CN108267666A - 一种半波长输电线路三相短路故障点的筛选方法和装置 - Google Patents

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CN108267666A CN201810000724.4A CN201810000724A CN108267666A CN 108267666 A CN108267666 A CN 108267666A CN 201810000724 A CN201810000724 A CN 201810000724A CN 108267666 A CN108267666 A CN 108267666A
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林伟芳
易俊
汤涌
仲悟之
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China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Electric Power Research Institute of State Grid Xinjiang Electric Power Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Electric Power Research Institute of State Grid Xinjiang Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种半波长输电线路三相短路故障点的筛选方法和装置，先计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值，然后确定半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值，最后通过筛选得到半波长输电线路三相短路最严重故障点。本发明中的半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值为选择断路器型号提供决策理论依据，半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路首、末端的最大过电压为避雷器的安装提供理论依据。本发明可用于半波长输电系统的理论与仿真分析、实际半波长线路的运行和控制，能够提高半波长输电系统的安全稳定运行水平。

Description

一种半波长输电线路三相短路故障点的筛选方法和装置
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三相短路故障点的筛选方法和装置。
背景技术
半波输电是指输电的电气距离接近1个工频半波，即3000千米(50赫兹)或2600千米(60赫兹)的超远距离的三相交流输电。作为一种新的超远距离、大容量输电形式，半波输电线路全线无功自平衡，不需要无功补偿设备，其系统简单，设备数量少，经济性好，可靠性高，对于跨洲、跨国输电以及偏远地区供电具有很强竞争力。
自20世纪40年代，苏联学者A.A.Wolf等人提出了半波交流输电方式以来，对半波输电的研究一直持续进行。1965年，美国的F.J Hubert等人首次论述半波长输电的调谐技术方案。1969年，印度的F.S.Prabhakara等人通过仿真分析对自然半波长输电线路和调谐半波长线路特性进行了分析。1988年，意大利学者F.Iliceto等人提出电晕损耗影响线路的输送极限，并能在一定程度上限制过电压。进入21世纪，国外对半波长输电技术的研究渐趋活跃。2006年国际大电网会议A3.13工作组对半波长输电技术对工频过电压及断路器瞬态恢复电压问题进行了分析。2013年，俄罗斯学者通过在实验室模拟半波长输电线路的运行情况，在理论验证及仿真研究方面取得了一定的成果。我国自2006年以来持续开展半波输电的研究，在半波输电的稳态特性、暂态特性、过电压、潜供电流、继电保护等方面取得了丰富的理论成果。
目前世界范围内尚未有半波输电工程，但已有国家对半波输电技术的实际工程应用开展了研究。韩国曾研究使用该技术将西伯利亚的水电送至韩国；巴西也将半波输电技术作为一种备选方案将亚马孙河流域的大水电送到负荷中心，并制定了500千伏半波输电“北电南送”的工程方案。中国也提出了半波交流输电真型线路初步试验方案。
半波长输电线路三相短路故障后系统动态特性是半波输电的基本运行特性，目前半波长输电线路三相短路发生故障后半波长输电线路首、末端的三相短路电流都是通过仿真计算实现，计算量大，且耗时较长。
发明内容
为了克服上述现有技术中半波长输电线路三相短路发生故障后半波长输电线路首、末端的三相短路电流仿真计算的计算量大且耗时较长的不足，本发明提供一种半波长输电线路三相短路故障点的筛选方法和装置，先根据半波长输电线路首、末端与三相短路故障点的二端口网络方程以及半波长输电线路三相短路故障点的等值电路方程计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值，然后根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值确定半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值，最后根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值筛选半波长输电线路三相短路故障点，得到半波长输电线路三相短路最严重故障点。
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三相短路故障点的筛选方法，包括：
根据半波长输电线路首、末端与三相短路故障点的二端口网络方程以及半波长输电线路三相短路故障点的等值电路方程计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值；
根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值确定半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值；
