本發(fā)明屬于線路繼電保護領域，具體涉及混壓同塔雙回線強電弱磁系統(tǒng)發(fā)生單相跨單相接地故障時的故障電流計算方法。
背景技術：
：我國經濟飛速發(fā)展，土地資源日趨緊張，亟需輸送能力強、土地占用少、資源利用充分的輸電技術。同塔多回輸電技術應運而生，多回輸電線路共用桿塔，所需出線走廊窄，建設速度快，節(jié)省投資。為了提高輸電線路走廊單位面積的傳輸容量，采用同塔架設多回輸電線路已成為我國高壓主干網架發(fā)展的必然趨勢。同時，混壓同塔架設的線路，對電力系統(tǒng)故障分析及繼電保護帶來了巨大的挑戰(zhàn)，同塔線路故障類型繁多，不僅存在單回線故障，特別的存在跨電壓等級的跨線故障；輸電線路之間距離拉近，零序耦合強，影響以零序量為依據判斷的繼電保護，如零序電流保護、接地距離保護；尤其當不同電壓等級之間由變壓器連接時，存在強的電氣聯(lián)系，線路之間不能完全解耦，短路電流計算復雜?，F(xiàn)有的同塔線路的故障分析多基于同電壓等級的雙回或四回輸電線路，利用六序分量法或十二序分量法進行完全解耦，計算過程復雜，僅有的對混壓線路的故障分析，也多針對混壓線路中的單回線故障或同電壓等級的跨線故障。目前國內線路保護中采用方法是忽略混壓同塔不同電壓等級之間的零序互感，并且對不同線路間的電氣聯(lián)系進行粗略等效，對不同電壓等級系統(tǒng)的保護單獨配置?；靿和p回線強電弱磁系統(tǒng)發(fā)生跨電壓故障時，考慮兩不同電壓等級線路的零序互感，兩不同電壓等級線路零序網無法單獨畫出，考慮兩不同電壓等級間的電氣聯(lián)系，兩不同電壓等級線路正、負序網無法單獨畫出，無法通過故障邊界條件合成統(tǒng)一的復合序網絡圖，即無法直接利用經典的序網圖分析法。傳統(tǒng)的六序分量法僅適用于線路參數(shù)完全對稱的同電壓等級系統(tǒng)，跨電壓等級系統(tǒng)由于參數(shù)不對稱無法適用，有學者提出改進的六序分量法，矩陣階數(shù)仍過高導致計算復雜。因此，亟需一種新的故障分析方法，解決混壓同塔雙回線單相跨單相的跨電壓故障電流的計算。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，針對混壓同塔雙回線強電弱磁系統(tǒng)不同電壓等級輸電線路正、負、零序阻抗分解困難，提出一種混壓同塔雙回線單相跨單相的跨電壓故障電流計算方法，避免高階矩陣運算，可以實現(xiàn)跨電壓故障電流的準確計算。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術方案如下：一種混壓同塔雙回線單相跨單相的跨電壓故障電流計算方法，利用雙口網絡理論計算兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)的跨電壓接地故障的故障電流；包括以下步驟：步驟1：分別計算歸算至故障端口處的兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)的正、負序阻抗以及正、負序網絡。步驟2：計及兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)之間的雙回線零序等值網絡。步驟3：根據所述雙回線零序等值網絡計算統(tǒng)一兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)的等效零序網絡。步驟4：將所述正、負序網絡以及所述等效零序網絡組合成兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)的復合序網絡圖。步驟5：根據所述正、負序阻抗計算單相跨單相跨電壓接地故障的邊界條件。步驟6：根據所述復合序網絡圖以及所述邊界條件計算故障電流。所述步驟1包含：分別計算兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)的正序電動勢；根據兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)的正序電動勢計算歸算所述正、負序阻抗；分別消去正、負序阻抗的中間節(jié)點，得到統(tǒng)一兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)的正、負網絡。所述步驟2包含：計及兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)之間的互感；將兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)的零序網絡進行統(tǒng)一解耦得到所述雙回線零序等值網絡。所述步驟3包含：對所述雙回線零序等值網絡進行統(tǒng)一歸算；消去統(tǒng)一歸算后的所述雙回線零序等值網絡的中間節(jié)點，得到所述等效零序網絡。