CN110021910A - 一种应用于故障分析的线路串联补偿电容建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于故障分析的线路串联补偿电容建模方法，其包括：以输电线路为基础模型，通过距离线路两侧厂站的百分比定义串联补偿装置的位置，以输电线路和串联补偿装置的阻抗值之和作为新的输电线路的模拟模型，以模拟故障点的位置重新计算输电线路的阻抗标幺值，最终确认输电线路两侧的阻抗标幺值，真实模拟基础模型接线；本发明是不增加故障计算阻抗矩阵节点且能满足故障分析和继电保护整定配合两种继电保护应用的有效方法。

Description

一种应用于故障分析的线路串联补偿电容建模方法

技术领域

本发明涉及一种应用于故障分析的线路串联补偿电容建模方法，属于电力系统继电保护整定计算领域。

背景技术

随着我国电网规模的不断扩大，技术的不断发展，国家电网公司已经完成交直流的混联.截止到2018年底,我国特高压运行规模已经成为世界上唯一一个同时运行交直流电的国家,同时也对电网的安全性、稳定性提出了更多的要求。在高压输电系统中，在输电线路上采用串联补偿装置来提高系统的稳定输送容量，改善线路电气参数，实现2条线路输送3条线路的功率，既提高了传输功率又节省了投资。串联补充装置根据输电网规划设计会在线路两侧或者中部接入，这就大大增加了整定配合时模拟模型建设的难度。

当前主流的故障计算软件厂家均没有提出解决串联补偿装置模型在基础模型中的模拟实际中准确的接线的方法，主要应用方法有两种，其一，默认串联补偿装置和高压输电线属于一个设备元器件，串联补偿装置的参数和高压输电线的参数等效为一组参数，进行继电保护整定配合及模拟故障分析，这种方法明显不满足实际接线要求，尤其是对串联补偿装置出口故障不能模拟；其二，建立真实的串联补偿装置模拟元件，在继电保护故障计算中真实的建设这种元件设备，能解决串联补偿装置出口故障的模拟，这样模拟就是把一段完成的输电线路在模型建设时切成了两段，对于定值整定时需要兼顾输电线和串联补偿装置作为整体的情况，并且又增加了至少二个电气节点，对于大电网的计算效率增加了负担。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种应用于继电保护故障分析的串联补偿电容的建模方法。

为解决上述技术问题，本发明所要保护的技术方案如下：

一种应用于继电保护故障分析的串联补偿电容的建模方法，其包括：以输电线路为基础模型，通过距离线路两侧厂站的百分比定义串联补偿装置的位置，以输电线路和串联补偿装置的阻抗值之和作为新的输电线路的模拟模型，以模拟故障点的位置重新计算输电线路的阻抗标幺值，最终确认输电线路两侧的阻抗标幺值，真实模拟基础模型接线。

进一步的，在做域外故障分析或者进行定值整定配合时，把输电线路和串联补偿装置当做一个设备处理，此时直接应用建模时，计算的输电线路的整体阻抗值。在做域外故障分析或者进行定值整定配合时即为模拟故障位置不在装有串联补偿装置的输电线路上时。

进一步的，在做域内故障分析时，在做域内故障分析时即为模拟故障位置在装有串联补偿装置的输电线路上时，串联补偿装置安装在始端厂站和末端厂站之间，串联补偿装置的安装位置距离始端厂站的长度为输电线路总长的y％，故障点的位置距离始端厂站的长度为输电线路总长的z％；

1)当y<z时，此时以输电线路为参考，确认故障点距离始端厂站的距离远于串联补偿装置，则从故障点到始端厂站的阻抗为：

Rg＝Rl×z％+Rcb

Xg＝Xl×z％+Xcb

故障点到末端厂站的阻抗为:

Rg＝Rl×(1-z％)

Xg＝Xl×(1-z％)