根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值筛选半波长输电线路三相短路故障点。
半波长输电线路首端与三相短路故障点的二端口网络方程按下式确定：
其中，为半波长输电线路首端三相短路电压相量，为半波长输电线路首端的三相短路电流相量，为从三相短路故障点流进半波长输电线路首端的三相短路电流相量，为半波长输电线路的三相短路电压相量，A1、B1和C1均为半波长输电线路参数，且有：
A1＝ch(αl1)cos(βl1)+jsh(αl1)sin(βl1)
B1＝zc[sh(αl1)cos(βl1)+jch(αl1)sin(βl1)]
其中，l1为三相短路故障点与半波长输电线路首端之间的距离，α和β为线路的传播常数，ZC为半波长输电线路的自然阻抗；
半波长输电线路末端与三相短路故障点的二端口网络方程按下式确定：
其中，为半波长输电线路末端三相短路电压相量，为半波长输电线路末端的三相短路电流相量，为从三相短路故障点流进半波长输电线路末端的三相短路电流相量，A2、B2和C2均为半波长输电线路参数，且有：
A2＝ch(αl2)cos(βl2)+jsh(αl2)sin(βl2)
B2＝zc[sh(αl2)cos(βl2)+jch(αl2)sin(βl2)]
其中，l2为三相短路故障点与半波长输电线路末端之间的距离；
半波长输电线路三相短路故障点的等值电路方程按下式确定：
其中，为送端交流系统的等值电势，为受端交流系统的等值电势，x″d为送端交流系统中发电机的次暂态电抗，xt为送端交流系统中变压器的电抗，xs表示受端交流系统的等值电抗。
按下式计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值：
其中，I1为半波长输电线路首端的三相短路电流幅值，I2为半波长输电线路末端的三相短路电流幅值，j为虚数单位。
所述根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值确定半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值包括：
比较不同三相短路故障点对应的半波长输电线路首端的三相短路电流幅值，得到半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大值I1max，并比较不同三相短路故障点对应的半波长输电线路末端的三相短路电流幅值，得到半波长输电线路末端的三相短路电流幅值最大值I2max。
所述根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值，筛选半波长输电线路三相短路故障点包括：
所述I1max对应的三相短路故障点和I2max对应的三相短路故障点为半波长输电线路三相短路最严重故障点。
所述根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值筛选半波长输电线路三相短路故障点之后包括：
按下式计算计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路的首、末端过电压：
U1l＝I1maxZ
U2l＝I2maxZ
其中，U1l为半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路的首端过电压，U2l为半波长输电线路末端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路的末端过电压，I1max为半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大值，I2max为半波长输电线路末端的三相短路电流幅值最大值，Z为半波长输电线路上某点到三相短路故障点的等值阻抗，且l为半波长输电线路上某点与三相短路故障点之间的距离，λ为半波长输电线路的波长；
比较不同三相短路故障点对应的U1l和U2l，得到半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路首、末端的最大过电压U1lmax和U2lmax；
所述U1lmax对应的三相短路故障点和U2lmax对应的三相短路故障点为半波长输电线路三相短路最严重故障点。
本发明还提供一种半波长输电线路三相短路故障点的筛选装置，包括：
计算模块，用于根据半波长输电线路首、末端与三相短路故障点的二端口网络方程以及半波长输电线路三相短路故障点的等值电路方程计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值；
确定模块，用于根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值确定半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值；
筛选模块，用于根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值筛选半波长输电线路三相短路故障点。
所述计算模块具体用于：
按下式确定半波长输电线路首端与三相短路故障点的二端口网络方程：
其中，为半波长输电线路首端三相短路电压相量，为半波长输电线路首端的三相短路电流相量，为从三相短路故障点流进半波长输电线路首端的三相短路电流相量，为半波长输电线路的三相短路电压相量，A1、B1和C1均为半波长输电线路参数，且有：
A1＝ch(αl1)cos(βl1)+jsh(αl1)sin(βl1)
B1＝zc[sh(αl1)cos(βl1)+jch(αl1)sin(βl1)]
其中，l1为三相短路故障点与半波长输电线路首端之间的距离，α和β为线路的传播常数，ZC为半波长输电线路的自然阻抗；
按下式确定半波长输电线路末端与三相短路故障点的二端口网络方程：
其中，为半波长输电线路末端三相短路电压相量，为半波长输电线路末端的三相短路电流相量，为从三相短路故障点流进半波长输电线路末端的三相短路电流相量，A2、B2和C2均为半波长输电线路参数，且有：
A2＝ch(αl2)cos(βl2)+jsh(αl2)sin(βl2)
B2＝zc[sh(αl2)cos(βl2)+jch(αl2)sin(βl2)]