所述步驟5包含：選定基準相；計算以所述基準相為基準的所述邊界條件。所述基準相為A相。所述邊界條件包含兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)的故障電流的基準相的正、負、零序分量。所述邊界條件包含兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)的故障電壓的基準相的正、負、零序分量。本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明利用雙口網絡理論保證了混壓同塔雙回線跨電壓故障計算的準確性，并且避免了高階矩陣運算，計算簡單可靠。附圖說明圖1為混壓同塔雙回線強電弱磁系統(tǒng)跨電壓故障模型。圖2為本發(fā)明的流程示意圖。圖3為混壓同塔雙回線正序等值網絡示意圖。圖4為混壓同塔雙回線正序等值網絡簡化模型示意圖。圖5為平行雙回線零序解耦等值網絡示意圖。圖6為混壓同塔雙回線零序等值網絡示意圖；圖7為混壓同塔雙回線零序等值網絡簡化模型示意圖。圖8為混壓同塔雙回線系統(tǒng)單相跨單相接地故障復合序網圖。具體實施方式下面結合附圖，對實施例作詳細說明。為了更好地理解本發(fā)明的技術方案，首先對本發(fā)明中出現(xiàn)的技術名詞說明如下：混壓同塔：同一輸電桿塔上架設不同電壓等級的輸電線路；本發(fā)明研究的是兩個不同電壓等級輸電線路的同塔部分，將電源和不同塔部分做戴維南等效變換，等效為電源與出口阻抗形式。強電弱磁系統(tǒng)：不同電壓等級輸電線路之間存在變壓器連接，使同塔多回輸電線路之間的電氣聯(lián)系較強，不可忽略的輸電系統(tǒng)稱作強電弱磁系統(tǒng)。弱電強磁系統(tǒng)：同塔多回輸電線路之間的電磁聯(lián)系較強、電氣聯(lián)系較弱，與電磁聯(lián)系相比電氣聯(lián)系可以忽略的輸電系統(tǒng)稱作弱電強磁系統(tǒng)，一般為不同電壓等級輸電線路之間無變壓器連接的系統(tǒng)。跨電壓故障：不同電壓等級之間的跨線故障稱為跨電壓故障，可以分為跨電壓接地故障和跨電壓不接地故障?；靿和p回線系統(tǒng)包括兩個不同電壓等級的輸電線路，兩個不同電壓等級的輸電線路之間存在變壓器連接，混壓同塔雙回線強電弱磁系統(tǒng)故障模型如附圖1所示。本發(fā)明的跨電壓故障電流計算方法，能夠準確計算強電聯(lián)系系統(tǒng)復雜電磁耦合關系下發(fā)生跨電壓接地故障的故障電流。由于同塔的不同電壓等級輸電線路之間存在變壓器的電氣連接，電氣的聯(lián)系大于電磁的聯(lián)系，在進行混壓同塔雙回線強電弱磁系統(tǒng)單相跨單相的跨電壓接地故障電流計算時，將跨電壓故障看作不同電壓等級上的兩個故障點同時發(fā)生單相接地故障，即雙重復故障，利用雙口網絡理論計算不同電壓等級兩個故障點雙重復故障的故障電流。如圖2所示，所述計算方法包括以下步驟：步驟1：分別計算歸算至故障端口處的兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)的正、負序阻抗以及正、負序網絡。步驟2：計及兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)之間的雙回線零序等值網絡。步驟3：根據所述雙回線零序等值網絡計算統(tǒng)一兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)的等效零序網絡。步驟4：將所述正、負序網絡以及所述等效零序網絡組合統(tǒng)一成兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)的復合序網絡圖。步驟5：根據所述正、負序阻抗計算單相跨單相跨電壓接地故障的邊界條件。步驟6：根據所述復合序網絡圖以及所述邊界條件計算故障電流。具體地，步驟1包含：分別計算兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)的正序電動勢(S101)；根據兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)的正序電動勢計算歸算所述正、負序阻抗(S102)；分別消去正、負序阻抗的中間節(jié)點，得到統(tǒng)一兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)的正、負序網絡(S103)。更具體地，步驟1分別用I、II表示兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)；I、II系統(tǒng)的正序電動勢大小分別表示為計算歸算至故障端口處的正序阻抗，正序等值網絡示意圖如附圖3所示，消去中間節(jié)點，得到統(tǒng)一兩個電壓等級系統(tǒng)的等效正序網絡簡化模型，以“工”形式表示。