CN108347050B - 配电线路保护方案对供电可靠性影响程度的评估方法 - Google Patents

Abstract

一种配电线路保护方案对供电可靠性影响程度的评估方法，所述方法包括以下步骤：（1）将线路的导线长度和各配变位置进行线路分段编码并存储；（2）根据配电线路保护配置方案，求算各级开关保护对应线路部分的总长度及总接带配变容量；（3）根据保护配置方案的动作时序，求算各配电线路保护方案对供电可靠性影响程度的评估指标；（4）比较各保护配置方案的可靠性影响评估指标的指标，指标值最小的方案为最优。本发明在对配电线路进行编码处理的基础上，通过软件算法自动计算出不同保护配置方案对应的可靠性影响评估指标，根据指标大小确定较优方案。本发明对评估不同保护配置方案提供有效的评判标准，有助于形成最有效的保护配置方案。

Description

配电线路保护方案对供电可靠性影响程度的评估方法

技术领域

本发明涉及一种配电线路保护方案对供电可靠性影响程度的评估方法，属供电保护技术领域。

背景技术

现有配电线路的保护配置方式，是变电站出线开关对全线故障具有最快灵敏度，在发生故障时，一般整条线路都会停电。而目前配电线路上一般也配置了各类开关，为了使线路上开关具有隔离故障的能力，可以通过适当的配置，使线路分为多级(同一级可有多个开关)，实现故障的分级隔离，线路上的故障由上游最接近故障点的一级开关动作，该开关下游负荷发生停电，而开关上游及该开关同级开关的下游继续正常供电。这种分级保护配置可大大减少故障时整条线路停电的概率，在故障处理过程中，相比整条线路停电而言，这种方式使停电区域变小，线路的供电可靠性得到提高。

如对于某些线路可以按下面方法配置三级保护。

(1)变电站开关作为第一级保护。定值整定方法是，过流I段：时间0秒，电流定值按躲第二级开关设置处的最大短路电流整定，以最小方式下10kV母线处的最小短路电流校核。过流II段：时间0.4秒，按躲第三级开关设置处的最大短路电流整定，以第二级开关处的最小短路电流校核。过流III段：时间0.8秒，电流定值按躲过上年度最大负荷并考虑导线载流及CT额定电流整定。

(2)线路上适当位置设置第二级保护。定值整定方法是，过流I段：时间0.2秒，电流定值应按照小于线路末端最小短路电流整定。过流II段：时间0.6秒，电流定值按不大于第一级过流III段的0.9倍整定。

(3)第二级保护下游的线路上适当位置设置第三级保护定值整定。定值整定方法是，过流I段：时间0秒，电流定值按不大于线路末端的最小短路电流0.8倍整定。过流II段：时间0.4秒，电流定值按不大于第二级过流II段的0.9倍整定。

在实际配置过程中，对于同一条线路，根据线路实际情况，常常可以有多种方案实现分级保护配置，为了确定最优方案，需要对各方案进行比较。

发明内容

本发明的目的是，为了评判配电线路保护方案对供电可靠性影响程度，本发明提出一种配电线路保护方案对供电可靠性影响程度的评估方法。

本发明实现的技术方案如下，一种配电线路保护方案对供电可靠性影响程度的评估方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将线路的导线长度和各配变位置进行线路分段编码并存储；

(2)根据配电线路保护配置方案，求算各级开关保护对应线路部分的总长度及总接带配变容量；

(3)根据保护配置方案的动作时序，求算各配电线路保护方案对供电可靠性影响程度的评估指标；

(4)比较各保护配置方案的可靠性影响评估指标的指标，指标值最小的方案为最优。

所述线路分段编码方法如下：

(1)以线路上每个接线点作为元素，对每个接点进行命名和赋值；

(2)接点命名方法是：将线路分为三类，主线、支线和次支线；每个存在导线接续的点均为接点，主线选取方式不受限制，可根据线路实际较为自由地选取；主线确定之后，接于主线上的接点的为分支线；接于分支线上接点的为次支线；

主线上所有接线点都设为主线接点，命名为：H₁,H₂,…,H_i,…，

其中i为从变电站开始计数到第i个接点；

接于主线第i个接点的支线接点命名为：H_iF₁,H_iF₂,…,H_iF_j,…，

其中j为从该次支线从主线分出开始计数到第j个接点；

接于主线第i个接点支线的第j个接点的次支线接点命名为：

H_iF_jC₁,H_iF_jC₂,…,H_iF_jC_k,…；

(3)接点的赋值方法是，主接点H_i赋值表示为：

H_i＝[l_i,λ_i,S_i,n_i]

式中，l_i为接点H_i与前一接点H_i-1之间导线的长度；λ_i为该段导线类型发生故障的概率，可取典型统计值；S_i为直接接于接点H_i，且导线长度小于100m的配变容量(单位kVA)之和；n_i为接于接点H_i的长度大于100m的分支线的数量；

支线接点H_iF_j赋值表示为：

H_iF_j＝[l_ij,λ_ij,S_ij,n_ij]

式中，l_ij为接点H_iF_j与前一接点H_iF_j-1之间导线的长度，λ_ij为该段导线类型发生故障的概率，可取典型统计值；S_ij为直接接于接点H_iF_j，且导线长度小于100m的配变容量(单位kVA)之和；n_ij为接于接点H_iF_j的长度大于100m的分支线的数量；

