CN112366665B - 一种继电保护整定计算中线路n-1轮断快速方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种继电保护整定计算中线路N‑1轮断快速方法及装置，能够快速地生成不同运行方式的数学模型，极大地提升计算效率。方法包括：(1)基于当前计算模型的系统基础方式形成节点阻抗矩阵；(2)选取需要进行N‑1轮断的线路集合；(3)从线路集合中选取一条未标记线路；(4)计算Zif与Zjf的差值与Zif的比值，如此比值小于0.01，则标记此线路为不检修支路，否则标记为检修支路；(5)如线路集合中的线路均遍历过，则转步骤(6)，否则，查找步骤(3)未标记支路，跳转到步骤(4)；(6)循环所有线路集合中的非标记线路进行检修轮断，应用支路追加法对节点阻抗矩阵进行修正，基于修正后的模型进行故障计算；(7)结束。

Description

一种继电保护整定计算中线路N-1轮断快速方法及装置
技术领域
本发明涉及电力系统的技术领域，尤其涉及一种继电保护整定计算中线路N-1轮断快速方法，以及继电保护整定计算中线路N-1轮断快速装置。
背景技术
电力系统继电保护定值整定计算过程中，需要分析现有电网模型的运行规律确定电网的最大运行方式和最小运行方式，再考虑预想运行方式进行组合，其中，考虑最多的是基于电网的最大、最小运行方式结合相邻线路的N-1检修方式，生成对应运行方式下的数学模型，得到最极端的电流值、分支系数值，考虑最恶劣运行方式下的整定参数，最终得到电网各设备的整定定值，
但随着电网基建、技改项目的不断投产，新能源的不断接入，电网的架构越来越复杂，对应的运行方式也不断增多，计算效率越来越低，给电力系统继电保护的整定计算带来了很大的挑战，因而，快速的生成不同运行方式的数学模型对定值整定计算的效率有较大影响。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种继电保护整定计算中线路N-1轮断快速方法，其能够快速地生成不同运行方式的数学模型，极大地提升计算效率。
本发明的技术方案是：这种继电保护整定计算中线路N-1轮断快速方法，其包括以下步骤：
(1)基于当前计算模型的系统基础方式形成节点阻抗矩阵；
(2)选取需要进行N-1轮断的线路集合；
(3)从线路集合中选取一条未标记线路，获取其首末节点编号i、j及故障点编号f；
(4)获取节点阻抗矩阵中Zif及Zjf数值，并计算Zif与Zjf的差值与Zif的比值，如此比值小于0.01，说明f点发生故障后，i和j间的线路检修对结果影响不大，则标记此线路为不检修支路，否则标记为检修支路；
(5)如线路集合中的线路均遍历过，则转步骤(6)，否则，查找步骤(3)未标记支路，跳转到步骤(4)；
(6)循环所有线路集合中的非标记线路进行检修轮断，应用支路追加法对节点阻抗矩阵进行修正，基于修正后的模型进行故障计算；
(7)结束。
本发明基于当前电网架构，形成基于基础大方式和基础小方式的节点阻抗矩阵，根据拓扑连接关系，查找当前整定支路本侧或背侧所有出线，循环每一条出线，判断出线首末两端节点与故障节点的阻抗差值，并与首端节点和故障点的阻抗值进行比较，若差值占比小于阈值为0.01，则说明此条支路检修或不检修，对计算结果影响不大，可直接忽略此条支路，不进行全网节点阻抗矩阵的修正，排除对计算结果影响很小的支路，减小全网修正节点阻抗矩阵的次数，能够快速地生成不同运行方式的数学模型，极大地提升计算效率。
还提供了一种继电保护整定计算中线路N-1轮断快速装置，其包括：
形成模块，其配置来基于当前计算模型的系统基础方式形成节点阻抗矩阵；
