CN109814001A - 一种获取同塔多回输电系统故障严重程度的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种获取同塔多回输电系统故障严重程度的方法及系统，属于电力系统技术领域。获取不相同电压等级同塔多回输电系统各线路的参数标幺值X及各线路的初始功率标幺值P；计算各线路功率与阻抗标幺值的比值P/X，挑选比值最大的不同电压等级的两回线路为发生故障线路；计算不相同电压等级同塔多回输电系统的不同类型故障的严重程度指标；对故障严重程度指标进行比较，按指标值的大小排序，指标值最大值对应的故障为最严重故障。本发明利用线路的参数，可直接计算出不同类型故障的严重程度指标，并直接对故障严重程度指标进行排序，可直接判断最严重的故障类型。对指导电力系统安全稳定校核具有重要意义。

Description

一种获取同塔多回输电系统故障严重程度的方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，并且更具体地，涉及一种获取同塔多回输电系统故障严重程度的方法及系统。
背景技术
为了节省输电走廊和投资，目前，同塔多回输电线路得到了广泛的应用。但有关同塔多回输电线路之间的故障严重程度缺乏明确的比较。目前常用的故障校核仅包括单回线路的单瞬、单永、三永故障，缺少同塔多回线路之间故障严重程度的比较，而该结果对系统安全稳定校核意义重大，因此需要进行比较。
发明内容
针对上述问题本发明提出了一种获取同塔多回输电系统故障严重程度的方法，包括：
获取不相同电压等级同塔多回输电系统各线路的参数标幺值X及各线路的初始功率标幺值P；
计算各线路功率与阻抗标幺值的比值P/X，挑选比值最大的不同电压等级的两回线路为发生故障线路；
计算不相同电压等级同塔多回输电系统的不同类型故障的严重程度指标；
对故障严重程度指标进行比较，按指标值的大小排序，指标值最大值对应的故障为最严重故障。
可选的，获取线路参数、故障点信息和指标参数；
根据所述线路参数、故障点信息和指标参数获取不同类型故障的严重程度指标；
所述线路参数包括：两回路首端和末端距离故障点的电抗值、a相电压幅值和a相电压角度；
所述指标参数包括：线路零序参数与正序参数的比值、两回路的零序互阻抗值、线路正序阻抗标幺值和两回路的参数比值。
可选的，故障类型包括：单回线路单相短路接地故障、单回线路两相短路故障、单回线路两相短路接地故障、单回线路三相短路故障、两回线路之间同名相短路故障、两回线路之间异名相短路故障、两回线路之间同名相短路接地故障、两回线路之间异名相短路接地故障。
本发明还提供了一种获取同塔多回输电系统故障严重程度的系统，包括：
参数获取模块，获取不相同电压等级同塔多回输电系统各线路的参数标幺值X及各线路的初始功率标幺值P；
计算模块，计算各线路功率与阻抗标幺值的比值P/X，挑选比值最大的不同电压等级的两回线路为发生故障线路；
第二计算模块，计算不相同电压等级同塔多回输电系统的不同类型故障的严重程度指标；
比较模块，对故障严重程度指标进行比较，按指标值的大小排序，指标值最大值对应的故障为最严重故障。
可选的，获取阻抗值最小的两回线路发生线路间故障后不同类型故障的严重程度指标，包括：
获取线路参数、故障点信息和指标参数；
根据所述线路参数、故障点信息和指标参数获取不同类型故障的严重程度指标；
所述线路参数包括：两回路首端和末端距离故障点的电抗值、a相电压幅值和a相电压角度；
所述指标参数包括：线路零序参数与正序参数的比值、两回路的零序互阻抗值、线路正序阻抗标幺值和两回路的参数比值。
可选的，故障类型包括：单回线路单相短路接地故障、单回线路两相短路故障、单回线路两相短路接地故障、单回线路三相短路故障、两回线路之间同名相短路故障、两回线路之间异名相短路故障、两回线路之间同名相短路接地故障、两回线路之间异名相短路接地故障。
本发明利用线路的参数，可直接计算出不同类型故障的严重程度指标，并直接对故障严重程度指标进行排序，可直接判断最严重的故障类型。对指导电力系统安全稳定校核具有重要意义。
附图说明
图1为本发明一种获取同塔多回输电系统故障严重程度的方法单机无穷大同塔双回输电系统示意图；
图2为本发明一种获取同塔多回输电系统故障严重程度的方法单机无穷大同塔双回输电系统简化等值电路图；