其中，l2为三相短路故障点与半波长输电线路末端之间的距离；
按下式确定半波长输电线路三相短路故障点的等值电路方程：
其中，为送端交流系统的等值电势，为受端交流系统的等值电势，x″d为送端交流系统中发电机的次暂态电抗，xt为送端交流系统中变压器的电抗，xs表示受端交流系统的等值电抗。
所述计算模块具体用于：
按下式计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值：
其中，I1为半波长输电线路首端的三相短路电流幅值，I2为半波长输电线路末端的三相短路电流幅值，j为虚数单位。
所述确定模块具体用于：
比较不同三相短路故障点对应的半波长输电线路首端的三相短路电流幅值，得到半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大值I1max，并比较不同三相短路故障点对应的半波长输电线路末端的三相短路电流幅值，得到半波长输电线路末端的三相短路电流幅值最大值I2max。
所述I1max对应的三相短路故障点和I2max对应的三相短路故障点为半波长输电线路三相短路最严重故障点。
所述筛选模块还具体用于：
按下式计算计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路的首、末端过电压：
U1l＝I1maxZ
U2l＝I2maxZ
其中，U1l为半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路的首端过电压，U2l为半波长输电线路末端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路的末端过电压，I1max为半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大值，I2max为半波长输电线路末端的三相短路电流幅值最大值，Z为半波长输电线路上某点到三相短路故障点的等值阻抗，且l为半波长输电线路上某点与三相短路故障点之间的距离，λ为半波长输电线路的波长；
比较不同三相短路故障点对应的U1l和U2l，得到半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路首、末端的最大过电压U1lmax和U2lmax；
所述U1lmax对应的三相短路故障点和U2lmax对应的三相短路故障点为三相短路最严重故障点。
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三相短路故障点的筛选方法中，先根据半波长输电线路首、末端与三相短路故障点的二端口网络方程以及半波长输电线路三相短路故障点的等值电路方程计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值，然后根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值确定半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值，最后根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值筛选半波长输电线路三相短路故障点，半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值对应的三相短路故障点即为半波长输电线路三相短路最严重故障点；
本发明提供的半波长输电线路三相短路故障点的筛选装置包括用于根据半波长输电线路首、末端与三相短路故障点的二端口网络方程以及半波长输电线路三相短路故障点的等值电路方程计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值的计算模块、用于根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值确定半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值的确定模块以及用于根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值筛选半波长输电线路三相短路故障点的筛选模块，半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值对应的三相短路故障点即为半波长输电线路三相短路最严重故障点，最终筛选出半波长输电线路三相短路最严重故障点；
通过本发明提供的半波长输电线路三相短路故障点的筛选方法得到的半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值以及半波长输电线路三相短路最严重故障点为选择断路器型号提供决策理论依据；
通过本发明提供的半波长输电线路三相短路故障点的筛选方法得到的半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路首、末端的最大过电压以及半波长输电线路三相短路最严重故障点为避雷器的安装提供理论依据；
本发明提供的技术方案可用于半波长输电系统的理论与仿真分析、实际半波长线路的运行和控制，有利于半波长输电系统运行、分析人员采取有效的控制措施，提高半波长输电系统的安全稳定运行水平。
附图说明
图1是本发明实施例1中半波长输电线路三相短路故障点的筛选方法流程图；
图2是本发明实施例1中半波长输电线路的三相短路等值电路模型示意图；
图3是本发明实施例1中半波长输电线路不同位置发生三相短路故障后半波长输电线路首端的三相短路电流示意图；
图4是本发明实施例1中半波长输电线路不同位置发生三相短路故障后半波长输电线路末端的三相短路电流示意图；
图5是本发明实施例3中半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路的首端过电压示意图。
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提供一种半波长输电线路三相短路故障点的筛选方法，该方法的具体流程图如图1所示，具体过程如下：
