CN108152721B - 半波长输电线路沿线高速接地开关参数确定方法和装置 - Google Patents

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CN108152721B CN201711011256.2A CN201711011256A CN108152721B CN 108152721 B CN108152721 B CN 108152721B CN 201711011256 A CN201711011256 A CN 201711011256A CN 108152721 B CN108152721 B CN 108152721B
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Abstract

本发明提供了一种半波长输电线路沿线高速接地开关参数确定方法和装置，先确定半波长输电线路沿线所需动作的高速接地开关，然后使所需动作的高速接地开关动作，最后得到高速接地开关的参数。本发明提供了半波长输电线路沿线不同位置发生单相接地故障时，沿线布置的高速接地开关的动作控制过程，使高速接地开关能够可靠动作，避免了高速接地开关因误动作而导致潜供电弧不能可靠熄弧的现象，且可有效降低半波长输电线路单相重合闸过程中的潜供电流与恢复电压，确保重合闸成功率。本发明得到了高速接地开关的不同开断工况和高速接地开关在开断过程中的额定感应电压和额定感应电流，为高速接地开关的选型提供了技术依据。

Description

半波长输电线路沿线高速接地开关参数确定方法和装置
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种半波长输电线路沿线高速接地开关参数确定方法和装置。
背景技术
半波长交流输电(half-wave length AC transmission，HWACT)是指输电的电气距离接近一个工频半波长，即约3000km(50Hz)或约2600km(60Hz)超远距离的三相交流输电技术，全线无功自平衡，无须安装无功补偿设备，无须设置中间开关站。HWACT的输电能力强、经济性和可靠性较好，可以实现远距离同步联网。随着全球能源互联网的推进，HWACT作为一种适用于大规模电力洲际输送方案得到了广泛的关注。
但HWACT的工程应用还亟需解决一些诸如安全稳定控制、过电压、潜供电流抑制和继电保护配置等技术问题，其中单相重合闸过程中潜供电流的抑制是制约HWACT应用的关键问题之一。半波长输电线路的电压等级高，输电距离超长，且传输功率大，其潜供电流和恢复电压表现出不同于常规输电线路的机理与独特属性。严重故障位置处半波长输电线路的潜供电流稳态值达上千安培，恢复电压可达上百千伏，远超常规输电线路的水平，必须采取相应的抑制措施。
但因半波长输电线路结构的特殊性，传统的并联电抗器加中性点小电抗的措施不能用于抑制半波长输电线路的潜供电流。高速接地开关是目前比较成熟的另外一种抑制潜供电流的措施。常规输电线路中，相对于故障相与健全相之间电磁耦合的感性分量，静电耦合的容性分量占据主导地位，仅在两端加装高速接地开关，可有效降低潜供电流容性分量，从而将故障点的潜供电流和恢复电压控制在较低水平。而半波长输电线路中，超长的送电距离使得故障相与健全相之间有着很大的互感，电磁耦合产生的电动势也会很大，此时潜供电流的感性分量会大于容性分量，于是感性分量占潜供电流的主导地位，此时若依然采用线路两端加装高速接地开关的措施，可能会使得半波长输电线路的潜供电流不会降低，反而会出现升高。在这种情况下，在半波长输电线路沿线加装多组高速接地开关，可有效解决半波长输电线路潜供电流的问题，保证单相自动重合闸的可靠性。但目前针对于半波长输电线路加装高速接地开关，仅限于对潜供电流和恢复电压抑制效果的研究，尚无对半波长输电线路沿线高速接地开关的控制措施，这样可能会导致半波长输电线路沿线高速接地开关误动作，进而引起潜供电弧不能可靠熄弧。
发明内容
为了克服上述现有技术中半波长输电线路沿线高速接地开关误动作而引起潜供电弧不能可靠熄弧以及缺少半波长输电线路沿线高速接地开关开断过程中的额定感应电压和额定感应电流等关键技术参数确定过程的缺陷，本发明提供一种半波长输电线路沿线高速接地开关参数确定方法和装置，先根据半波长输电线路上故障点位置确定半波长输电线路沿线所需动作的高速接地开关，然后根据高速接地开关的动作时序和动作命令使所需动作的高速接地开关动作，最后根据高速接地开关的动作时序确定开断工况，得到包括高速接地开关在开断过程中的额定感应电压和额定感应电流的高速接地开关的参数，通过对高速接地开关的动作控制实现半波长输电线路沿线高速接地开关参数的确定。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种半波长输电线路沿线高速接地开关参数确定方法，包括：
根据半波长输电线路上故障点位置确定半波长输电线路沿线所需动作的高速接地开关；
根据高速接地开关的动作时序和动作命令使所需动作的高速接地开关动作；
根据高速接地开关的动作时序确定开断工况，并根据开断工况确定高速接地开关的参数；
所述高速接地开关的参数包括高速接地开关在开断过程中的额定感应电压和额定感应电流。
所述根据半波长输电线路上故障点位置确定半波长输电线路沿线所需动作的高速接地开关包括：
半波长输电线路发生单相接地故障且故障相两侧断路器跳闸后，根据保护测距确定故障点位置；