次支线接点H_iF_jC_k赋值表示为：

H_iF_jC_k＝[l_ijk,λ_ijk,S_ijk,n_ijk]

式中，l_ijk为接点H_iF_jC_k与前一接点H_iF_jC_k-1之间导线的长度；λ_ijk为该段导线类型发生故障的概率，可取典型统计值；S_ijk为直接接于接点H_iF_jC_k，且导线长度小于100m的配变容量(单位kVA)之和；n_ijk为接于接点H_iF_jC_k的长度大于100m的分支线的数量。

所述各级开关保护对应线路部分的总长度及总接带配变容量包括第一级、第二级和第三级；

第一级开关对应的线路部分概率总长度λL_I的计算方法如下：

式中，R为主线上第二级开关所在位置对应的接点号；若分支线上有第二级开关，则该分支线的累加终点为二级开关的位置所在接点前一接点序号S-1，若分支线上没有第二级开关，则累加终点为分支线最大接点号N₂；若次支线上有第二级开关，则该次支线的累加终点为二级开关的位置所在接点前一接点序号T-1，若次支线上没有第二级开关，则累加终点为该次支线最大接点号N₃；

ΔλL_I为故障概率总长度的调整值，该值与第二级开关在接点处的设置方式有关，如果第二级开关设置在对应导线接点前端，则

ΔλL_I＝0

如果第二级开关设置在对应导线接点后端，则

ΔλL_I＝λ_Rl_R+λ_XSl_XS+λ_YZTl_YZT

式中，l_R、l_XS、l_YZT和λ_R、λ_XS、λ_YZT分别为接点H_R、接点H_XF_S、接点H_YF_ZC_T赋值的导线长度元素和故障概率元素。

第一级开关对应的接带配变总容量S_I的计算方法如下：

式中，R为主线上第二级开关所在位置对应的接点号；若分支线上有第二级开关，则该分支线的累加终点为二级开关的位置所在接点前一接点序号S-1，若分支线上没有第二级开关，则累加终点为分支线最大接点号N₂；若次支线上有第二级开关，则该次支线的累加终点为二级开关的位置所在接点前一接点序号T-1，若次支线上没有第二级开关，则累加终点为该次支线最大接点号N₃；

ΔS_I为总长度的调整值，该值与第二级开关在接点处的设置方式有关，如果第二级开关设置在对应导线接点前端，则：ΔS_I＝0；

如果第二级开关设置在对应导线接点后端，则：ΔS_I＝S_R+S_XS+S_YZT；

式中，S_R、S_XS、S_YZT分别为接点H_R、接点H_XF_S、接点H_YF_ZC_T赋值的配变容量和元素。

第二级开关对应的线路部分概率总长度λL_I的计算方法如下：

设主线、支线、次支线上第二级开关的位置所在接点序号分别为接点H_R、接点H_XF_S、接点H_YF_ZC_T，即第二级开关所在各类导线的接点序号分别为R、S、T，主线、支线、次支线的最大接点序号分别记为N₁、N₂、N₃；

第二级开关有两种情况：下游设置了第三级开关和下游未设置第三级开关；

下游没有第三级开关的第二级开关：

这种第二级开关对应的线路部分故障概率总长度指某第二级开关至末端之间的10kV导线长度与故障概率积累加值，总接带配变容量指某第二级开关至末端之间的所有配变总容量；

设这种第二级开关的数目为p，则该种第二级开关对应的故障概率总长度λL_IIa,(a＝1,2,…,p)和配变总容量S_IIa计算方法如下：

主线上的二级开关：

支线上的二级开关：

次支线上的二级开关

以上三式中，ΔλL_IIa、ΔS_IIa分别为第a个第二级开关对应故障概率总长度的调整值和配变总容量的调整值。这两个值与第三级开关在接点处的设置方式有关，如果第二级开关设置在对应导线接点前端，则，

ΔλL_IIa＝0

ΔS_IIa＝0

如果第二级开关设置在对应导线接点后端，则

ΔλL_IIa＝λ_Rl_R，或λ_XSl_XS，或λ_YZTl_YZT；

ΔS_IIa＝S_R，或S_XS，或S_YZT；

式中，l_R、l_XS、l_YZT，λ_R、λ_XS、λ_YZT和S_R、S_XS、S_YZT别为接点H_R、接点H_XF_S、接点H_YF_ZC_T赋值的导线长度元素、故障概率元素及配变容量之和元素；

下游设置第三级开关的第二级开关：

这种第二级开关对应的线路部分故障概率总长度指第二级和该第二级开关下游所有第三级开关之间的10kV导线长度与故障概率积累加值，总接带配变容量指第二级和所有第三级开关之间的所有配变总容量；各参数符号定义如前，并假设主线、支线、次支线上第三级开关的位置所在接点序号分别为接点H_U、接点H_XF_V、接点H_YF_ZC_W，即第三级开关所在各类导线的接点序号分别为U、V、W，主线、支线、次支线的最大接点序号分别记为N₁、N₂、N₃。设这种第二级开关的数目为q，则该种第二级开关对应的故障概率总长度λL_IIb,(b＝1,2,＝,q)和配变总容量S_IIb计算方法如下：

主线上的二级开关：

支线上的二级开关

次支线上的二级开关

以上三式中，ΔλL_IIb1、ΔS_IIb1分别为第b个第二级开关对应故障概率总长度的第一部分调整值和配变总容量的第一部分调整值；这两个值与第二级开关在接点处的设置方式有关；如果第二级开关设置在对应导线接点前端，则，