2)当y>z时，此时以线路为参考，确认故障点距离始端厂站要近，则从故障点到始端厂站的阻抗为：

Rg＝Rl×z％

Xg＝Xl×z％

故障点到末端厂站的阻抗为：

Rg＝Rl×(1-z％)+Rcb

Xg＝Xl×(1-z％)+Xcb

3)当y＝z时，在逻辑判断时，规避掉相等的情况，在数学逻辑处理上处理成y<z或者y>z，按1)或2)中的方法处理；

4)根据阻抗矩阵得到线路两侧的系统等值，再根据故障点到两侧厂站的阻抗，最终计算得到故障点电气量。

设A站为始端厂站，B站为末端厂站，以正序电抗为例，设线路正序电抗为Zl，参考《电力系统分析》得到A站母线节点的正序电抗为Zii，B站母线节点的正序电抗为Zjj。由于阻抗矩阵为对称矩阵，因此Zij为一个值，可以得到系统等效在故障点的正序电抗；

计算公式如下：

Zg＝(1-k％)²Zii+(k％)²Zij+2k％(1-k％)Zij+k％(1-k％)Zl

同理可以得到负序和零序，进而得到故障点电气量。

本发明的技术效果如下：

本发明公开了一种应用于故障分析的线路串联补偿电容建模方法，其主要能够实现串联补偿装置的建模方式，即满足实际中的接线模拟以便进行故障分析，又实现了继电保护整定配合时输电线路和串联补偿装置合二为一的整体特性。本发明以输电线路为基础模型，通过距离线路两侧厂站的百分比定义串联补偿装置的位置，以模拟故障点的位置从新计算线路的阻抗标幺值，最终确认线路两侧的阻抗标幺值，真实模拟基础模型接线。本发明是不增加故障计算阻抗矩阵节点且能满足故障分析和继电保护整定配合两种继电保护应用的有效方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为带串联补偿装置的输电线路模型建设示意图。

图2为在做域外故障分析或者进行定值整定配合时线路原理示意图。

图3为在做域内故障时故障点距离始端厂站的距离远于串联补偿装置的示意图。

图4为在做域内故障时故障点距离始端厂站的距离近于串联补偿装置的示意图。

图5为不带串联补偿装置的输电线路模型建设示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图1-图5和具体实施例对发明进行清楚、完整的描述。

如图1和图5所示，本实施例提供了一种应用于继电保护故障分析的串联补偿电容的建模方法，以输电线路为基础模型，通过距离线路两侧厂站的百分比定义串联补偿装置的位置，以输电线路和串联补偿装置的阻抗值之和作为整体，以模拟故障点的位置重新计算线路的阻抗标幺值，最终确认线路两侧的阻抗标幺值，真实模拟基础模型接线。

建模方案：带串联补偿装置的输电线路模型建设示意图如图1所示，示意图说明：当前继电保护整定系统中模型一旦确定只能加载一套数据生成阻抗矩阵，电网结构发生改变时，需要对阻抗矩阵进行修正。本发明最终由“线路”整体作为一条支路生成阻抗矩阵。

建设线路参数，串联补偿装置，以输电线路和串联装置的阻抗值之和作为新的“输电线路”的模拟模型；

下面详细介绍模型处理方法，

(1)在做域外故障分析或者进行定值整定配合时，即模拟故障位置不在装有串联补偿装置的输电线路上，此时需要把输电线路和串联补偿装置当做一个设备处理，此时直接应用建模时，计算的“线路”整体阻抗值即可，如示意图2。

(2)在做域内故障时，即模拟故障位置在装有串联补偿装置的输电线路上，设A站为始端厂站，串联补偿装置安装位置距离A站的长度为输电线路总长的y％，故障点位置距离始端厂站A站的长度为输电线路总长的z％，如示意图3。

1)当设y<z时，那么此时以线路为参考，可以确认故障点距离始端厂站A站要远，那么从故障点到A站的阻抗即为：

Rg＝Rl×z％+Rcb

Xg＝Xl×z％+Xcb

故障点到B站的阻抗为：

Rg＝Rl×(1-z％)

Xg＝Xl×(1-z％)