设半波长输电线路沿线共配置N个高速接地开关，故障点两侧的高速接地开关分别用Km和Km+1表示，m＝1,2,…,N-1，故障点位置距半波长输电线路首端的距离用l表示，Km和Km+1距半波长输电线路首端的距离分别为lm和lm+1，且满足lm≤l≤lm+1，根据故障点位置确定所需动作的高速接地开关，分为以下四种情况：
1)当l1≤l≤l2时，故障点位置位于半波长输电线路首端附近，所需动作的高速接地开关为K1、K2和K3，其中K1表示第一个高速接地开关，K2表示第二个高速接地开关，K3表示第三个高速接地开关，l1为K1距半波长输电线路首端的距离，l2为K2距半波长输电线路首端的距离；
2)当lN-1≤l≤lN时，故障点位置位于半波长输电线路末端附近，所需动作的高速接地开关为KN-2、KN-1和KN，其中KN-2表示第N-2个高速接地开关，KN-1表示第N-1个高速接地开关，KN表示第N个高速接地开关，lN-1为KN-1距半波长输电线路首端的距离，lN为KN距半波长输电线路首端的距离；
3)当
Figure BDA0001445492970000031
时，故障点位置距Km较近，所需动作的高速接地开关为Km-1、Km和Km+1，其中Km-1表示第m-1个高速接地开关，Km表示第m个高速接地开关，Km+1表示第m+1个高速接地开关；
4)当
Figure BDA0001445492970000032
时，故障点位置距Km+1较近，所需动作的高速接地开关为Km、Km+1和Km+2，其中Km+2表示第m+2个高速接地开关。
所述根据高速接地开关的动作时序和动作命令使所需动作的高速接地开关动作包括：
半波长输电线路在t0时刻发生单相接地故障，故障相断路器在tB1时刻跳闸；经过设定时间间隔T1，所需动作的三个高速接地开关动作根据接收的动作命令在tH1时刻闭合；经过设定时间间隔T2，三个高速接地开关动作根据接收的动作命令在tH2时刻断开；再经过设定时间间隔T1，故障相断路器在tB2时刻合闸。
所述开断工况包括电磁感应开断工况和静电感应开断工况；
在电磁感应开断工况下，不论半波长输电线路上发生的单相接地故障是否清除，故障点一侧高速接地开关处于闭合状态，故障点另一侧高速接地开关动作；
在静电感应开断工况下，若半波长输电线路上发生的单相接地故障已清除，故障点一侧高速接地开关处于断开状态，故障点另一侧高速接地开关动作。
所述电磁感应开断工况适用于故障点两侧的高速接地开关动作时，先断开的高速接地开关；
所述静电感应开断工况适用于故障点两侧的高速接地开关动作时，后断开的高速接地开关。
所述高速接地开关在开断过程中的额定感应电压包括额定电磁感应电压和额定静电感应电压；
所述高速接地开关在开断过程中的额定感应电流包括额定电磁感应电流和额定静电感应电流。
所述根据开断工况确定高速接地开关的参数包括：
根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型调节半波长输电线路两侧母线电压和半波长输电线路的输送潮流，使半波长输电线路两侧母线电压达到最高运行电压且半波输电线路达到最大输电能力；
当半波长输电线路两侧母线电压达到最高运行电压且半波输电线路达到最大输电能力时，在半波长输电线路上均匀设置多个故障点，并根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型计算所有高速接地开关在电磁感应开断工况下的电磁感应电压和电磁感应电流以及和静电感应开断工况下的静电感应电压和静电感应电流；
确定高速接地开关中电磁感应开断工况下的电磁感应电压最大值ULmax和电磁感应电流最大值ILmax，以及和静电感应开断工况下的静电感应电压最大值UCmax和静电感应电流最大值ICmax；
按下式确定额定电磁感应电压、额定电磁感应电流、额定静电感应电压和额定静电感应电流：
ULN＝ULmax(1+KUL)
ILN＝ILmax(1+KIL)
UCN＝UCmax(1+KUC)
ICN＝ICmax(1+KIC)
其中，ULN和ILN分别为额定电磁感应电压和额定电磁感应电流，KUL和KIL分别为电磁感应电压和电磁感应电流的裕度；UCN和ICN分别为额定静电感应电压和额定静电感应电流，KUC和KIC分别为静电感应电压和静电感应电流的裕度。
本发明还提供一种半波长输电线路沿线高速接地开关参数确定装置，包括：
第一确定模块，用于根据半波长输电线路上故障点位置确定半波长输电线路沿线所需动作的高速接地开关；
动作模块，用于根据高速接地开关的动作时序和动作命令使所需动作的高速接地开关动作；
第二确定模块，用于根据高速接地开关的动作时序确定开断工况，并根据开断工况确定高速接地开关的参数；
所述高速接地开关的参数包括高速接地开关在开断过程中的额定感应电压和额定感应电流。
所述第一确定模块具体用于：
半波长输电线路发生单相接地故障且故障相两侧断路器跳闸后，根据保护测距确定故障点位置；
设半波长输电线路沿线共配置N个高速接地开关，故障点两侧的高速接地开关分别用Km和Km+1表示，m＝1,2,…,N-1，故障点位置距半波长输电线路首端的距离用l表示，Km和Km+1距半波长输电线路首端的距离分别为lm和lm+1，且满足lm≤l≤lm+1，根据故障点位置确定所需动作的高速接地开关，分为以下四种情况：
1)当l1≤l≤l2时，故障点位置位于半波长输电线路首端附近，所需动作的高速接地开关为K1、K2和K3，其中K1表示第一个高速接地开关，K2表示第二个高速接地开关，K3表示第三个高速接地开关，l1为K1距半波长输电线路首端的距离，l2为K2距半波长输电线路首端的距离；