S101：根据半波长输电线路首、末端与三相短路故障点的二端口网络方程以及半波长输电线路三相短路故障点的等值电路方程计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值；
S102：根据S101计算出的半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值确定半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值；
S103：根据S102确定的半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值筛选半波长输电线路三相短路故障点，半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值对应的三相短路故障点即为半波长输电线路三相短路最严重故障点。
上述S101中，根据半波长输电线路首、末端与三相短路故障点的二端口网络方程以及半波长输电线路三相短路故障点的等值电路方程计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值具体过程如下：
1)按下式确定半波长输电线路首端与三相短路故障点的二端口网络方程：
其中，为半波长输电线路首端三相短路电压相量，为半波长输电线路首端的三相短路电流相量，为从三相短路故障点流进半波长输电线路首端的三相短路电流相量，为半波长输电线路的三相短路电压相量，A1、B1和C1均为半波长输电线路参数，且有：
A1＝ch(αl1)cos(βl1)+jsh(αl1)sin(βl1)
B1＝zc[sh(αl1)cos(βl1)+jch(αl1)sin(βl1)]
其中，l1为三相短路故障点与半波长输电线路首端之间的距离，α和β为线路的传播常数，ZC为半波长输电线路的自然阻抗；
2)按下式确定半波长输电线路末端与三相短路故障点的二端口网络方程：
其中，为半波长输电线路末端三相短路电压相量，为半波长输电线路末端的三相短路电流相量，为从三相短路故障点流进半波长输电线路末端的三相短路电流相量，A2、B2和C2均为半波长输电线路参数，且有：
A2＝ch(αl2)cos(βl2)+jsh(αl2)sin(βl2)
B2＝zc[sh(αl2)cos(βl2)+jch(αl2)sin(βl2)]
其中，l2为三相短路故障点与半波长输电线路末端之间的距离；
3)建立如图2所示的半波长输电线路的三相短路等值电路模型示意图，其中，为送端交流系统的等值电势，为受端交流系统的等值电势，x″d为送端交流系统中发电机的次暂态电抗，xt为送端交流系统中变压器的电抗，xs表示受端交流系统的等值电抗，为半波长输电线路首端三相短路电压相量，为半波长输电线路首端的三相短路电流相量，为从三相短路故障点流进半波长输电线路首端的三相短路电流相量，为半波长输电线路末端三相短路电压相量，为半波长输电线路末端的三相短路电流相量，为从三相短路故障点流进半波长输电线路末端的三相短路电流相量，F表示三相短路故障点。在半波长输电线路的三相短路等值电路模型的基础上，确定的半波长输电线路三相短路故障点的等值电路方程如下式：
其中，为送端交流系统的等值电势，为受端交流系统的等值电势，x″d为送端交流系统中发电机的次暂态电抗，xt为送端交流系统中变压器的电抗，xs表示受端交流系统的等值电抗。
4)设且按下式计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值：
其中，I1为半波长输电线路首端的三相短路电流幅值，I2为半波长输电线路末端的三相短路电流幅值，j为虚数单位。
上述S102中，根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值确定半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值的具体过程如下：
比较不同三相短路故障点对应的半波长输电线路首端的三相短路电流幅值，得到半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大值I1max，并比较不同三相短路故障点对应的半波长输电线路末端的三相短路电流幅值，得到半波长输电线路末端的三相短路电流幅值最大值I2max。
上述S103中，根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值筛选半波长输电线路三相短路故障点的具体过程如下：
I1max对应的三相短路故障点和I2max对应的三相短路故障点为半波长输电线路三相短路最严重故障点。
取Zc＝0.022pu，α＝0，β＝2π/λ，λ＝6000，当x＝x″d+xt取0.004p.u.、0.01p.u.、0.02p.u.、0.04p.u.时得到如图3所示的半波长输电线路不同位置发生三相短路故障后半波长输电线路首端的三相短路电流示意图以及如图4所示的半波长输电线路不同位置发生三相短路故障后半波长输电线路末端的三相短路电流示意图，当x取0.01p.u.时，半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大值I1max对应的位置为2550公里处。
通过本发明实施例1提供的半波长输电线路三相短路故障点的筛选方法得到的半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值以及半波长输电线路三相短路最严重故障点为选择断路器型号提供决策理论依据。
实施例2
基于同一发明构思，本发明实施例2还提供了一种半波长输电线路三相短路故障点的筛选装置，这些设备解决问题的原理与半波长输电线路三相短路故障点的筛选方法相似，本发明实施例2提供的半波长输电线路三相短路故障点的筛选装置可以包括计算模块、确定模块和筛选模块，下面分别对上述三个模块的功能进行详细介绍：
其中的计算模块，用于根据半波长输电线路首、末端与三相短路故障点的二端口网络方程以及半波长输电线路三相短路故障点的等值电路方程计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值；
其中的确定模块，用于根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值确定半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值；
