CN109814002B - 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

一种获取同塔多回输电系统故障严重程度的方法及系统 Download PDF

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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。本发明方法包括：确定相同电压等级相同送受端同塔多回输电系统各线路的参数标幺值；根据所述标幺值确定各线路的阻抗，选择阻抗值最小的线路1和线路2为发生故障线路；获取线路1和线路2发生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，按值的大小排序，指标最大值对应的故障为最严重故障。本发明利用线路的参数，可直接计算出相同电压等级相同送受端同塔多回线路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：
确定相同电压等级相同送受端同塔多回输电系统各线路的参数标幺值；
根据所述标幺值确定各线路的阻抗，选择阻抗值最小的线路1和线路2为发生故障线路；
获取线路1和线路2发生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，按值的大小排序，指标最大值对应的故障为最严重故障。
可选的，获取线路1和线路2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、故障点信息和获取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：线路1首端和末端距离故障点的电抗值、线路2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、线路1与线路2的零序互阻抗、线路正序阻抗标幺值、线路1和线路2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：
第一参数确定模块，确定相同电压等级相同送受端同塔多回输电系统各线路的参数标幺值；
故障线路确定模块，根据所述标幺值确定各线路的阻抗，选择阻抗值最小的线路1和线路2为发生故障线路；
第二参数确定模块，获取线路1和线路2发生不同类型故障的严重程度指标；
判断模块，对故障严重程度指标进行比较，按值的大小排序，指标最大值对应的故障为最严重故障。
可选的，获取线路1和线路2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、故障点信息和获取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：线路1首端和末端距离故障点的电抗值、线路2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、线路1与线路2的零序互阻抗、线路正序阻抗标幺值、线路1和线路2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，可直接计算出相同电压等级相同送受端同塔多回线路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：
Figure BDA0001992606080000041
取变换矩阵
Figure BDA0001992606080000042
则有：
Figure BDA0001992606080000043
Figure BDA0001992606080000044
Figure BDA0001992606080000045
Figure BDA0001992606080000046
Figure BDA0001992606080000047
Figure BDA0001992606080000048
Figure BDA0001992606080000049
Figure BDA0001992606080000051
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
Figure BDA0001992606080000052
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。
如图1所示，本发明以单机无穷大同塔双回输电系统为例进行说明，单机无穷大同塔双回输电系统如图2所示，本发明提出了一种获取同塔多回输电线路故障严重程度的方法，如图5所示，包括：
确定相同电压等级相同送受端同塔多回输电线路各线路的参数标幺值；
根据所述标幺值确定各线路的阻抗，选择阻抗值最小的线路1和线路2为发生故障线路；
获取线路1和线路2发生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：线路1首端和末端距离故障点的电抗值、线路2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、线路1与线路2的零序互阻抗、线路正序阻抗标幺值、线路1和线路2的参数比值。
获取线路参数及故障点信息；
如图1和图2所示，忽略发电机内阻抗及变压器内阻抗的影响；
图中，X1为线路1首端距离故障点的电抗值，X2为线路1末端距离故障点的电抗值，X3为线路2首端距离故障点的电抗值，X4为线路2末端距离故障点的电抗值。
令Ua∠δ为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
Figure BDA0001992606080000061
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
Figure BDA0001992606080000071
表中
Figure BDA0001992606080000072
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
Figure BDA0001992606080000073
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
Figure BDA0001992606080000074
Figure BDA0001992606080000081
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，按值的大小排序，指标最大值对应的故障为最严重故障。
本发明以如图3所示相同电压等级同送受端同塔多回输电系统为例进行验证。
相同电压等级同送受端同塔多回输电系统包括一个同塔双回线路，电压等级为1050kV，线路参数相同。具体参数如表3、表4、表5所示。
表3
Figure BDA0001992606080000082
表4
Figure BDA0001992606080000083
表5
Figure BDA0001992606080000091
两个线路的k0均为3。
根据上述方法计算不同故障类型下的指标如表6所示。
表6
Figure BDA0001992606080000092
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：
单回线三相短路故障>单回线两相短路接地≈两回线异名相两相短路接地>单回线两相短路≈两回线异名相两相短路>两回线同名相两相短路接地>单回线单相短路接地>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：
第一参数确定模块201，确定相同电压等级相同送受端同塔多回输电系统各线路的参数标幺值；
故障确定模块202，根据所述标幺值确定各线路的阻抗，选择阻抗值最小的两线路线路1和线路2为发生故障线路；
第二参数确定模块203，获取线路1和线路2发生不同类型故障的严重程度指标；
指标确定模块204，获取线路1和线路2发生不同类型故障的严重程度指标；
参数包括：线路1首端和末端距离故障点的电抗值、线路2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。
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。
其中，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、故障点信息和获取指标参数获取不同类型故障的严重程度指标；
所述指标参数包括：线路零序参数与正序参数的比值、线路1与线路2的零序互阻抗值、线路正序阻抗标幺值、线路1和线路2的参数比值。
本发明利用线路的参数，可直接计算出相同电压等级相同送受端同塔多回线路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 (2)