2)当lN-1≤l≤lN时，故障点位置位于半波长输电线路末端附近，所需动作的高速接地开关为KN-2、KN-1和KN，其中KN-2表示第N-2个高速接地开关，KN-1表示第N-1个高速接地开关，KN表示第N个高速接地开关，lN-1为KN-1距半波长输电线路首端的距离，lN为KN距半波长输电线路首端的距离；
3)当
Figure BDA0001445492970000051
时，故障点位置距Km较近，所需动作的高速接地开关为Km-1、Km和Km+1，其中Km-1表示第m-1个高速接地开关，Km表示第m个高速接地开关，Km+1表示第m+1个高速接地开关；
4)当
Figure BDA0001445492970000052
时，故障点位置距Km+1较近，所需动作的高速接地开关为Km、Km+1和Km+2，其中Km+2表示第m+2个高速接地开关。
所述动作模块具体用于：
半波长输电线路在t0时刻发生单相接地故障，故障相断路器在tB1时刻跳闸；经过设定时间间隔T1，所需动作的三个高速接地开关动作根据接收的动作命令在tH1时刻闭合；经过设定时间间隔T2，三个高速接地开关动作根据接收的动作命令在tH2时刻断开；再经过设定时间间隔T1，故障相断路器在tB2时刻合闸。
所述开断工况包括电磁感应开断工况和静电感应开断工况；
在电磁感应开断工况下，不论半波长输电线路上发生的单相接地故障是否清除，故障点一侧高速接地开关处于闭合状态，故障点另一侧高速接地开关动作；
在静电感应开断工况下，若半波长输电线路上发生的单相接地故障已清除，故障点一侧高速接地开关处于断开状态，故障点另一侧高速接地开关动作。
所述电磁感应开断工况适用于故障点两侧的高速接地开关动作时，先断开的高速接地开关；
所述静电感应开断工况适用于故障点两侧的高速接地开关动作时，后断开的高速接地开关。
所述高速接地开关在开断过程中的额定感应电压包括额定电磁感应电压和额定静电感应电压；
所述高速接地开关在开断过程中的额定感应电流包括额定电磁感应电流和额定静电感应电流。
所述第二确定模块具体用于：
根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型调节半波长输电线路两侧母线电压和半波长输电线路的输送潮流，使半波长输电线路两侧母线电压达到最高运行电压且半波输电线路达到最大输电能力；
当半波长输电线路两侧母线电压达到最高运行电压且半波输电线路达到最大输电能力时，在半波长输电线路上均匀设置多个故障点，并根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型计算所有高速接地开关在电磁感应开断工况下的电磁感应电压和电磁感应电流以及和静电感应开断工况下的静电感应电压和静电感应电流；
确定高速接地开关中电磁感应开断工况下的电磁感应电压最大值ULmax和电磁感应电流最大值ILmax，以及和静电感应开断工况下的静电感应电压最大值UCmax和静电感应电流最大值ICmax；
按下式确定额定电磁感应电压、额定电磁感应电流、额定静电感应电压和额定静电感应电流：
ULN＝ULmax(1+KUL)
ILN＝ILmax(1+KIL)
UCN＝UCmax(1+KUC)
ICN＝ICmax(1+KIC)
其中，ULN和ILN分别为额定电磁感应电压和额定电磁感应电流，KUL和KIL分别为电磁感应电压和电磁感应电流的裕度；UCN和ICN分别为额定静电感应电压和额定静电感应电流，KUC和KIC分别为静电感应电压和静电感应电流的裕度。
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：
本发明提供的半波长输电线路沿线高速接地开关参数确定方法中，先根据半波长输电线路上故障点位置确定半波长输电线路沿线所需动作的高速接地开关，然后根据高速接地开关的动作时序和动作命令使所需动作的高速接地开关动作，最后根据高速接地开关的动作时序确定开断工况，得到包括高速接地开关在开断过程中的额定感应电压和额定感应电流的高速接地开关的参数，通过对高速接地开关的动作控制实现半波长输电线路沿线高速接地开关参数的确定；
本发明提供的半波长输电线路沿线高速接地开关参数确定装置包括用于根据半波长输电线路上故障点位置确定半波长输电线路沿线所需动作的高速接地开关的第一确定模块、用于根据高速接地开关的动作时序和动作命令使所需动作的高速接地开关动作的动作模块以及用于根据高速接地开关的动作时序确定开断工况并根据开断工况确定高速接地开关的参数的第二确定模块，得到的高速接地开关的参数包括高速接地开关在开断过程中的额定感应电压和额定感应电流，通过对高速接地开关的动作控制实现半波长输电线路沿线高速接地开关参数的确定；
本发明提供了半波长输电线路沿线不同位置发生单相接地故障时，沿线布置的高速接地开关的动作控制过程，使高速接地开关能够可靠动作，避免了高速接地开关因误动作而导致潜供电弧不能可靠熄弧的现象；
本发明提供的技术方案可有效降低半波长输电线路单相重合闸过程中的潜供电流与恢复电压，确保重合闸成功率；
本发明提供了半波长输电线路沿线不同位置发生单相接地故障时，沿线布置的高速接地开关的动作控制过程和动作时序，并在动作控制的基础上得到半波长输电线路沿线高速接地开关的参数；
本发明提供的技术方案确定了半波长输电线路沿线高速接地开关的电磁感应开断工况和静电感应开断工况，并得到了相应的高速接地开关在开断过程中的额定感应电压和额定感应电流，为高速接地开关的选型提供了技术依据。
附图说明
图1是本发明实施例1中半波长输电线路沿线高速接地开关参数确定方法流程图；
图2是本发明实施例1中半波长线路沿线高速接地开关配置示意图；
图3是本发明实施例1中半波长输电线路单相接地故障时高速接地开关的动作时序示意图；