ΔλL_IIb1＝λ_Rl_R，或λ_XSl_XS，或λ_YZTl_YZT

ΔS_IIb1＝S_R，或S_XS，或S_YZT

如果第二级开关设置在对应导线接点后端，则，

ΔλL_IIb1＝0

ΔS_IIb1＝0

其中，l_R、l_XS、l_YZT，λ_R、λ_XS、λ_YZT和S_R、S_XS、S_YZT别为接点H_R、接点H_XF_S、接点H_YF_ZC_T赋值的导线长度元素、故障概率元素及配变容量之和元素；

而ΔλL_IIb2、ΔS_IIb2分别为第b个第二级开关对应故障概率总长度的第二部分调整值和配变总容量的第二部分调整值；这两个值与第三级开关在接点处的设置方式有关，如果第三级开关设置在对应导线接点前端，则，

ΔλL_IIb2＝0

ΔS_IIb2＝0

如果第三级开关设置在对应导线接点后端，则，

ΔλL_IIb2＝λ_Ul_U，或λ_XVl_XV，或λ_YZWl_YZW

ΔS_IIb2＝S_U，或S_XV，或S_YZW

式中，l_U、l_XV、l_YZW，λ_U、λ_XV、λ_YZW和S_U、S_XV、S_YZW分别为接点H_U、接点H_XF_V、接点H_YF_ZC_W赋值的导线长度元素、故障概率元素和配变容量之和元素。

所述第三级开关保护对应线路部分的故障概率总长度及总接带配变容量方法如下：

第三级开关对应的线路部分故障概率总长度指第三级开关至线路末端之间的10kV导线长度与故障概率之积累加值，总接带配变容量指第三级开关至线路末端之间所有配变总容量；如前所述，设主线、支线、次支线上第三级开关的位置所在接点分别为接点H_U、接点H_XF_V、接点H_YF_ZC_W，即第三级开关所在各类导线的接点序号分别为U、V、W，主线、支线、次支线的最大接点序号分别记为N₁、N₂、N₃；设第三级开关的数目与第二类第二级开关数目相同，均为q，则该种第三级开关对应的故障概率总长度λL_IIIb,(b＝1,2,…,q)和配变总容量S_IIIb计算方法为：

主线上的三级开关：

线上的三级开关

次支线上的三级开关

以上三式中，ΔλL_IIIb、ΔS_IIIb分别为第b个第三级开关对应故障概率总长度的调整值和配变总容量的调整值；这两个值与第三级开关在接点处的设置方式有关，如果第三级开关设置在对应导线接点前端，则，

ΔλL_IIIb＝λ_Ul_U，或λ_XVl_XV，或λ_YZWl_YZW

ΔS_IIIb＝S_U，或S_XV，或S_YZW

如果第二级开关设置在对应导线接点后端，则，

ΔλL_IIIb＝0

ΔS_IIIb＝0

式中，l_U、l_XV、l_YZW，λ_U、λ_XV、λ_YZW和S_U、S_XV、S_YZW分别为接点H_U、接点H_XF_V、接点H_YF_ZC_W赋值的导线长度元素、故障概率元素和配变容量之和元素。

比较各保护配置方案的可靠性影响评估指标计算：

设某10kV线路设置了N种保护配置方案，按照以上方法求得各方案对应的配网保护可靠性评估指标H，求出之后，对各种方案求最小值，可靠性评估指标最小的保护配置方案是最佳的方案。这样就确定了最优化的方案。

本发明的有益效果是，本发明以线路故障处理过程中供电可靠性最高为原则，提出一种配电线路保护方案对供电可靠性影响程度的评估方法。该方法在对配电线路依据保护配置特点进行编码处理的基础上，通过软件算法自动计算出不同保护配置方案对应的可靠性影响评估指标，根据指标大小确定较优方案。本发明对于评估不同保护配置方案提供一种有效的评判标准，有助于形成最有效的保护配置方案。

附图说明

图1为配电线路保护方案对供电可靠性影响程度的评估方法步骤图；

图2为配电线路接线编码示意图。

具体实施方式

本发明的具体实施方式如图1所示。

本实施例一种配电线路保护方案对供电可靠性影响程度的评估方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将线路的导线长度和各配变位置进行线路分段编码并存储；

(2)根据配电线路保护配置方案，求算各级开关保护对应线路部分的总长度及总接带配变容量；

(3)根据保护配置方案的动作时序，求算各配电线路保护方案对供电可靠性影响程度的评估指标；

(4)比较各保护配置方案的可靠性影响评估指标的指标，指标值最小的方案为最优。

配电线路编码如图2所示，配电线路编码方法如下：

(1)以线路上每个接线点作为元素，对每个接点进行命名和赋值。

(2)接点命名方法是：将线路分为三类，主线、支线和次支线，每个存在导线接续的点均为接点，主线选取方式不受限制，可根据线路实际较为自由地选取；主线确定之后，接于主线上的接点的为分支线，接于分支线上接点的为次支线。