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：
确定相同电压等级相同送受端同塔多回输电系统各线路的参数标幺值；
根据所述标幺值确定各线路的阻抗，选择阻抗值最小的线路1和线路2为发生故障线路；
获取线路1和线路2发生不同类型故障的严重程度指标，其中：
线路1和线路2发生故障前系统传输的有功功率Pe的计算公式为：
Figure FDA0004039353530000011
式中，X1和X2分别为线路1首端和末端距离故障点的电抗值，X3和X4线路2首端和末端距离故障点的电抗值；
令故障严重程度指标为线路1和线路2故障中系统传输的有功功率与线路1和线路2发生故障前系统传输的有功功率Pe的比值与1的差值；
当故障类型为单回线路单相短路接地故障时，线路1和线路2故障中系统传输的有功功率PeIA_G和故障严重程度指标FeIA_G的计算公式分别为：
Figure FDA0004039353530000012
Figure FDA0004039353530000013
Figure FDA0004039353530000014
式中，k0为线路零序参数与正序参数的比值；
当故障类型为单回线路两相短路接地故障时，线路1和线路2故障中系统传输的有功功率PeIAB_G和故障严重程度指标FeIAB_G的计算公式分别为：
Figure FDA0004039353530000015
Figure FDA0004039353530000021
当故障类型为单回线路两相短路故障时，线路1和线路2故障中系统传输的有功功率PeIAB和故障严重程度指标FeIAB的计算公式分别为：
Figure FDA0004039353530000022
Figure FDA0004039353530000023
当故障类型为单回线路三相短路故障时，线路1和线路2故障中系统传输的有功功率PeIABC_G和故障严重程度指标FeIABC_G的计算公式分别为：
Figure FDA0004039353530000024
Figure FDA0004039353530000025
当故障类型为两回线路之间同名相两相短路故障时，线路1和线路2故障中系统传输的有功功率PeIAIIA和故障严重程度指标FeIAIIA的计算公式分别为：
Figure FDA0004039353530000026
FeIAIIA＝0
当故障类型为两回线路之间异名相两相短路故障时，线路1和线路2故障中系统传输的有功功率PeIAIIB和故障严重程度指标FeIAIIB的计算公式分别为：
Figure FDA0004039353530000027
Figure FDA0004039353530000028
Figure FDA0004039353530000029
当故障类型为两回线路之间同名相两相短路接地故障时，线路1和线路2故障中系统传输的有功功率PeIAIIA_G和故障严重程度指标FeIAIIA_G的计算公式分别为:
Figure FDA0004039353530000031
Figure FDA0004039353530000032
当故障类型为两回线路之间异名相两相短路接地故障时，线路1和线路2故障中系统传输的有功功率PeIAIIB_G和故障严重程度指标FeIAIIB_G的计算公式分别为：
Figure FDA0004039353530000033
Figure FDA0004039353530000034
对故障严重程度指标进行比较，按值的大小排序，指标最大值对应的故障为最严重故障。
2.一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：
第一参数确定模块，确定相同电压等级相同送受端同塔多回输电系统各线路的参数标幺值；
故障线路确定模块，根据所述标幺值确定各线路的阻抗，选择阻抗值最小的线路1和线路2为发生故障线路；
第二参数确定模块，获取线路1和线路2发生不同类型故障的严重程度指标，其中：
线路1和线路2发生故障前系统传输的有功功率Pe的计算公式为：
Figure FDA0004039353530000035
式中，X1和X2分别为线路1首端和末端距离故障点的电抗值，X3和X4线路2首端和末端距离故障点的电抗值；
令故障严重程度指标为线路1和线路2故障中系统传输的有功功率与线路1和线路2发生故障前系统传输的有功功率Pe的比值与1的差值；
当故障类型为单回线路单相短路接地故障时，线路1和线路2故障中系统传输的有功功率PeIA_G和故障严重程度指标FeIA_G的计算公式分别为：
Figure FDA0004039353530000041
Figure FDA0004039353530000043
Figure FDA0004039353530000044
式中，k0为线路零序参数与正序参数的比值；
当故障类型为单回线路两相短路接地故障时，线路1和线路2故障中系统传输的有功功率PeIAB_G和故障严重程度指标FeIAB_G的计算公式分别为：
Figure FDA0004039353530000045
Figure FDA0004039353530000046
当故障类型为单回线路两相短路故障时，线路1和线路2故障中系统传输的有功功率PeIAB和故障严重程度指标FeIAB的计算公式分别为：
Figure FDA0004039353530000047
Figure FDA0004039353530000048
当故障类型为单回线路三相短路故障时，线路1和线路2故障中系统传输的有功功率PeIABC_G和故障严重程度指标FeIABC_G的计算公式分别为：
Figure FDA0004039353530000049
Figure FDA0004039353530000051
当故障类型为两回线路之间同名相两相短路故障时，线路1和线路2故障中系统传输的有功功率PeIAIIA和故障严重程度指标FeIAIIA的计算公式分别为：
Figure FDA0004039353530000052
FeIAIIA＝0
当故障类型为两回线路之间异名相两相短路故障时，线路1和线路2故障中系统传输的有功功率PeIAIIB和故障严重程度指标FeIAIIB的计算公式分别为：
Figure FDA0004039353530000053
Figure FDA0004039353530000054
Figure FDA0004039353530000055
当故障类型为两回线路之间同名相两相短路接地故障时，线路1和线路2故障中系统传输的有功功率PeIAIIAG和故障严重程度指标
FeIAIIA_G的计算公式分别为:
Figure FDA0004039353530000057
Figure FDA0004039353530000058
当故障类型为两回线路之间异名相两相短路接地故障时，线路1和线路2故障中系统传输的有功功率PeIAIIB_G和故障严重程度指标FeIAIIB_G的计算公式分别为：
Figure FDA0004039353530000061
Figure FDA0004039353530000062
判断模块，对故障严重程度指标进行比较，按值的大小排序，指标最大值对应的故障为最严重故障。
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