图4是本发明实施例2中半波长输电线路沿线10个高速接地开关配置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本发明实施例1提供了一种半波长输电线路沿线高速接地开关参数确定方法，该半波长输电线路沿线高速接地开关参数确定方法的具体流程图如图1所示，该方法具体包括以下步骤：
S101：根据半波长输电线路上故障点位置确定半波长输电线路沿线所需动作的高速接地开关；
S102：根据高速接地开关的动作时序和动作命令使所需动作的高速接地开关动作；
S103：根据高速接地开关的动作时序确定开断工况，并根据开断工况确定高速接地开关的参数；
本发明实施例1最终确定的高速接地开关的参数包括高速接地开关在开断过程中的额定感应电压和额定感应电流，其中的高速接地开关在开断过程中的额定感应电压包括额定电磁感应电压和额定静电感应电压，其中的高速接地开关在开断过程中的额定感应电流包括额定电磁感应电流和额定静电感应电流。
上述S101中，根据半波长输电线路上故障点位置确定半波长输电线路沿线所需动作的高速接地开关具体过程如下：
1、半波长输电线路发生单相接地故障且故障相两侧断路器跳闸后，根据保护测距确定故障点位置；
2、设半波长输电线路沿线共配置N个高速接地开关，半波长线路沿线高速接地开关配置示意图如图2所示，图2中的K1-KN分别表示N个高速接地开关，f表示半波长输电线路发生单相接地故障的位置，即故障点的位置，故障点两侧的高速接地开关分别用Km和Km+1表示，l表示故障点位置距半波长输电线路首端的距离，m＝1,2,…,N-1，lm为Km距半波长输电线路首端的距离，根据故障点位置确定所需动作的高速接地开关，具体分为以下四种情况：
1)当l1≤l≤l2时，故障点位置位于半波长输电线路首端附近，所需动作的高速接地开关为K1、K2和K3，其中K1表示第一个高速接地开关，K2表示第二个高速接地开关，K3表示第三个高速接地开关，l1为K1距半波长输电线路首端的距离，l2为K2距半波长输电线路首端的距离；
2)当lN-1≤l≤lN时，故障点位置位于半波长输电线路末端附近，所需动作的高速接地开关为KN-2、KN-1和KN，其中KN-2表示第N-2个高速接地开关，KN-1表示第N-1个高速接地开关，KN表示第N个高速接地开关，lN-1为KN-1距半波长输电线路首端的距离，lN为KN距半波长输电线路首端的距离；
3)当
Figure BDA0001445492970000091
时，故障点位置距Km较近，所需动作的高速接地开关为Km-1、Km和Km+1，其中Km-1表示第m-1个高速接地开关，Km表示第m个高速接地开关，Km+1表示第m+1个高速接地开关，lm+1为Km+1距半波长输电线路首端的距离，且满足lm≤l≤lm+1；
4)当
Figure BDA0001445492970000092
时，故障点位置距Km+1较近，所需动作的高速接地开关为Km、Km+1和Km+2，其中Km+2表示第m+2个高速接地开关。
半波长输电线路单相接地故障时高速接地开关的动作时序示意图如图3所示，图3中的t0表示半波长输电线路发生单相接地故障的时刻，tB1表示故障相断路器跳闸时刻，tH1表示所需动作的三个高速接地开关闭合时刻，第一个T1表示故障相断路器跳闸与所需动作的三个高速接地开关闭合的时间间隔，tH2表示三个高速接地开关断开时刻，T2表示所需动作的三个高速接地开关闭合时刻与三个高速接地开关断开时刻的时间间隔，第二个T1表示三个高速接地开关断开时与故障相断路器合闸的时间间隔，tB2表示故障相断路器合闸时刻，上述时间的单位都为毫秒。根据图2可以确定上述S102中的根据高速接地开关的动作时序和动作命令使所需动作的高速接地开关动作具体过程如下：
1、半波长输电线路在t0时刻发生单相接地故障，故障相断路器在tB1时刻跳闸；
2、经过设定时间间隔T1，所需动作的三个高速接地开关动作根据接收的动作命令在tH1时刻闭合；
3、经过设定时间间隔T2，三个高速接地开关动作根据接收的动作命令在tH2时刻断开；
4、再经过设定时间间隔T1，故障相断路器在tB2时刻合闸。
上述S103中高速接地开关的开断工况包括电磁感应开断工况和静电感应开断工况，下面分别详细介绍上述两种开断工况：
1)在电磁感应开断工况下，不论半波长输电线路上发生的单相接地故障是否清除，故障点一侧高速接地开关处于闭合状态，故障点另一侧高速接地开关动作，此时动作的高速接地开关主要承受电磁感应电压和电磁感应电流；电磁感应开断工况适用于故障点两侧的高速接地开关动作时，先断开的高速接地开关；
2)在静电感应开断工况下，若半波长输电线路上发生的单相接地故障已清除，故障点一侧高速接地开关处于断开状态，故障点另一侧高速接地开关动作，此时动作的高速接地开关主要承受静电感应电压和静电感应电流；静电感应开断工况适用于故障点两侧的高速接地开关动作时，后断开的高速接地开关。
上述S103中，根据开断工况确定高速接地开关的参数具体过程如下：
1)根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型调节半波长输电线路两侧母线电压和半波长输电线路的输送潮流，使半波长输电线路两侧母线电压达到最高运行电压且半波输电线路达到最大输电能力；
2)当半波长输电线路两侧母线电压达到最高运行电压且半波输电线路达到最大输电能力时，在半波长输电线路上均匀设置多个故障点，并根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型计算所有高速接地开关在电磁感应开断工况下的电磁感应电压和电磁感应电流以及和静电感应开断工况下的静电感应电压和静电感应电流；