主线上所有接线点都设为主线接点，命名为

H₁,H₂,…,H_i,…，

其中i为从变电站开始计数到第i个接点。

接于主线第i个接点的支线接点命名为

H_iF₁,H_iF₂,…,H_iF_j,…

其中j为从该次支线从主线分出开始计数到第j个接点。

接于主线第i个接点支线的第j个接点的次支线接点命名为：

H_iF_jC₁,H_iF_jC₂,…,H_iF_jC_k,…

(3)接点的赋值方法是，主接点H_i赋值表示为：

H_i＝[l_i,λ_i,S_i,n_i]

式中，l_i为接点H_i与前一接点H_i-1之间导线的长度，λ_i为该段导线类型发生故障的概率，可取典型统计值；S_i为直接接于接点H_i，且导线长度小于100m的配变容量(单位kVA)之和；n_i为接于接点H_i的长度大于100m的分支线的数量。

支线接点H_iF_j赋值表示为：

H_iF_j＝[l_ij,λ_ij,S_ij,n_ij]

式中，l_ij为接点H_iF_j与前一接点H_iF_j-1之间导线的长度，λ_ij为该段导线类型发生故障的概率，可取典型统计值；S_ij为直接接于接点H_iF_j，且导线长度小于100m的配变容量(单位kVA)之和；n_ij为接于接点H_iF_j的长度大于100m的分支线的数量。

次支线接点H_iF_jC_k赋值表示为：

H_iF_jC_k＝[l_ijk,λ_ijk,S_ijk,n_ijk]

式中，l_ijk为接点H_iF_jC_k与前一接点H_iF_jC_k-1之间导线的长度，λ_ijk为该段导线类型发生故障的概率，可取典型统计值；S_ijk为直接接于接点H_iF_jC_k，且导线长度小于100m的配变容量(单位kVA)之和；n_ijk为接于接点H_iF_jC_k的长度大于100m的分支线的数量。

第一级开关保护对应线路部分的故障概率总长度及总接带配变容量:

第一级开关对应的线路部分故障概率总长度指第一级和所有第二级开关之间的10kV导线长度与故障概率积累加值，总接带配变容量指第一级和所有第二级开关之间的所有配变总容量。配网线路保护各级开关设定的位置决定了对应线路部分的总长度和总接带的配变容量。设主线、支线、次支线上第二级开关的位置所在接点序号分别为接点H_R、接点H_XF_S、接点H_YF_ZC_T，即第二级开关所在各类导线的接点序号分别为R、S、T，主线、支线、次支线的最大接点序号分别记为N₁、N₂、N₃。

则第一级开关对应的线路部分概率总长度λL_I的计算方法如下：

式中，R为主线上第二级开关所在位置对应的接点号；若分支线上有第二级开关，则该分支线的累加终点为二级开关的位置所在接点前一接点序号S-1，若分支线上没有第二级开关，则累加终点为分支线最大接点号N₂；若次支线上有第二级开关，则该次支线的累加终点为二级开关的位置所在接点前一接点序号T-1，若次支线上没有第二级开关，则累加终点为该次支线最大接点号N₃。

ΔλL_I为故障概率总长度的调整值，该值与第二级开关在接点处的设置方式有关，如果第二级开关设置在对应导线接点前端，则

ΔλL_I＝0

如果第二级开关设置在对应导线接点后端，则

ΔλL_I＝λ_Rl_R+λ_XSl_XS+λ_YZTl_YZT

式中，l_R、l_XS、l_YZT和λ_R、λ_XS、λ_YZT分别为接点H_R、接点H_XF_S、接点H_YF_ZC_T赋值的导线长度元素和故障概率元素。

第一级开关对应的接带配变总容量S_I的计算方法如下：

式中，R为主线上第二级开关所在位置对应的接点号；若分支线上有第二级开关，则该分支线的累加终点为二级开关的位置所在接点前一接点序号S-1，若分支线上没有第二级开关，则累加终点为分支线最大接点号N₂；若次支线上有第二级开关，则该次支线的累加终点为二级开关的位置所在接点前一接点序号T-1，若次支线上没有第二级开关，则累加终点为该次支线最大接点号N₃。

ΔS_I为总长度的调整值，该值与第二级开关在接点处的设置方式有关，如果第二级开关设置在对应导线接点前端，则

ΔS_I＝0

如果第二级开关设置在对应导线接点后端，则

ΔS_I＝S_R+S_XS+S_YZT

式中，S_R、S_XS、S_YZT分别为接点H_R、接点H_XF_S、接点H_YF_ZC_T赋值的配变容量和元素。

第二级开关保护对应线路部分的故障概率总长度及总接带配变容量:

设主线、支线、次支线上第二级开关的位置所在接点序号分别为接点H_R、接点H_XF_S、接点H_YF_ZC_T，即第二级开关所在各类导线的接点序号分别为R、S、T，主线、支线、次支线的最大接点序号分别记为N₁、N₂、N₃。第二级开关有两种：下游设置了第三级开关和下游未设置第三级开关，下面分别说明。

(1)下游没有第三级开关的第二级开关。这种第二级开关对应的线路部分故障概率总长度指某第二级开关至末端之间的10kV导线长度与故障概率积累加值，总接带配变容量指某第二级开关至末端之间的所有配变总容量。设这种第二级开关的数目为p，则该种第二级开关对应的故障概率总长度λL_IIa,(a＝1,2,…,p)和配变总容量S_IIa计算方法如下：