其中的筛选模块，用于根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值筛选半波长输电线路三相短路故障点，半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值对应的三相短路故障点即为半波长输电线路三相短路最严重故障点。
上述的计算模块根据半波长输电线路首、末端与三相短路故障点的二端口网络方程以及半波长输电线路三相短路故障点的等值电路方程计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值具体过程如下：
1)按下式确定半波长输电线路首端与三相短路故障点的二端口网络方程：
其中，为半波长输电线路首端三相短路电压相量，为半波长输电线路首端的三相短路电流相量，为从三相短路故障点流进半波长输电线路首端的三相短路电流相量，为半波长输电线路的三相短路电压相量，A1、B1和C1均为半波长输电线路参数，且有：
A1＝ch(αl1)cos(βl1)+jsh(αl1)sin(βl1)
B1＝zc[sh(αl1)cos(βl1)+jch(αl1)sin(βl1)]
其中，l1为三相短路故障点与半波长输电线路首端之间的距离，α和β为线路的传播常数，ZC为半波长输电线路的自然阻抗；
2)按下式确定半波长输电线路末端与三相短路故障点的二端口网络方程：
其中，为半波长输电线路末端三相短路电压相量，为半波长输电线路末端的三相短路电流相量，为从三相短路故障点流进半波长输电线路末端的三相短路电流相量，A2、B2和C2均为半波长输电线路参数，且有：
A2＝ch(αl2)cos(βl2)+jsh(αl2)sin(βl2)
B2＝zc[sh(αl2)cos(βl2)+jch(αl2)sin(βl2)]
其中，l2为三相短路故障点与半波长输电线路末端之间的距离；
3)按下式确定半波长输电线路三相短路故障点的等值电路方程：
其中，为送端交流系统的等值电势，为受端交流系统的等值电势，x″d为送端交流系统中发电机的次暂态电抗，xt为送端交流系统中变压器的电抗，xs表示受端交流系统的等值电抗。
4)设且按下式计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值：
其中，I1为半波长输电线路首端的三相短路电流幅值，I2为半波长输电线路末端的三相短路电流幅值，j为虚数单位。
上述的确定模块根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值确定半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值的具体过程如下：
比较不同三相短路故障点对应的半波长输电线路首端的三相短路电流幅值，得到半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大值I1max，并比较不同三相短路故障点对应的半波长输电线路末端的三相短路电流幅值，得到半波长输电线路末端的三相短路电流幅值最大值I2max，I1max对应的三相短路故障点和I2max对应的三相短路故障点为半波长输电线路三相短路最严重故障点。
上述的筛选模块还可以进一步根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路的首、末端过电压，并根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路的首、末端过电压筛选出半波长输电线路三相短路最严重故障点，具体过程如下：
1)按下式计算计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路的首、末端过电压：
U1l＝I1maxZ
U2l＝I2maxZ
其中，U1l为半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路的首端过电压，U2l为半波长输电线路末端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路的末端过电压，I1max为半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大值，I2max为半波长输电线路末端的三相短路电流幅值最大值，Z为半波长输电线路上某点到三相短路故障点的等值阻抗，且l为半波长输电线路上某点与三相短路故障点之间的距离，λ为半波长输电线路的波长；
2)比较不同三相短路故障点对应的U1l和U2l，得到半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路首、末端的最大过电压U1lmax和U2lmax，U1lmax对应的三相短路故障点和U2lmax对应的三相短路故障点为三相短路最严重故障点。
通过本发明实施例2提供的半波长输电线路三相短路故障点的筛选装置得到的半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值以及半波长输电线路三相短路最严重故障点为选择断路器型号提供决策理论依据，且通过本发明实施例2提供的半波长输电线路三相短路故障点的筛选装置得到的半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路首、末端的最大过电压以及半波长输电线路三相短路最严重故障点为避雷器的安装提供理论依据。
实施例3
本发明实施例3提供的半波长输电线路三相短路故障点的筛选方法是在本发明实施例1的基础上，根据本发明实施例1中的半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路的首、末端过电压，并根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路的首、末端过电压筛选出半波长输电线路三相短路最严重故障点，具体过程如下：
1)按下式计算计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路的首、末端过电压：
U1l＝I1maxZ
U2l＝I2maxZ