3)对比所有高速接地开关在电磁感应开断工况下的电磁感应电压和电磁感应电流以及和静电感应开断工况下的静电感应电压和静电感应电流，从其中挑选出高速接地开关中电磁感应开断工况下的电磁感应电压最大值ULmax和电磁感应电流最大值ILmax，以及和静电感应开断工况下的静电感应电压最大值UCmax和静电感应电流最大值ICmax；
4)按下式确定额定电磁感应电压、额定电磁感应电流、额定静电感应电压和额定静电感应电流：
ULN＝ULmax(1+KUL)
ILN＝ILmax(1+KIL)
UCN＝UCmax(1+KUC)
ICN＝ICmax(1+KIC)
其中，ULN和ILN分别为额定电磁感应电压和额定电磁感应电流，KUL和KIL分别为电磁感应电压和电磁感应电流的裕度；UCN和ICN分别为额定静电感应电压和额定静电感应电流，KUC和KIC分别为静电感应电压和静电感应电流的裕度。
基于同一发明构思，本发明实施例1还提供了一种半波长输电线路沿线高速接地开关参数确定装置，这些设备解决问题的原理与半波长输电线路沿线高速接地开关参数确定方法相似，本发明实施例1提供的半波长输电线路沿线高速接地开关参数确定装置可以包括第一确定模块、动作模块和第二确定模块，下面分别介绍上述三个模块的功能：
其中的第一确定模块，用于根据半波长输电线路上故障点位置确定半波长输电线路沿线所需动作的高速接地开关；
其中的动作模块，用于根据高速接地开关的动作时序和动作命令使所需动作的高速接地开关动作；
其中的第二确定模块，用于根据高速接地开关的动作时序确定开断工况，并根据开断工况确定高速接地开关的参数；
第二确定模块确定的高速接地开关的参数包括高速接地开关在开断过程中的额定感应电压和额定感应电流。
上述的第一确定模块用于根据半波长输电线路上故障点位置确定半波长输电线路沿线所需动作的高速接地开关的具体过程如下：
1、半波长输电线路发生单相接地故障且故障相两侧断路器跳闸后，根据保护测距确定故障点位置；
2、设半波长输电线路沿线共配置N个高速接地开关，故障点两侧的高速接地开关分别用Km和Km+1表示，m＝1,2,…,N-1，故障点位置距半波长输电线路首端的距离用l表示，Km和Km+1距半波长输电线路首端的距离分别为lm和lm+1，且满足lm≤l≤lm+1，根据故障点位置确定所需动作的高速接地开关，分为以下四种情况：
1)当l1≤l≤l2时，故障点位置位于半波长输电线路首端附近，所需动作的高速接地开关为K1、K2和K3，其中K1表示第一个高速接地开关，K2表示第二个高速接地开关，K3表示第三个高速接地开关，l1为K1距半波长输电线路首端的距离，l2为K2距半波长输电线路首端的距离；
2)当lN-1≤l≤lN时，故障点位置位于半波长输电线路末端附近，所需动作的高速接地开关为KN-2、KN-1和KN，其中KN-2表示第N-2个高速接地开关，KN-1表示第N-1个高速接地开关，KN表示第N个高速接地开关，lN-1为KN-1距半波长输电线路首端的距离，lN为KN距半波长输电线路首端的距离；
3)当
Figure BDA0001445492970000121
时，故障点位置距Km较近，所需动作的高速接地开关为Km-1、Km和Km+1，其中Km-1表示第m-1个高速接地开关，Km表示第m个高速接地开关，Km+1表示第m+1个高速接地开关；
4)当
Figure BDA0001445492970000122
时，故障点位置距Km+1较近，所需动作的高速接地开关为Km、Km+1和Km+2，其中Km+2表示第m+2个高速接地开关。
上述动作模块根据高速接地开关的动作时序和动作命令使所需动作的高速接地开关动作的具体过程如下：
1)半波长输电线路在t0时刻发生单相接地故障，故障相断路器在tB1时刻跳闸；
2)经过设定时间间隔T1，所需动作的三个高速接地开关动作根据接收的动作命令在tH1时刻闭合；
3)经过设定时间间隔T2，三个高速接地开关动作根据接收的动作命令在tH2时刻断开；
4)再经过设定时间间隔T1，故障相断路器在tB2时刻合闸。
上述第二确定模块根据高速接地开关的动作时序确定的高速接地开关的开断工况包括电磁感应开断工况和静电感应开断工况；
其中的高速接地开关在开断过程中的额定感应电压包括额定电磁感应电压和额定静电感应电压；
其中的高速接地开关在开断过程中的额定感应电流包括额定电磁感应电流和额定静电感应电流。
下面分别介绍电磁感应开断工况和静电感应开断工况：
1)在电磁感应开断工况下，不论半波长输电线路上发生的单相接地故障是否清除，故障点一侧高速接地开关处于闭合状态，故障点另一侧高速接地开关动作，此时动作的高速接地开关主要承受电磁感应电压和电磁感应电流；电磁感应开断工况适用于故障点两侧的高速接地开关动作时，先断开的高速接地开关；
2)在静电感应开断工况下，若半波长输电线路上发生的单相接地故障已清除，故障点一侧高速接地开关处于断开状态，故障点另一侧高速接地开关动作，此时动作的高速接地开关主要承受静电感应电压和静电感应电流；静电感应开断工况适用于故障点两侧的高速接地开关动作时，后断开的高速接地开关。
上述第二确定模块根据开断工况确定高速接地开关的参数的具体过程如下：
1)根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型调节半波长输电线路两侧母线电压和半波长输电线路的输送潮流，使半波长输电线路两侧母线电压达到最高运行电压且半波输电线路达到最大输电能力；