1)主线上的二级开关：

2)支线上的二级开关

3)次支线上的二级开关

以上三式中，ΔλL_IIa、ΔS_IIa分别为第a个第二级开关对应故障概率总长度的调整值和配变总容量的调整值。这两个值与第三级开关在接点处的设置方式有关，如果第二级开关设置在对应导线接点前端，则

ΔλL_IIa＝0

ΔS_IIa＝0

如果第二级开关设置在对应导线接点后端，则

ΔλL_IIa＝λ_Rl_R，或λ_XSl_XS，或λ_YZTl_YZT

ΔS_IIa＝S_R，或S_XS，或S_YZT

式中，l_R、l_XS、l_YZT，λ_R、λ_XS、λ_YZT和S_R、S_XS、S_YZT别为接点H_R、接点H_XF_S、接点H_YF_ZC_T赋值的导线长度元素、故障概率元素及配变容量之和元素。

(2)下游设置第三级开关的第二级开关。这种第二级开关对应的线路部分故障概率总长度指第二级和该第二级开关下游所有第三级开关之间的10kV导线长度与故障概率积累加值，总接带配变容量指第二级和所有第三级开关之间的所有配变总容量。各参数符号定义如前，并假设主线、支线、次支线上第三级开关的位置所在接点序号分别为接点H_U、接点H_XF_V、接点H_YF_ZC_W，即第三级开关所在各类导线的接点序号分别为U、V、W，主线、支线、次支线的最大接点序号分别记为N₁、N₂、N₃。设这种第二级开关的数目为q，则该种第二级开关对应的故障概率总长度λL_IIb,(b＝1,2,…,q)和配变总容量S_IIb计算方法如下：

1)主线上的二级开关：

2)支线上的二级开关

3)次支线上的二级开关

以上三式中，ΔλL_IIb1、ΔS_IIb1分别为第b个第二级开关对应故障概率总长度的第一部分调整值和配变总容量的第一部分调整值。这两个值与第二级开关在接点处的设置方式有关。如果第二级开关设置在对应导线接点前端，则

ΔλL_IIb1＝λ_Rl_R，或λ_XSl_XS，或λ_YZTl_YZT

ΔS_IIb1＝S_R，或S_XS，或S_YZT

如果第二级开关设置在对应导线接点后端，则

ΔλL_IIb1＝0

ΔS_IIb1＝0

其中，l_R、l_XS、l_YZT，λ_R、λ_XS、λ_YZT和S_R、S_XS、S_YZT别为接点H_R、接点H_XF_S、接点H_YF_ZC_T赋值的导线长度元素、故障概率元素及配变容量之和元素。

而ΔλL_IIb2、ΔS_IIb2分别为第b个第二级开关对应故障概率总长度的第二部分调整值和配变总容量的第二部分调整值。这两个值与第三级开关在接点处的设置方式有关，如果第三级开关设置在对应导线接点前端，则

ΔλL_IIb2＝0

ΔS_IIb2＝0

如果第三级开关设置在对应导线接点后端，则

ΔλL_IIb2＝λ_Ul_U，或λ_XVl_XV，或λ_YZWl_YZW

ΔS_IIb2＝S_U，或S_XV，或S_YZW

式中，l_U、l_XV、l_YZW，λ_U、λ_XV、λ_YZW和S_U、S_XV、S_YZW分别为接点H_U、接点H_XF_V、接点H_YF_ZC_W赋值的导线长度元素、故障概率元素和配变容量之和元素。

第三级开关保护对应线路部分的故障概率总长度及总接带配变容量：

第三级开关对应的线路部分故障概率总长度指第三级开关至线路末端之间的10kV导线长度与故障概率之积累加值，总接带配变容量指第三级开关至线路末端之间所有配变总容量。如前所述，设主线、支线、次支线上第三级开关的位置所在接点分别为接点H_U、接点H_XF_V、接点H_YF_ZC_W，即第三级开关所在各类导线的接点序号分别为U、V、W，主线、支线、次支线的最大接点序号分别记为N₁、N₂、N₃。设第三级开关的数目与第二类第二级开关数目相同，均为q，则该种第三级开关对应的故障概率总长度λL_IIIb,(b＝1,2,…,q)和配变总容量S_IIIb计算方法如下：

1)主线上的三级开关：

2)支线上的三级开关

3)次支线上的三级开关

以上三式中，ΔλL_IIIb、ΔS_IIIb分别为第b个第三级开关对应故障概率总长度的调整值和配变总容量的调整值。这两个值与第三级开关在接点处的设置方式有关，如果第三级开关设置在对应导线接点前端，则

ΔλL_IIIb＝λ_Ul_U，或λ_XVl_XV，或λ_YZWl_YZW

ΔS_IIIb＝S_U，或S_XV，或S_YZW

如果第二级开关设置在对应导线接点后端，则

ΔλL_IIIb＝0

ΔS_IIIb＝0

式中，l_U、l_XV、l_YZW，λ_U、λ_XV、λ_YZW和S_U、S_XV、S_YZW分别为接点H_U、接点H_XF_V、接点H_YF_ZC_W赋值的导线长度元素、故障概率元素和配变容量之和元素。

保护配置方案的可靠性影响评估指标计算：

由于故障停电时间决定于运维水平，因此对于某一条线路而言，计算时假定线路故障时停电时间相同。为了比较各类保护方案的优劣情况，根据以上计算得到的各级保护开关对应的导线长度和配变总容量等数据，可以计算可靠性评估指标H，方法如下：