集合选取模块，其配置来选取需要进行N-1轮断的线路集合；
线路选取模块，其配置来从线路集合中选取一条未标记线路，获取其首末节点编号i、j及故障点编号f；
标记模块，其配置来获取节点阻抗矩阵中Zif及Zjf数值，并计算Zif与Zjf的差值与Zif的比值，如此比值小于0.01，说明f点发生故障后，i和j间的线路检修对结果影响不大，则标记此线路为不检修支路，否则标记为检修支路；
遍历模块，其配置来将线路集合中的线路均执行线路选取模块、标记模块；
修正模块，其配置来循环所有线路集合中的非标记线路进行检修轮断，应用支路追加法对节点阻抗矩阵进行修正，基于修正后的模型进行故障计算。
附图说明
图1是根据本发明的继电保护整定计算中线路N-1轮断快速方法的流程图。
具体实施方式
当前继电保护整定计算中计算短路电流的方法通用是基于电网架构形成节点阻抗矩阵进行短路电流的计算。线路检修对电网拓扑进行了重构，如果重新形成节点阻抗矩阵，计算量较大。这种情况可通过对节点阻抗矩阵进行修正来模拟线路检修的情况。
当整定计算中考虑N-1检修时，如整定支路本侧或背侧出线较多时，就需要通过组合形式逐条修正检修支路后的计算模型，工作量巨大。
电力系统计算中普遍采用导纳矩阵或阻抗矩阵进行故障分析计算，节点阻抗矩阵更利于计算运行方式变化后的短路计算。节点阻抗矩阵由节点导纳矩阵求逆形成，随着矩阵阶数的增大，矩阵求逆的计算量呈现指数级增长。因而，在运行方式变化后，不通过矩阵求逆形式来修正计算模型，而通过支路追加法对节点阻抗矩阵进行修正。
整定计算过程中，需要考虑在系统基础运行方式下各种检修方式的组合。一般情况下，基础运行方式需要形成节点导纳矩阵，通过求逆得到节点阻抗矩阵。而节点阻抗矩阵有其特有的电气意义，如其元素Zij表示：在i节点注入单位电流，j节点的电压。
N-1轮断指的是保护对侧或背侧母线上的支路依次进行检修，假设有m条线路，其N-1轮断共计有m种运行方式。
本发明基于当前电网架构，形成基于基础大方式和基础小方式的节点阻抗矩阵，根据拓扑连接关系，查找当前整定支路本侧或背侧所有出线，循环每一条出线，判断出线首末两端节点与故障节点的阻抗差值，并与首端节点和故障点的阻抗值进行比较，若差值占比小于阈值为0.01，则说明此条支路检修或不检修，对计算结果影响不大，可直接忽略此条支路，不进行全网节点阻抗矩阵的修正。
依次判断检修支路的阻抗差占比，若占比小于0.01，则将此条检修支路标记为不检修，其余阻抗差值占比大于等于0.01的支路，按照支路追加法的方法修正节点阻抗矩阵，这样能减少很多不必要的计算，大大提高修正检修支路的计算效率。
具体地，如图1所示，这种继电保护整定计算中线路N-1轮断快速方法，其包括以下步骤：
(1)基于当前计算模型的系统基础方式形成节点阻抗矩阵；
(2)选取需要进行N-1轮断的线路集合；
(3)从线路集合中选取一条未标记线路，获取其首末节点编号i、j及故障点编号f；
(4)获取节点阻抗矩阵中Zif及Zjf数值，并计算Zif与Zjf的差值与Zif的比值，如此比值小于0.01，说明f点发生故障后，i和j间的线路检修对结果影响不大，则标记此线路为不检修支路，否则标记为检修支路；
(5)如线路集合中的线路均遍历过，则转步骤(6)，否则，查找步骤(3)未标记支路，跳转到步骤(4)；
(6)循环所有线路集合中的非标记线路进行检修轮断，应用支路追加法对节点阻抗矩阵进行修正，基于修正后的模型进行故障计算；
(7)结束。