2)当半波长输电线路两侧母线电压达到最高运行电压且半波输电线路达到最大输电能力时，在半波长输电线路上均匀设置多个故障点，并根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型计算所有高速接地开关在电磁感应开断工况下的电磁感应电压和电磁感应电流以及和静电感应开断工况下的静电感应电压和静电感应电流；
3)确定高速接地开关中电磁感应开断工况下的电磁感应电压最大值ULmax和电磁感应电流最大值ILmax，以及和静电感应开断工况下的静电感应电压最大值UCmax和静电感应电流最大值ICmax；
4)按下式确定额定电磁感应电压、额定电磁感应电流、额定静电感应电压和额定静电感应电流：
ULN＝ULmax(1+KUL)
ILN＝ILmax(1+KIL)
UCN＝UCmax(1+KUC)
ICN＝ICmax(1+KIC)
其中，ULN和ILN分别为额定电磁感应电压和额定电磁感应电流，KUL和KIL分别为电磁感应电压和电磁感应电流的裕度；UCN和ICN分别为额定静电感应电压和额定静电感应电流，KUC和KIC分别为静电感应电压和静电感应电流的裕度。
实施例2
本发明实施例2提供了一种半波长输电线路沿线高速接地开关参数确定方法，在该方法中，半波长输电线路的输送潮流为5000MW，根据潜供电流与恢复电压研究结果，半波长输电线路两端和距首末端300、600、900、1300km处装设高速接地开关，共配置10个高速接地开关，10个高速接地开关的配置示意图如图4所示，图4中的K1-K10分别表示10个高速接地开关，f表示半波长输电线路发生单相接地故障的位置，即故障点的位置；
一、根据半波长输电线路上故障点位置确定半波长输电线路沿线所需动作的高速接地开关，具体过程如下：
1、半波长输电线路发生单相接地故障且故障相两侧断路器跳闸后，根据保护测距确定故障点位置，设半波长输电线路在距离半波长输电线路首端1450km处发生单相接地故障，即l＝1450km；
2、根据故障点位置确定所需动作的高速接地开关，具体过程如下：
由于
Figure BDA0001445492970000141
所以故障点距离K5近，因此确定所需操作的高速接地开关为K4、K5和K6；
二、根据高速接地开关的动作时序和动作命令使所需动作的高速接地开关动作，具体过程如下：
1、半波长输电线路在0时刻发生单相接地故障，故障相断路器在60ms时刻跳闸；
2、经过200ms后，所需动作的三个高速接地开关动作根据接收的动作命令在260ms时刻闭合；
3、经过500ms后，三个高速接地开关动作根据接收的动作命令在760ms时刻断开；
4、经过200ms后，故障相断路器在960ms时刻合闸。
三、根据高速接地开关的动作时序确定开断工况，并根据开断工况确定高速接地开关的参数，具体过程如下：
1、确定高速接地开关的开断工况：
高速接地开关的开断工况包括电磁感应开断工况和静电感应开断工况，下面分别详细介绍上述两种开断工况：
1)在电磁感应开断工况下，不论半波长输电线路上发生的单相接地故障是否清除，故障点一侧高速接地开关处于闭合状态，故障点另一侧高速接地开关动作，此时动作的高速接地开关主要承受电磁感应电压和电磁感应电流；电磁感应开断工况适用于故障点两侧的高速接地开关动作时，先断开的高速接地开关；
2)在静电感应开断工况下，若半波长输电线路上发生的单相接地故障已清除，故障点一侧高速接地开关处于断开状态，故障点另一侧高速接地开关动作，此时动作的高速接地开关主要承受静电感应电压和静电感应电流；静电感应开断工况适用于故障点两侧的高速接地开关动作时，后断开的高速接地开关。
2、根据开断工况确定高速接地开关的参数，高速接地开关的参数包括高速接地开关在开断过程中的额定感应电压和额定感应电流，其中高速接地开关在开断过程中的额定感应电压包括额定电磁感应电压和额定静电感应电压，其中的高速接地开关在开断过程中的额定感应电流包括额定电磁感应电流和额定静电感应电流，确定上述参数的具体过程如下：
1)根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型调节半波长输电线路两侧母线电压和半波长输电线路的输送潮流，使半波长输电线路两侧母线电压达到最高运行电压1100kV且半波输电线路达到最大输电能力5000MW；
2)当半波长输电线路两侧母线电压达到最高运行电压1100kV且半波输电线路达到最大输电能力5000MW时，在半波长输电线路上每隔100km设置故障点，并根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型计算所有高速接地开关在电磁感应开断工况下的电磁感应电压和电磁感应电流以及和静电感应开断工况下的静电感应电压和静电感应电流；
3)对比所有高速接地开关在电磁感应开断工况下的电磁感应电压和电磁感应电流以及和静电感应开断工况下的静电感应电压和静电感应电流，从其中挑选出高速接地开关中电磁感应开断工况下的电磁感应电压最大值ULmax和电磁感应电流最大值ILmax，以及和静电感应开断工况下的静电感应电压最大值UCmax和静电感应电流最大值ICmax，挑选出的ULmax、ILmax、UCmax和ICmax如表1所示：
表1
输送功率(MW) I<sub>Lmax</sub> U<sub>Lmax</sub> I<sub>Cmax</sub> U<sub>Cmax</sub>
5000 3607.0A(rms) 469.1kV(rms) 4962.3A(rms) 457.6kV(rms)
4)根据电磁感应电压裕度KUL和电磁感应电流的裕度KIL得到额定电磁感应电压ULN和额定电磁感应电流ILN，并根据静电感应电压裕度KUC和静电感应电流的裕度KIC得到额定静电感应电压UCN和额定静电感应电流ICN，其中ULN＝ULmax(1+KUL)，ILN＝ILmax(1+KIL)，且UCN＝UCmax(1+KUC)，ICN＝ICmax(1+KIC)。