H＝ω₁+ω₂+ω₃

式中，ω₁、ω₂、ω₃分别为第一、二、三级保护对应的可靠性评估指标，它们的计算方法如下。

式中各参数与前述一致，即λL_I、S_I分别为即第一级开关对应的线路部分概率总长度和接带配变总容量；p为下游没有第三级开关的第二级开关的数目，S_IIa为任一开关对应的配变总容量；q为下游设置第三级开关的第二级开关的数目，S_IIb为任一第二级开关对应的配变总容量，S_IIIb任一该第三级开关对应的配变总容量。

式中各参数与前述一致，即λL_IIa为任一下游没有第三级保护的第二级开关对应的线路部分概率总长度，λL_IIb为任一下游设置第三级开关的第二级开关对应的线路部分概率总长度。

式中各参数与前述一致，即λL_IIIb为任一第三级保护对应的线路部分概率总长度。

Claims (1)

1.一种配电线路保护方案对供电可靠性影响程度的评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将线路的导线长度和各配变位置进行分段编码存储；

(2)根据配电线路保护配置方案，求算各级开关保护对应线路部分的总长度及总接带配变容量；

(3)根据保护配置方案的动作时序，求算各方案的可靠性影响评估指标；

(4)比较各方案的指标，指标值最小的方案为最优；

所述线路分段编码方法如下：

a、以线路上每个接线点作为元素，对每个接点进行命名和赋值；

b、接点命名方法是：将线路分为三类，主线、支线和次支线；每个存在导线接续的点均为接点，主线选取方式不受限制，可根据线路实际较为自由地选取；主线确定之后，接于主线上的接点的为分支线；接于分支线上接点的为次支线；

主线上所有接线点都设为主线接点，命名为：H₁,H₂,…,H_i,…，

其中i为从变电站开始计数到第i个接点；

接于主线第i个接点的支线接点命名为：H_iF₁,H_iF₂,…,H_iF_j,…，

其中j为该支线从主线分出开始计数到第j个接点；

接于主线第i个接点支线的第j个接点的次支线接点命名为：

H_iF_jC₁,H_iF_jC₂,…,H_iF_jC_k,…，

其中，k为该次支线从支线分出开始计数到第k个节点；

c、接点的赋值方法是，主线接点H_i赋值表示为：

H_i＝[l_i,λ_i,S_i,n_i]

式中，l_i为接点H_i赋值的导线长度元素，表示接点H_i与前一接点H_i-1之间导线的长度；λ_i为接点H_i赋值的导线长度元素，表示该段导线类型发生故障的概率，可取典型统计值；S_i为接点H_i赋值的配变容量之和元素，表示直接接于接点H_i，且导线长度小于100m的配变容量之和；n_i为接于接点H_i的长度大于100m的分支线的数量；

支线接点H_iF_j赋值表示为：

H_iF_j＝[l_ij,λ_ij,S_ij,n_ij]

式中，l_ij为接点H_iF_j与前一接点H_iF_j-1之间导线的长度，λ_ij为该段导线类型发生故障的概率，可取典型统计值；S_ij为直接接于接点H_iF_j，且导线长度小于100m的配变容量之和；n_ij为接于接点H_iF_j的长度大于100m的分支线的数量；

次支线接点H_iF_jC_k赋值表示为：

H_iF_jC_k＝[l_ijk,λ_ijk,S_ijk,n_ijk]

式中，l_ijk为接点H_iF_jC_k与前一接点H_iF_jC_k-1之间导线的长度；λ_ijk为该段导线类型发生故障的概率，可取典型统计值；S_ijk为直接接于接点H_iF_jC_k，且导线长度小于100m的配变容量之和；n_ijk为接于接点H_iF_jC_k的长度大于100m的分支线的数量；

所述各级开关保护对应线路部分的总长度及总接带配变容量包括第一级、第二级和第三级；

第一级开关对应的线路部分概率总长度λL_I的计算方法如下：

式中，R为主线上第二级开关所在位置对应的接点号，R-1为主线上第二级开关所在位置对应的接点前一接点序号；若分支线上有第二级开关，则该分支线的累加终点为二级开关的位置所在接点前一接点序号S-1，若分支线上没有第二级开关，则累加终点为分支线最大接点号N₂；若次支线上有第二级开关，则该次支线的累加终点为二级开关的位置所在接点前一接点序号T-1，若次支线上没有第二级开关，则累加终点为该次支线最大接点号N₃；

ΔλL_I为故障概率总长度的调整值，该值与第二级开关在接点处的设置方式有关，如果第二级开关设置在对应导线接点前端，则：

ΔλL_I＝0

如果第二级开关设置在对应导线接点后端，则：

ΔλL_I＝λ_Rl_R+λ_XSl_XS+λ_YZTl_YZT

式中，l_R、l_XS、l_YZT和λ_R、λ_XS、λ_YZT分别为接点H_R、接点H_XF_S、接点H_YF_ZC_T赋值的导线长度元素和故障概率元素；

第一级开关对应的接带配变总容量S_I的计算方法如下：

式中，R为主线上第二级开关所在位置对应的接点号；若分支线上有第二级开关，则该分支线的累加终点为二级开关的位置所在接点前一接点序号S-1，若分支线上没有第二级开关，则累加终点为分支线最大接点号N₂；若次支线上有第二级开关，则该次支线的累加终点为二级开关的位置所在接点前一接点序号T-1，若次支线上没有第二级开关，则累加终点为该次支线最大接点号N₃；