图3为本发明一种获取同塔多回输电系统故障严重程度的方法不相同电压等级同送受端同塔多回输电系统结构图；
图4本发明一种获取同塔多回输电系统故障严重程度的方法不相同电压等级同送受端同塔多回输电系统故障严重程度指标结果曲线图；
图5为本发明一种获取同塔多回输电系统故障严重程度的方法流程图；
图6为本发明一种获取同塔多回输电系统故障严重程度的系统结构图。
具体实施方式
本发明首先应用对称分量法对一般的同塔n回路输电系统进行故障分析，假设某同塔n回输电系统故障点处电压、电流相量表达式如下式所示：
取变换矩阵
则有：
其中，I＝Ⅰ,Ⅱ…N,J＝Ⅰ,Ⅱ…N。
通过变换以后，同塔n回路输电系统各线路之间仅存在零序互感。
由此，可根据不同类型故障的边界条件，形成序网络连接图，并进行故障电流、电压的求解。
同塔双回输电线路常见故障的边界条件如下表1所示。
表1
同塔多回输电线路不同类型的故障可类似得到相应的边界条件。通过故障边界条件可得系统各线路三序电压、电流之间的关系，并进而求得各线路的正序电压、正序电流，从而可求得线路故障处电压、电流及系统传输的有功功率。
本发明提供了一种获取同塔多回输电系统故障严重程度的方法，如图5所示，包括：
获取不相同电压等级同塔多回输电系统各线路的参数标幺值X及各线路的初始功率标幺值P；
计算各线路功率与阻抗标幺值的比值P/X，挑选比值最大的不同电压等级的两回线路为发生故障线路；
计算不相同电压等级同塔多回输电系统的不同类型故障的严重程度指标；
故障类型包括：单回线路单相短路接地故障、单回线路两相短路故障、单回线路两相短路接地故障、单回线路三相短路故障、两回线路之间同名相短路故障、两回线路之间异名相短路故障、两回线路之间同名相短路接地故障、两回线路之间异名相短路接地故障。
获取线路参数、故障点信息和指标参数；
根据所述线路参数、故障点信息和指标参数获取不同类型故障的严重程度指标；
所述线路参数包括：两回路首端和末端距离故障点的电抗值、a相电压幅值和a相电压角度；
所述指标参数包括：线路零序参数与正序参数的比值、两回路的零序互阻抗值、线路正序阻抗标幺值和两回路的参数比值。
双机无穷大同塔双回输电线路示意图如图1所示。忽略发电机内阻抗及变压器内阻抗的影响，简化以后的等值电路图如图2所示。
图中，X1为线路I首端距离故障点的电抗值，X2为线路I末端距离故障点的电抗值。X3为线路II首端距离故障点的电抗值，X4为线路II末端距离故障点的电抗值。
令Ua1∠δ1、Ua2∠δ2分别为线路I、II的a相电压，由于采用对称分量法分析时，系统传输的总有功功率可表示为a相传输的有功功率的3倍，因此，分析时可以仅比较a相传输的有功功率。
发生故障前系统传输的有功功率为
令分别为线路I和线路II的初始功率。
假设发生故障后系统恢复正常运行状态，对不同类型故障发生时系统传输的有功功率，采用对称分量法进行分析。
当发生不同类型故障时，系统传输的有功功率如表1所示。
表1
表中XIII0∑为线路I与线路II的零序互阻抗。k0为线路零序参数与正序参数的比值。
设把表中不同的功率与公式(1)中的功率比值与1的差值作为故障严重程度的指标，得到不同类型故障严重程度的指标如表2所示。
表2
所得指标越大，表明系统发生故障的后果越严重。
对故障严重程度指标进行比较，按指标值的大小排序，指标值最大值对应的故障为最严重故障。
本发明以双机无穷大系统，如图3所示，对本发明方法进行验证。
上述系统包括：一个同塔双回线路，其中一回线路(线路I)电压等级为1050kV，另一回线路(线路II)电压等级为525kV。具体参数如表3、表4、表5所示。
表3
表4
表5
两个线路的k0均为3。
线路初始功率分别为P1＝3600，P2＝900
故障发生在距离线路首端10％处，XI1∑＝0.00003096，XII1∑＝0.00012384，XIII0∑＝X′III0∑＝0.00012384，计算不同故障类型下的指标如表6所示。
表6
按故障严重程度指标大小排序，得到不同类型故障的严重程度如下：
线路I三相短路故障>线路I两相短路接地>线路I两相短路>两回线异名相两相短路接地>两回线异名相两相短路>线路II三相短路故障>两回线同名相两相短路接地>线路I单相短路接地故障>线路II两相短路接地>线路II两相短路>线路II单相短路接地故障>两回线同名相两相短路