取KUL＝6.6％，KIL＝5.4％，KUC＝9.3％，KIC＝4.8％，得到的ULN、ILN、ULN和ILN如表2所示：
表2
输送功率(MW) I<sub>LN</sub> U<sub>LN</sub> I<sub>CN</sub> U<sub>CN</sub>
5000 3800A(rms) 500kV(rms) 5200A(rms) 500kV(rms)
为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。
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。
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。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种半波长输电线路沿线高速接地开关参数确定方法，其特征在于，包括：
根据半波长输电线路上故障点位置确定半波长输电线路沿线所需动作的高速接地开关；
根据高速接地开关的动作时序和动作命令使所需动作的高速接地开关动作；
根据高速接地开关的动作时序确定开断工况，并根据开断工况确定高速接地开关的参数；
所述高速接地开关的参数包括高速接地开关在开断过程中的额定感应电压和额定感应电流；
所述开断工况包括电磁感应开断工况和静电感应开断工况；
在电磁感应开断工况下，不论半波长输电线路上发生的单相接地故障是否清除，故障点一侧高速接地开关处于闭合状态，故障点另一侧高速接地开关动作；
在静电感应开断工况下，若半波长输电线路上发生的单相接地故障已清除，故障点一侧高速接地开关处于断开状态，故障点另一侧高速接地开关动作；
所述电磁感应开断工况适用于故障点两侧的高速接地开关动作时，先断开的高速接地开关；
所述静电感应开断工况适用于故障点两侧的高速接地开关动作时，后断开的高速接地开关；
所述高速接地开关在开断过程中的额定感应电压包括额定电磁感应电压和额定静电感应电压；
所述高速接地开关在开断过程中的额定感应电流包括额定电磁感应电流和额定静电感应电流；
所述根据开断工况确定高速接地开关的参数包括：
根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型调节半波长输电线路两侧母线电压和半波长输电线路的输送潮流，使半波长输电线路两侧母线电压达到最高运行电压且半波输电线路达到最大输电能力；
当半波长输电线路两侧母线电压达到最高运行电压且半波输电线路达到最大输电能力时，在半波长输电线路上均匀设置多个故障点，并根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型计算所有高速接地开关在电磁感应开断工况下的电磁感应电压和电磁感应电流以及静电感应开断工况下的静电感应电压和静电感应电流；
确定高速接地开关中电磁感应开断工况下的电磁感应电压最大值ULmax和电磁感应电流最大值ILmax，以及和静电感应开断工况下的静电感应电压最大值UCmax和静电感应电流最大值ICmax；
按下式确定额定电磁感应电压、额定电磁感应电流、额定静电感应电压和额定静电感应电流：
ULN＝ULmax(1+KUL)
ILN＝ILmax(1+KIL)
UCN＝UCmax(1+KUC)
ICN＝ICmax(1+KIC)
其中，ULN和ILN分别为额定电磁感应电压和额定电磁感应电流，KUL和KIL分别为电磁感应电压和电磁感应电流的裕度；UCN和ICN分别为额定静电感应电压和额定静电感应电流，KUC和KIC分别为静电感应电压和静电感应电流的裕度。
2.根据权利要求1所述的半波长输电线路沿线高速接地开关参数确定方法，其特征在于，所述根据半波长输电线路上故障点位置确定半波长输电线路沿线所需动作的高速接地开关包括：
半波长输电线路发生单相接地故障且故障相两侧断路器跳闸后，根据保护测距确定故障点位置；
设半波长输电线路沿线共配置N个高速接地开关，故障点两侧的高速接地开关分别用Km和Km+1表示，m＝1,2,…,N-1，故障点位置距半波长输电线路首端的距离用l表示，Km和Km+1距半波长输电线路首端的距离分别为lm和lm+1，且满足lm≤l≤lm+1，根据故障点位置确定所需动作的高速接地开关，分为以下四种情况：
1)当l1≤l≤l2时，故障点位置位于半波长输电线路首端附近，所需动作的高速接地开关为K1、K2和K3，其中K1表示第一个高速接地开关，K2表示第二个高速接地开关，K3表示第三个高速接地开关，l1为K1距半波长输电线路首端的距离，l2为K2距半波长输电线路首端的距离；
2)当lN-1≤l≤lN时，故障点位置位于半波长输电线路末端附近，所需动作的高速接地开关为KN-2、KN-1和KN，其中KN-2表示第N-2个高速接地开关，KN-1表示第N-1个高速接地开关，KN表示第N个高速接地开关，lN-1为KN-1距半波长输电线路首端的距离，lN为KN距半波长输电线路首端的距离；
3)当
Figure FDA0003459992250000031
时，故障点位置距Km较近，所需动作的高速接地开关为Km-1、Km和Km+1，其中Km-1表示第m-1个高速接地开关，Km表示第m个高速接地开关，Km+1表示第m+1个高速接地开关；
4)当
Figure FDA0003459992250000032
时，故障点位置距Km+1较近，所需动作的高速接地开关为Km、Km+1和Km+2，其中Km+2表示第m+2个高速接地开关。