其中，U1l为半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路的首端过电压，U2l为半波长输电线路末端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路的末端过电压，I1max为半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大值，I2max为半波长输电线路末端的三相短路电流幅值最大值，Z为半波长输电线路上某点到三相短路故障点的等值阻抗，且l为半波长输电线路上某点与三相短路故障点之间的距离，λ为半波长输电线路的波长；
2)比较不同三相短路故障点对应的U1l和U2l，得到半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路首、末端的最大过电压U1lmax和U2lmax，U1lmax对应的三相短路故障点和U2lmax对应的三相短路故障点为三相短路最严重故障点。
当x＝x'd'+xt分别取0.004p.u.、0.01p.u.、0.02p.u.、0.04p.u.得到如图5所示的半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路的首端过电压示意图，从图5可以看出，半波长输电线路发生三相短路故障后，半波长输电线路首端在半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大条件下出现很大的过电压U1lmax，U1lmax对应的位置位于1050公里处。
通过本发明实施例3提供的半波长输电线路三相短路故障点的筛选方法得到的半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路首、末端的最大过电压以及半波长输电线路三相短路最严重故障点为避雷器的安装提供理论依据。
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 (14)

1.一种半波长输电线路三相短路故障点的筛选方法，其特征在于，包括：
根据半波长输电线路首、末端与三相短路故障点的二端口网络方程以及半波长输电线路三相短路故障点的等值电路方程，计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值；
根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值，确定半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值；
根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值，筛选半波长输电线路三相短路故障点。
2.根据权利要求1所述的半波长输电线路三相短路故障点的筛选方法，其特征在于，半波长输电线路首端与三相短路故障点的二端口网络方程按下式确定：
其中，为半波长输电线路首端三相短路电压相量，为半波长输电线路首端的三相短路电流相量，为从三相短路故障点流进半波长输电线路首端的三相短路电流相量，为半波长输电线路的三相短路电压相量，A1、B1和C1均为半波长输电线路参数，且有：
A1＝ch(αl1)cos(βl1)+jsh(αl1)sin(βl1)
B1＝zc[sh(αl1)cos(βl1)+jch(αl1)sin(βl1)]
其中，l1为三相短路故障点与半波长输电线路首端之间的距离，α和β为线路的传播常数，ZC为半波长输电线路的自然阻抗；
半波长输电线路末端与三相短路故障点的二端口网络方程按下式确定：
其中，为半波长输电线路末端三相短路电压相量，为半波长输电线路末端的三相短路电流相量，为从三相短路故障点流进半波长输电线路末端的三相短路电流相量，A2、B2和C2均为半波长输电线路参数，且有：
A2＝ch(αl2)cos(βl2)+jsh(αl2)sin(βl2)
B2＝zc[sh(αl2)cos(βl2)+jch(αl2)sin(βl2)]
其中，l2为三相短路故障点与半波长输电线路末端之间的距离；
半波长输电线路三相短路故障点的等值电路方程按下式确定：
其中，为送端交流系统的等值电势，为受端交流系统的等值电势，x″d为送端交流系统中发电机的次暂态电抗，xt为送端交流系统中变压器的电抗，xs表示受端交流系统的等值电抗。
3.根据权利要求2所述的半波长输电线路三相短路故障点的筛选方法，其特征在于，按下式计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值：
其中，I1为半波长输电线路首端的三相短路电流幅值，I2为半波长输电线路末端的三相短路电流幅值，j为虚数单位。
4.根据权利要求3所述的半波长输电线路三相短路故障点的筛选方法，其特征在于，所述根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值确定半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值包括：
比较不同三相短路故障点对应的半波长输电线路首端的三相短路电流幅值，得到半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大值I1max，并比较不同三相短路故障点对应的半波长输电线路末端的三相短路电流幅值，得到半波长输电线路末端的三相短路电流幅值最大值I2max。
5.根据权利要求4所述的半波长输电线路三相短路故障点的筛选方法，其特征在于，所述根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值筛选半波长输电线路三相短路故障点包括：
所述I1max对应的三相短路故障点和I2max对应的三相短路故障点为半波长输电线路三相短路最严重故障点。
6.根据权利要求5所述的半波长输电线路三相短路故障点的筛选方法，其特征在于，所述根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值筛选半波长输电线路三相短路故障点之后包括：
按下式计算计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路的首、末端过电压：