ΔS_I为总长度的调整值，该值与第二级开关在接点处的设置方式有关，如果第二级开关设置在对应导线接点前端，则：ΔS_I＝0；

如果第二级开关设置在对应导线接点后端，则：ΔS_I＝S_R+S_XS+S_YZT；

式中，S_R、S_XS、S_YZT分别为接点H_R、接点H_XF_S、接点H_YF_ZC_T赋值的配变容量和元素；

第二级开关对应的线路部分概率总长度λL_I的计算方法如下：

设主线、支线、次支线上第二级开关的位置所在接点序号分别为接点H_R、接点H_XF_S、接点H_YF_ZC_T，即第二级开关所在各类导线的接点序号分别为R、S、T，主线、支线、次支线的最大接点序号分别记为N₁、N₂、N₃；

第二级开关有两种情况：下游设置了第三级开关和下游未设置第三级开关；

下游没有第三级开关的第二级开关：

这种第二级开关对应的线路部分故障概率总长度指某第二级开关至末端之间的10kV导线长度与故障概率积累加值，总接带配变容量指某第二级开关至末端之间的所有配变总容量；

设这种第二级开关的数目为p，则该种第二级开关对应的故障概率总长度λL_IIa，其中a＝1,2,…,p；配变总容量S_IIa计算方法如下：

主线上的二级开关：

支线上的二级开关：

式中，l_i为接点H_i赋值的导线长度元素，l_Xj为接点H_XF_j赋值的导线长度元素，l_Xjk为接点H_XF_jC_k赋值的导线长度元素；λ_i为接点H_i赋值的故障概率元素，λ_Xj为接点H_XF_j赋值的故障概率元素，λ_Xjk为接点H_XF_jC_k赋值的故障概率元素；S_i为接点H_i赋值的配变容量之和元素，S_Xj为接点H_XF_j赋值的配变容量之和元素，S_Xjk为接点H_XF_jC_k赋值的配变容量之和元素；

次支线上的二级开关

式中，l_YZk、λ_YZk、S_YZk分别为次支线接点H_YF_ZC_k赋值的导线长度元素、故障概率元素和配变容量之和元素；

以上三式中，ΔλL_IIa、ΔS_IIa分别为第a个第二级开关对应故障概率总长度的调整值和配变总容量的调整值；这两个值与第三级开关在接点处的设置方式有关，如果第二级开关设置在对应导线接点前端，则，

ΔλL_IIa＝0

ΔS_IIa＝0

如果第二级开关设置在对应导线接点后端，则分三种不同情形如下：

若在主干线接点H_R后端，ΔλL_IIa＝λ_Rl_R，ΔS_IIa＝S_R；

若在分支线接点H_XF_S后端，ΔλL_IIa＝λ_XSl_XS，ΔS_IIa＝S_XS；

若在次支线接点H_YF_ZC_T后端，ΔλL_IIa＝λ_YZTl_YZT，ΔS_IIa＝S_YZT；

式中，l_R、l_XS、l_YZT，λ_R、λ_XS、λ_YZT和S_R、S_XS、S_YZT别为接点H_R、接点H_XF_S、接点H_YF_ZC_T赋值的导线长度元素、故障概率元素及配变容量之和元素；

下游设置第三级开关的第二级开关：

这种第二级开关对应的线路部分故障概率总长度指第二级和该第二级开关下游所有第三级开关之间的10kV导线长度与故障概率积累加值，总接带配变容量指第二级和所有第三级开关之间的所有配变总容量；各参数符号定义如前，并假设主线、支线、次支线上第三级开关的位置所在接点序号分别为接点H_U、接点H_XF_V、接点H_YF_ZC_W，即第三级开关所在各类导线的接点序号分别为U、V、W，主线、支线、次支线的最大接点序号分别记为N₁、N₂、N₃；设这种第二级开关的数目为q，则该种第二级开关对应的故障概率总长度λL_IIb，其中b＝1,2,…,q；配变总容量S_IIb计算方法如下：

主线上的二级开关：

支线上的二级开关

式中，U-1、V-1、W-1分别为第三级开关所在各类导线的接点序号U、V、W的前一接点序号；R+1、S+1、T+1分别为第二级开关所在各类导线的接点序号分别为R、S、T的后一接点序号；l_i为接点H_i赋值的导线长度元素，l_Xj为接点H_XF_j赋值的导线长度元素，l_Xjk为接点H_XF_jC_k赋值的导线长度元素；S_i为接点H_i赋值的配变容量之和元素，S_Xj为接点H_XF_j赋值的配变容量之和元素，S_Xjk为接点H_XF_jC_k赋值的配变容量之和元素；

次支线上的二级开关

式中，l_YZk为次支线接点H_YF_ZC_k赋值的导线长度元素；λ_YZk次支线接点H_YF_ZC_k赋值的故障概率元素；S_YZk为次支线接点H_YF_ZC_k赋值的配变容量之和元素；

以上三式中，ΔλL_IIb1、ΔS_IIb1分别为第b个第二级开关对应故障概率总长度的第一部分调整值和配变总容量的第一部分调整值；这两个值与第二级开关在接点处的设置方式有关；如果第二级开关设置在对应导线接点前端，则分如下三种不同情形：