3.根据权利要求1所述的半波长输电线路沿线高速接地开关参数确定方法，其特征在于，所述根据高速接地开关的动作时序和动作命令使所需动作的高速接地开关动作包括：
半波长输电线路在t0时刻发生单相接地故障，故障相断路器在tB1时刻跳闸；经过设定时间间隔T1，所需动作的三个高速接地开关动作根据接收的动作命令在tH1时刻闭合；经过设定时间间隔T2，三个高速接地开关动作根据接收的动作命令在tH2时刻断开；再经过设定时间间隔T1，故障相断路器在tB2时刻合闸。
4.一种半波长输电线路沿线高速接地开关参数确定装置，其特征在于，包括：
第一确定模块，用于根据半波长输电线路上故障点位置确定半波长输电线路沿线所需动作的高速接地开关；
动作模块，用于根据高速接地开关的动作时序和动作命令使所需动作的高速接地开关动作；
第二确定模块，用于根据高速接地开关的动作时序确定开断工况，并根据开断工况确定高速接地开关的参数；
所述高速接地开关的参数包括高速接地开关在开断过程中的额定感应电压和额定感应电流；
所述开断工况包括电磁感应开断工况和静电感应开断工况；
在电磁感应开断工况下，不论半波长输电线路上发生的单相接地故障是否清除，故障点一侧高速接地开关处于闭合状态，故障点另一侧高速接地开关动作；
在静电感应开断工况下，若半波长输电线路上发生的单相接地故障已清除，故障点一侧高速接地开关处于断开状态，故障点另一侧高速接地开关动作；
所述电磁感应开断工况适用于故障点两侧的高速接地开关动作时，先断开的高速接地开关；
所述静电感应开断工况适用于故障点两侧的高速接地开关动作时，后断开的高速接地开关；
所述高速接地开关在开断过程中的额定感应电压包括额定电磁感应电压和额定静电感应电压；
所述高速接地开关在开断过程中的额定感应电流包括额定电磁感应电流和额定静电感应电流；
所述第二确定模块具体用于：
根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型调节半波长输电线路两侧母线电压和半波长输电线路的输送潮流，使半波长输电线路两侧母线电压达到最高运行电压且半波输电线路达到最大输电能力；
当半波长输电线路两侧母线电压达到最高运行电压且半波输电线路达到最大输电能力时，在半波长输电线路上均匀设置多个故障点，并根据半波长输电系统的电磁暂态仿真模型计算所有高速接地开关在电磁感应开断工况下的电磁感应电压和电磁感应电流以及静电感应开断工况下的静电感应电压和静电感应电流；
确定高速接地开关中电磁感应开断工况下的电磁感应电压最大值ULmax和电磁感应电流最大值ILmax，以及和静电感应开断工况下的静电感应电压最大值UCmax和静电感应电流最大值ICmax；
按下式确定额定电磁感应电压、额定电磁感应电流、额定静电感应电压和额定静电感应电流：
ULN＝ULmax(1+KUL)
ILN＝ILmax(1+KIL)
UCN＝UCmax(1+KUC)
ICN＝ICmax(1+KIC)
其中，ULN和ILN分别为额定电磁感应电压和额定电磁感应电流，KUL和KIL分别为电磁感应电压和电磁感应电流的裕度；UCN和ICN分别为额定静电感应电压和额定静电感应电流，KUC和KIC分别为静电感应电压和静电感应电流的裕度。
5.根据权利要求4所述的半波长输电线路沿线高速接地开关参数确定装置，其特征在于，所述第一确定模块具体用于：
半波长输电线路发生单相接地故障且故障相两侧断路器跳闸后，根据保护测距确定故障点位置；
设半波长输电线路沿线共配置N个高速接地开关，故障点两侧的高速接地开关分别用Km和Km+1表示，m＝1,2,…,N-1，故障点位置距半波长输电线路首端的距离用l表示，Km和Km+1距半波长输电线路首端的距离分别为lm和lm+1，且满足lm≤l≤lm+1，根据故障点位置确定所需动作的高速接地开关，分为以下四种情况：
1)当l1≤l≤l2时，故障点位置位于半波长输电线路首端附近，所需动作的高速接地开关为K1、K2和K3，其中K1表示第一个高速接地开关，K2表示第二个高速接地开关，K3表示第三个高速接地开关，l1为K1距半波长输电线路首端的距离，l2为K2距半波长输电线路首端的距离；
2)当lN-1≤l≤lN时，故障点位置位于半波长输电线路末端附近，所需动作的高速接地开关为KN-2、KN-1和KN，其中KN-2表示第N-2个高速接地开关，KN-1表示第N-1个高速接地开关，KN表示第N个高速接地开关，lN-1为KN-1距半波长输电线路首端的距离，lN为KN距半波长输电线路首端的距离；
3)当
Figure FDA0003459992250000051
时，故障点位置距Km较近，所需动作的高速接地开关为Km-1、Km和Km+1，其中Km-1表示第m-1个高速接地开关，Km表示第m个高速接地开关，Km+1表示第m+1个高速接地开关；
4)当
Figure FDA0003459992250000052
时，故障点位置距Km+1较近，所需动作的高速接地开关为Km、Km+1和Km+2，其中Km+2表示第m+2个高速接地开关。
6.根据权利要求5所述的半波长输电线路沿线高速接地开关参数确定装置，其特征在于，所述动作模块具体用于：
半波长输电线路在t0时刻发生单相接地故障，故障相断路器在tB1时刻跳闸；经过设定时间间隔T1，所需动作的三个高速接地开关动作根据接收的动作命令在tH1时刻闭合；经过设定时间间隔T2，三个高速接地开关动作根据接收的动作命令在tH2时刻断开；再经过设定时间间隔T1，故障相断路器在tB2时刻合闸。
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