2)当设y>z时，那么此时以线路为参考，如图4所示，可以确认故障点距离始端厂站A站要远，那么从故障点到A站的阻抗即为：

Rg＝Rl×z％

Xg＝Xl×z％

故障点到B站的阻抗为：

Rg＝Rl×(1-z％)+Rcb

Xg＝Xl×(1-z％)+Xcb

3)当设y＝z，在逻辑判断时，处理成不允许此种故障分析设置，按计算机精度要求，只要规避掉直接相等的情况，按小数点浮动差0.0001就能近似等效成串联补偿装置出口故障的模拟情况，此时也近似认为y＝z的情况。在数学逻辑处理上就处理成y<z或者y>z，按1)和2)中的方法处理即可。

4)根据阻抗矩阵得到线路两侧的系统等值，再根据故障点到两侧厂站的阻抗，最终计算得到故障点电气量，参考《电力系统继电保护的计算机整定计算》的等效阻抗计算公式计算短路点的等效阻抗。

如图5所示，以正序电抗为例，设线路正序电抗为Zl，参考《电力系统分析》可以得到A站母线节点的正序电抗为Zii，B站母线节点的正序电抗为Zjj，由于阻抗矩阵为对称矩阵，因此Zij为一个值。可以得到系统等效在故障点的正序电抗。计算公式如下：

Zg＝(1-k％)²Zii+(k％)²Zij+2k％(1-k％)Zij+k％(1-k％)Zl

同理可以得到负序和零序，进而得到故障点电气量。

本发明提供一种基于故障分析的线路串联补偿电容建模方法。同等原理下其他类似故障分析系统模型分解分析方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种应用于故障分析的线路串联补偿电容建模方法，其特征在于，包括：以输电线路为基础模型，通过距离线路两侧厂站的百分比定义串联补偿装置的位置，以输电线路和串联补偿装置的阻抗值之和作为新的输电线路的模拟模型，以模拟故障点的位置重新计算输电线路的阻抗标幺值，最终确认输电线路两侧的阻抗标幺值，真实模拟基础模型接线。

2.根据权利要求1所述的应用于故障分析的线路串联补偿电容建模方法，其特征在于，在做域外故障分析或者进行定值整定配合时，把输电线路和串联补偿装置当做一个设备处理，此时直接应用建模时，计算的输电线路的整体阻抗值。

3.根据权利要求2所述的应用于故障分析的线路串联补偿电容建模方法，其特征在于，在做域外故障分析或者进行定值整定配合时为模拟故障位置不在装有串联补偿装置的输电线路上时。

4.根据权利要求1或2所述的应用于故障分析的线路串联补偿电容建模方法，其特征在于，在做域内故障分析时，串联补偿装置安装在始端厂站和末端厂站之间，串联补偿装置的安装位置距离始端厂站的长度为输电线路总长的y％，故障点的位置距离始端厂站的长度为输电线路总长的z％；

1)当y<z时，此时以输电线路为参考，确认故障点距离始端厂站的距离远于串联补偿装置，则从故障点到始端厂站的阻抗为：

Rg＝Rl×z％+Rcb

Xg＝Xl×z％+Xcb

故障点到末端厂站的阻抗为：

Rg＝Rl×(1-z％)

Xg＝Xl×(1-z％)

2)当y>z时，此时以线路为参考，确认故障点距离始端厂站要近，则从故障点到始端厂站的阻抗为：

Rg＝Rl×z％

Xg＝Xl×z％

故障点到末端厂站的阻抗为：

Rg＝Rl×(1-z％)+Rcb

Xg＝Xl×(1-z％)+Xcb

3)当y＝z时，在逻辑判断时，规避掉相等的情况，在数学逻辑处理上处理成y<z或者y>z，按1)或2)中的方法处理；

4)根据阻抗矩阵得到线路两侧的系统等值，再根据故障点到两侧厂站的阻抗，最终计算得到故障点电气量。

5.根据权利要求4所述的应用于故障分析的线路串联补偿电容建模方法，其特征在于，在做域内故障分析时为模拟故障位置在装有串联补偿装置的输电线路上时。