；当线路为纯架空线，单相接地故障的机率最高，可靠系数选择为1.2；当线路为电缆线路，可靠系数选择为1，则自然灾害导致发生单相接地故障区间数的上界为修正为(n＝1、2，分别表示瞬时性和永久性单相接地故障)；调整后的因自然灾害造成配电线路瞬时性单相接地故障区间数和永久性单相接地故障区间数分别为：
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步骤3.5、设备长期运行产生的老化缺陷可能增加线路发生单相接地故障的机率；架空线路的设备故障隐患易于巡视发现，因设备故障隐患造成线路发生单相接地故障的机率不大；而电缆线路的设备故障隐患难以发现，因设备故障隐患造成线路发生单相接地故障的机率较大；设备故障隐患障须考虑线路的老化程度，设Y为老化程度惩罚因子，采用模拟函数：
Y(x,a,c)＝1+0.1/(1+e-a(x-c)) (6)
其中，a，c为形状参数，取a＝0.2、c＝30，x为线路投入年限；调整其跳闸率的上界，且不同线路类型，惩罚因子并不相同，如下式所示：
<mfenced open = "" close = "">
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调整后的因设备故障造成配电线路瞬时性单相接地故障区间数和永久性单相接地故障区间数分别为：
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步骤3.6、基于以上步骤的分析，可以得到修正之后的配电线路i的瞬时性单相接地故障区间数和永久性单相接地故障区间数
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7.根据权利要求4所述的一种基于区间数理论的配电网中性点接地方式改造方法，其特征在于：所述的配电网中性点接地方式改造工程的全寿命周期节约成本C由设备投资节约成本ΔG、维护费用节约成本ΔX、废弃节约成本ΔF和停电损失节约成本ΔK四个部分组成：C＝ΔG+ΔX+ΔF+ΔK(11)；
步骤4.1、中性点接地方式改造的设备投资节约成本ΔG包括一次设备投资节约成本GR、二次设备投资节约成本GP及安全设施投资节约成本GS三部分；其中，一次设备投资节约成本GR如下式：
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其中，m为中性点接地方式改造需要投资的项目数量，ni表示第i项投资的使用年限，k为资金使用年利率，pi为初开投资，αi为第i项投资的运行成本；
中性点接地方式改造也带来了保护配置的变化，设增添保护成本为GP，以保护设备费用为基础，乘以相应的附件投资与施工费用；需要相应的安全设施投资为GS；中性点接地方式改造的设备投资节约成本G可表示为：ΔG＝-(GR+GP+GS) (13)；
步骤4.2、设n和m分别为中性点接地方式改造前后项目总的维护任务数量，Ji和Ji′分别为中性点接地方式改造前后第i种项目维护费用；则中性点接地方式改造前后，维护费用节约成本ΔX为：
步骤4.3、设p和q分别为中性点接地方式改造前后需退役设备数，fi和fi′分别为中性点接地方式改造前后第i种设备的废弃成本，k为年利率；则中性点接地方式改造前后，设备废弃节约成本ΔF为：
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步骤4.4、设ENS和ENS′分别为中性点接地方式改造前后的短缺供电量，ki和ki′分别为第i条线路在中性点接地方式改造前后的跳闸率；GDPi为以区域年度用电价格表示的国内生产总值，ECi为本区域总用电量，定义GDPi/ECi为产电比，Pai为第i条线路所带平均负荷，ri为第i条线路的故障等效维修时间，其表达式为ri＝r0+2×Q，其中r0为故障等效维修基准时间，Q为电缆率；则中性点接地方式改造前后，具有n条配电线路的变电站停电损失节约成本ΔK为：
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8.根据权利要求1所述的一种基于区间数理论的配电网中性点接地方式改造方法，其特征在于：步骤5中所述的节约成本自大到小排序后，优先对中性点接地方式改造工程的全寿命周期节约成本最大的进行改造，节约成本小于零的变电站不予考虑中性点接地改造，维持原有的接地方式。
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| CN113341267A (zh) * | 2021-04-13 | 2021-09-03 | 国网河南省电力公司郑州供电公司 | 一种配电网中性点接地方式改造安全性分析方法 |
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| CN103632029A (zh) * | 2013-10-14 | 2014-03-12 | 深圳供电局有限公司 | 一种中压配电网中性点接地方式选择方法 |
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2017
- 2017-11-07 CN CN201711088110.8A patent/CN107834544B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103632029A (zh) * | 2013-10-14 | 2014-03-12 | 深圳供电局有限公司 | 一种中压配电网中性点接地方式选择方法 |
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| Title |
|---|
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| CN113341267A (zh) * | 2021-04-13 | 2021-09-03 | 国网河南省电力公司郑州供电公司 | 一种配电网中性点接地方式改造安全性分析方法 |
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Also Published As
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|---|---|
| CN107834544B (zh) | 2021-03-26 |
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