若在主干线接点H_R前端，ΔλL_IIb1＝λ_Rl_R，ΔS_IIb1＝S_R；

若在分支线接点H_XF_S前端，ΔλL_IIb1＝λ_XSl_XS，ΔS_IIb1＝S_XS；

若在次支线接点H_YF_ZC_T前端，ΔλL_IIb1＝λ_YZTl_YZT，ΔS_IIb1＝S_YZT；

如果第二级开关设置在对应导线接点后端，则，

ΔλL_IIb1＝0

ΔS_IIb1＝0

其中，l_R、l_XS、l_YZT，λ_R、λ_XS、λ_YZT和S_R、S_XS、S_YZT别为接点H_R、接点H_XF_S、接点H_YF_ZC_T赋值的导线长度元素、故障概率元素及配变容量之和元素；

而ΔλL_IIb2、ΔS_IIb2分别为第b个第二级开关对应故障概率总长度的第二部分调整值和配变总容量的第二部分调整值；这两个值与第三级开关在接点处的设置方式有关，如果第三级开关设置在对应导线接点前端，则，

ΔλL_IIb2＝0

ΔS_IIb2＝0

如果第三级开关设置在对应导线接点后端，则，

ΔλL_IIb2＝λ_Ul_U，或λ_XVl_XV，或λ_YZWl_YZW

ΔS_IIb2＝S_U，或S_XV，或S_YZW

式中，l_U、l_XV、l_YZW，λ_U、λ_XV、λ_YZW和S_U、S_XV、S_YZW分别为接点H_U、接点H_XF_V、接点H_YF_ZC_W赋值的导线长度元素、故障概率元素和配变容量之和元素；

所述第三级开关保护对应线路部分的故障概率总长度及总接带配变容量方法如下：

第三级开关对应的线路部分故障概率总长度指第三级开关至线路末端之间的10kV导线长度与故障概率之积累加值，总接带配变容量指第三级开关至线路末端之间所有配变总容量；如前所述，设主线、支线、次支线上第三级开关的位置所在接点分别为接点H_U、接点H_XF_V、接点H_YF_ZC_W，即第三级开关所在各类导线的接点序号分别为U、V、W，主线、支线、次支线的最大接点序号分别记为N₁、N₂、N₃；设第三级开关的数目与第二类第二级开关数目相同，均为q，则该种第三级开关对应的故障概率总长度为λL_IIIb，其中，a＝1,2,…,q；配变总容量S_IIIb计算方法为：

主线上的三级开关：

支线上的三级开关

式中，l_i为接点H_i赋值的导线长度元素，l_Xj为接点H_XF_j赋值的导线长度元素，l_Xjk为接点H_XF_jC_k赋值的导线长度元素；λ_i为接点H_i赋值的故障概率元素、λ_Xj为接点H_XF_j赋值的故障概率元素，λ_Xjk为接点H_XF_jC_k赋值的故障概率元素；S_i为接点H_i赋值的配变容量之和元素；S_Xj为接点H_XF_j赋值的配变容量之和元素，S_Xjk为接点H_XF_jC_k赋值的配变容量之和元素；

次支线上的三级开关

式中，l_YZk为次支线接点H_YF_ZC_k赋值的导线长度元素；λ_YZk为次支线接点H_YF_ZC_k赋值的故障概率元素；S_YZk为次支线接点H_YF_ZC_k赋值的配变容量之和元素；

以上三式中，ΔλL_IIIb、ΔS_IIIb分别为第b个第三级开关对应故障概率总长度的调整值和配变总容量的调整值；这两个值与第三级开关在接点处的设置方式有关，如果第三级开关设置在对应导线接点前端，则分如下三种不同情形：

若在主干线接点H_U前端，ΔλL_IIIb＝λ_Ul_U，ΔS_IIIb＝S_U；

若在分支线接点H_XF_V前端，ΔλL_IIIb＝λ_XVl_XV，ΔS_IIIb＝S_XV；

若在次支线接点H_YF_ZC_W前端，ΔλL_IIIb＝λ_YZWl_YZW，ΔS_IIIb＝S_YZW；

如果第二级开关设置在对应导线接点后端，则，

ΔλL_IIIb＝0

ΔS_IIIb＝0

式中，l_U、l_XV、l_YZW，λ_U、λ_XV、λ_YZW和S_U、S_XV、S_YZW分别为接点H_U、接点H_XF_V、接点H_YF_ZC_W赋值的导线长度元素、故障概率元素和配变容量之和元素；

所述保护配置方案的可靠性影响评估指标计算如下：

由于故障停电时间决定于运维水平，因此对于某一条线路而言，计算时假定线路故障时停电时间相同；为了比较各类保护方案的优劣情况，根据以上计算得到的各级保护开关对应的导线长度和配变总容量等数据，可以计算可靠性评估指标Η，方法如下：

Η＝ω₁+ω₂+ω₃

式中，ω₁、ω₂、ω₃分别为第一、二、三级保护对应的可靠性评估指标，它们的计算方法如下：

式中各参数与前述一致，即λL_I、S_I分别为即第一级开关对应的线路部分概率总长度和接带配变总容量；p为下游没有第三级开关的第二级开关的数目，S_IIa为任一开关对应的配变总容量；q为下游设置第三级开关的第二级开关的数目，S_IIb为任一第二级开关对应的配变总容量，S_IIIb任一该第三级开关对应的配变总容量。

Images