分别对不同类型故障进行仿真，结果如图4所示。
本发明还提出了一种获取同塔多回输电系统故障严重程度的系统200，如图6所示，包括：
参数获取模块201，获取不相同电压等级同塔多回输电系统各线路的参数标幺值X及各线路的初始功率标幺值P；
计算模块202，计算各线路功率与阻抗标幺值的比值P/X，挑选比值最大的不同电压等级的两回线路为发生故障线路；
第二计算模块203，计算不相同电压等级同塔多回输电系统的不同类型故障的严重程度指标；
获取线路参数、故障点信息和指标参数；
根据所述线路参数、故障点信息和指标参数获取不同类型故障的严重程度指标；
所述线路参数包括：两回路首端和末端距离故障点的电抗值、a相电压幅值和a相电压角度；
所述指标参数包括：线路零序参数与正序参数的比值、两回路的零序互阻抗值、线路正序阻抗标幺值和两回路的参数比值。
比较模块204，对故障严重程度指标进行比较，按指标值的大小排序，指标值最大值对应的故障为最严重故障。
故障类型包括：单回线路单相短路接地故障、单回线路两相短路故障、单回线路两相短路接地故障、单回线路三相短路故障、两回线路之间同名相短路故障、两回线路之间异名相短路故障、两回线路之间同名相短路接地故障、两回线路之间异名相短路接地故障。
本发明利用线路的参数，可直接计算出不同类型故障的严重程度指标，并直接对故障严重程度指标进行排序，可直接判断最严重的故障类型。对指导电力系统安全稳定校核具有重要意义。

Claims (6)

1.一种获取同塔多回输电系统故障严重程度的方法，所述方法包括：
获取不相同电压等级同塔多回输电系统各线路的参数标幺值X及各线路的初始功率标幺值P；
计算各线路功率与阻抗标幺值的比值P/X，挑选比值最大的不同电压等级的两回线路为发生故障线路；
计算不相同电压等级同塔多回输电系统的不同类型故障的严重程度指标；
对故障严重程度指标进行比较，按指标值的大小排序，指标值最大值对应的故障为最严重故障。
2.根据权利要求1所述的方法，所述的获取阻抗值最小的两回线路发生不同类型故障的严重程度指标，包括：
获取线路参数、故障点信息和获取指标参数；
根据所述线路参数、故障点信息和指标参数获取不同类型故障的严重程度指标；
所述线路参数包括：两回路首端和末端距离故障点的电抗值、a相电压幅值和a相电压角度；
所述指标参数包括：线路零序参数与正序参数的比值、两回路的零序互阻抗值、线路正序阻抗标幺值和两回路的参数比值。
3.根据权利要求1所述的方法，所述的故障类型包括：单回线路单相短路接地故障、单回线路两相短路故障、单回线路两相短路接地故障、单回线路三相短路故障、两回线路之间同名相短路故障、两回线路之间异名相短路故障、两回线路之间同名相短路接地故障、两回线路之间异名相短路接地故障。
4.一种获取同塔多回输电系统故障严重程度的系统，所述系统包括：
参数获取模块，获取不相同电压等级同塔多回输电系统各线路的参数标幺值X及各线路的初始功率标幺值P；
计算模块，计算各线路功率与阻抗标幺值的比值P/X，挑选比值最大的不同电压等级的两回线路为发生故障线路；
第二计算模块，计算不相同电压等级同塔多回输电系统的不同类型故障的严重程度指标；
比较模块，对故障严重程度指标进行比较，按指标值的大小排序，指标值最大值对应的故障为最严重故障。
5.根据权利要求4所述的系统，所述的获取阻抗值最小的两回线路发生不同类型故障的严重程度指标，包括：
获取线路参数、故障点信息和指标参数；
根据所述线路参数、故障点信息和指标参数获取不同类型故障的严重程度指标；
所述线路参数包括：两回路首端和末端距离故障点的电抗值、a相电压幅值和a相电压角度；
所述指标参数包括：线路零序参数与正序参数的比值、两回路的零序互阻抗值、线路正序阻抗标幺值和两回路的参数比值。
6.根据权利要求4所述的系统，所述的故障类型包括：单回线路单相短路接地故障、单回线路两相短路故障、单回线路两相短路接地故障、单回线路三相短路故障、两回线路之间同名相短路故障、两回线路之间异名相短路故障、两回线路之间同名相短路接地故障、两回线路之间异名相短路接地故障。
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