U1l＝I1maxZ
U2l＝I2maxZ
其中，U1l为半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路的首端过电压，U2l为半波长输电线路末端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路的末端过电压，I1max为半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大值，I2max为半波长输电线路末端的三相短路电流幅值最大值，Z为半波长输电线路上某点到三相短路故障点的等值阻抗，且l为半波长输电线路上某点与三相短路故障点之间的距离，λ为半波长输电线路的波长；
比较不同三相短路故障点对应的U1l和U2l，得到半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路首、末端的最大过电压U1lmax和U2lmax。
7.根据权利要求6所述的半波长输电线路三相短路故障点的筛选方法，其特征在于，所述U1lmax对应的三相短路故障点和U2lmax对应的三相短路故障点为半波长输电线路三相短路最严重故障点。
8.一种半波长输电线路三相短路故障点的筛选装置，其特征在于，包括：
计算模块，用于根据半波长输电线路首、末端与三相短路故障点的二端口网络方程以及半波长输电线路三相短路故障点的等值电路方程计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值；
确定模块，用于根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值确定半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值；
筛选模块，用于根据半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大值筛选半波长输电线路三相短路故障点。
9.根据权利要求8所述的半波长输电线路三相短路故障点的筛选装置，其特征在于，所述计算模块具体用于：
按下式确定半波长输电线路首端与三相短路故障点的二端口网络方程：
其中，为半波长输电线路首端三相短路电压相量，为半波长输电线路首端的三相短路电流相量，为从三相短路故障点流进半波长输电线路首端的三相短路电流相量，为半波长输电线路的三相短路电压相量，A1、B1和C1均为半波长输电线路参数，且有：
A1＝ch(αl1)cos(βl1)+jsh(αl1)sin(βl1)
B1＝zc[sh(αl1)cos(βl1)+jch(αl1)sin(βl1)]
其中，l1为三相短路故障点与半波长输电线路首端之间的距离，α和β为线路的传播常数，ZC为半波长输电线路的自然阻抗；
按下式确定半波长输电线路末端与三相短路故障点的二端口网络方程：
其中，为半波长输电线路末端三相短路电压相量，为半波长输电线路末端的三相短路电流相量，为从三相短路故障点流进半波长输电线路末端的三相短路电流相量，A2、B2和C2均为半波长输电线路参数，且有：
A2＝ch(αl2)cos(βl2)+jsh(αl2)sin(βl2)
B2＝zc[sh(αl2)cos(βl2)+jch(αl2)sin(βl2)]
其中，l2为三相短路故障点与半波长输电线路末端之间的距离；
按下式确定半波长输电线路三相短路故障点的等值电路方程：
其中，为送端交流系统的等值电势，为受端交流系统的等值电势，x″d为送端交流系统中发电机的次暂态电抗，xt为送端交流系统中变压器的电抗，xs表示受端交流系统的等值电抗。
10.根据权利要求9所述的半波长输电线路三相短路故障点的筛选装置，其特征在于，所述计算模块具体用于：
按下式计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值：
其中，I1为半波长输电线路首端的三相短路电流幅值，I2为半波长输电线路末端的三相短路电流幅值，j为虚数单位。
11.根据权利要求10所述的半波长输电线路三相短路故障点的筛选装置，其特征在于，所述确定模块具体用于：
比较不同三相短路故障点对应的半波长输电线路首端的三相短路电流幅值，得到半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大值I1max，并比较不同三相短路故障点对应的半波长输电线路末端的三相短路电流幅值，得到半波长输电线路末端的三相短路电流幅值最大值I2max。
12.根据权利要求11所述的半波长输电线路三相短路故障点的筛选装置，其特征在于，所述I1max对应的三相短路故障点和I2max对应的三相短路故障点为半波长输电线路三相短路最严重故障点。
13.根据权利要求12所述的半波长输电线路三相短路故障点的筛选装置，其特征在于，所述筛选模块还具体用于：
按下式计算计算半波长输电线路首、末端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路的首、末端过电压：
U1l＝I1maxZ
U2l＝I2maxZ
其中，U1l为半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路的首端过电压，U2l为半波长输电线路末端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路的末端过电压，I1max为半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大值，I2max为半波长输电线路末端的三相短路电流幅值最大值，Z为半波长输电线路上某点到三相短路故障点的等值阻抗，且l为半波长输电线路上某点与三相短路故障点之间的距离，λ为半波长输电线路的波长；
比较不同三相短路故障点对应的U1l和U2l，得到半波长输电线路首端的三相短路电流幅值最大条件下半波长输电线路首、末端的最大过电压U1lmax和U2lmax。
14.根据权利要求13所述的半波长输电线路三相短路故障点的筛选装置，其特征在于，所述U1lmax对应的三相短路故障点和U2lmax对应的三相短路故障点为三相短路最严重故障点。
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