本发明基于当前电网架构，形成基于基础大方式和基础小方式的节点阻抗矩阵，根据拓扑连接关系，查找当前整定支路本侧或背侧所有出线，循环每一条出线，判断出线首末两端节点与故障节点的阻抗差值，并与首端节点和故障点的阻抗值进行比较，若差值占比小于阈值为0.01，则说明此条支路检修或不检修，对计算结果影响不大，可直接忽略此条支路，不进行全网节点阻抗矩阵的修正，排除对计算结果影响很小的支路，减小全网修正节点阻抗矩阵的次数，能够快速地生成不同运行方式的数学模型，极大地提升计算效率。
本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括上述实施例方法的各步骤，而所述的存储介质可以是：ROM/RAM、磁碟、光盘、存储卡等。因此，与本发明的方法相对应的，本发明还同时包括一种继电保护整定计算中线路N-1轮断快速装置，该装置通常以与方法各步骤相对应的功能模块的形式表示。该装置包括：
形成模块，其配置来基于当前计算模型的系统基础方式形成节点阻抗矩阵；
集合选取模块，其配置来选取需要进行N-1轮断的线路集合；
线路选取模块，其配置来从线路集合中选取一条未标记线路，获取其首末节点编号i、j及故障点编号f；
标记模块，其配置来获取节点阻抗矩阵中Zif及Zjf数值，并计算
Zif与Zjf的差值与Zif的比值，如此比值小于0.01，说明f点发生故障后，i和j间的线路检修对结果影响不大，则标记此线路为不检修支路，否则标记为检修支路；
遍历模块，其配置来将线路集合中的线路均执行线路选取模块、标记模块；
修正模块，其配置来循环所有线路集合中的非标记线路进行检修轮断，应用支路追加法对节点阻抗矩阵进行修正，基于修正后的模型进行故障计算。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.一种继电保护整定计算中线路N-1轮断快速方法，N-1轮断指的是保护对侧或背侧母线上的支路依次进行检修，假设有m条线路，其N-1轮断共计有m种运行方式，其特征在于：其包括以下步骤：
(1)基于当前计算模型的系统基础方式形成节点阻抗矩阵；
(2)选取需要进行N-1轮断的线路集合；
(3)从线路集合中选取一条未标记线路，获取其首末节点编号i、j及故障点编号f；
(4)获取节点阻抗矩阵中Zif及Zjf数值，并计算Zif与Zjf的差值与Zif的比值，如此比值小于0.01，说明f点发生故障后，i和j间的线路检修对结果影响不大，则标记此线路为不检修支路，否则标记为检修支路；
(5)如线路集合中的线路均遍历过，则转步骤(6)，否则，查找步骤(3)未标记支路，跳转到步骤(4)；
(6)循环所有线路集合中的非标记线路进行检修轮断，应用支路追加法对节点阻抗矩阵进行修正，基于修正后的模型进行故障计算；
(7)结束。
2.一种继电保护整定计算中线路N-1轮断快速装置，N-1轮断指的是保护对侧或背侧母线上的支路依次进行检修，假设有m条线路，其N-1轮断共计有m种运行方式，其特征在于：其包括：
形成模块，其配置来基于当前计算模型的系统基础方式形成节点阻抗矩阵；
集合选取模块，其配置来选取需要进行N-1轮断的线路集合；
线路选取模块，其配置来从线路集合中选取一条未标记线路，获取其首末节点编号i、j及故障点编号f；
标记模块，其配置来获取节点阻抗矩阵中Zif及Zjf数值，并计算Zif与Zjf的差值与Zif的比值，如此比值小于0.01，说明f点发生故障后，i和j间的线路检修对结果影响不大，则标记此线路为不检修支路，否则标记为检修支路；
遍历模块，其配置来将线路集合中的线路均执行线路选取模块、标记模块；
修正模块，其配置来循环所有线路集合中的非标记线路进行检修轮断，应用支路追加法对节点阻抗矩阵进行修正，基于修正后的模型进行故障计算。
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