如附圖4所示，其中I系統(tǒng)故障端口處正序阻抗為Z1.Ι，II系統(tǒng)故障端口處正序阻抗為Z1.ΙΙ，對地正序阻抗為Z1.M。然后，計算歸算至故障端口處的負序阻抗，消去中間節(jié)點，得到統(tǒng)一兩個電壓等級系統(tǒng)的等效負序網絡簡化模型，以“工”形式表示，其中I系統(tǒng)故障端口處負序阻抗為Z2.Ι，II系統(tǒng)故障端口處負序阻抗為Z2.ΙΙ，對地負序阻抗為Z2.M。下標I、II分別代表I、II系統(tǒng)，代表A/B/C三相，1、2、0則分別代表正、負、零序。具體地，步驟2包含：計及兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)之間的互感(S201)；將兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)的零序網絡進行統(tǒng)一解耦得到所述雙回線零序等值網絡(S202)。更具體地，步驟2計及不同電壓等級系統(tǒng)間互感；將步驟1中兩個不同電壓等級輸電線路的零序網絡進行統(tǒng)一解耦，I、II系統(tǒng)兩電壓等級線路共地，采用如附圖5所示的平行雙回線零序阻抗等值解耦的方法得到解耦后統(tǒng)一兩個電壓等級的雙回線零序等值網絡，解耦后的零序等值網絡示意圖如附圖6所示。具體地，所述步驟3包含：對所述雙回線零序等值網絡進行統(tǒng)一歸算(S301)；消去統(tǒng)一歸算后的所述雙回線零序等值網絡的中間節(jié)點，得到所述等效零序網絡(S302)。更具體地，步驟3將通過步驟2統(tǒng)一解耦后的兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)的零序等值網絡進行統(tǒng)一歸算，消去中間節(jié)點，得到統(tǒng)一I、II兩電壓等級系統(tǒng)的等效零序網絡簡化模型，以“工”形式表示，如附圖7所示，其中I系統(tǒng)故障端口處零序阻抗為Z0.Ι，II系統(tǒng)故障端口處零序阻抗為Z0.ΙΙ，對地零序阻抗為Z0.M。具體地，步驟4按照通過步驟1歸算得到的統(tǒng)一I、II兩個電壓等級系統(tǒng)的正、負序網絡以及通過步驟3統(tǒng)一歸算后的零序網絡組合成統(tǒng)一兩個電壓等級系統(tǒng)的復合序網絡圖，如附圖8所示。具體地，所述步驟5包含：選定基準相(S501)；計算以所述基準相為基準的所述邊界條件(S502)。步驟5中計算單相跨單相跨電壓接地故障的邊界條件為：其中分別代表混壓同塔雙回線的I系統(tǒng)或II系統(tǒng)故障電流正、負、零序分量，則代表I系統(tǒng)或II系統(tǒng)故障電壓正、負、零序分量，其中下標I/II表示I系統(tǒng)或II系統(tǒng)，1、2、0分別代表正、負、零序。按照習慣，選A相作基準相，考慮兩故障點故障特殊相與基準相不一致的情況，列出故障口基準相的電流、電壓序分量邊界條件方程，邊界條件中添加與故障相別有關的算子符號。以A相為基準相情況下計算單相跨單相跨電壓接地故障的邊界條件為：n1.II·1.I.a′=n2.II·2.I.a′=n0.II·0.I.a′n1.IU·1.I.a′+n2.1U·2.I.a′+n0.1U·0.I.a′=0]]>n1.III·1.II.a′=n2.III·2.II.a′=n0.III·0.II.a′n1.IIU·1.II.a′+n2.IIU·2.II.a′+n0.IIU·0.II.a′=0]]>其中，分別代表以混壓同塔雙回線系統(tǒng)的I系統(tǒng)、II系統(tǒng)故障電流A相正、負、零序分量，分別代表混壓同塔雙回線系統(tǒng)的I系統(tǒng)、II系統(tǒng)故障電壓A相正、負、零序分量，移相系數(shù)n1.I、n2.I、n0.I、n1.II、n2.II、n0.II分別代表混壓同塔雙回線系統(tǒng)的I系統(tǒng)、II系統(tǒng)與故障相別有關的算子符號，可能是1、α、α2，其中n0.I，n0.II恒為1進行數(shù)字方程解算時可不再寫入方程中，其中下標I、II分別代表I、II系統(tǒng)，a代表A相，1、2、0則分別代表正、負、零序。具體地，步驟6中，根據混壓同塔雙回線系統(tǒng)單相跨單相跨電壓接地故障情況下的復合序網圖列寫方程如下：U·1.I.a′=(Z1.I+Z1.M)I·1.I.a′+Z1.MI·1.II.a′-E·1.I.aU·1.II.a′=Z1.MI·1.I.a′+(Z1.II+Z1.M)I·1.II.a′-E·1.II.a]]>U·2.I.a′=(Z2.I+Z2.M)I·2.I.a′+Z2.MI·2.II.a′U·2.II.a′=Z2.MI·2.I.a′+(Z2.II+Z2.M)I·2.II.a′]]>U·0.I.a′=(Z0.I+Z0.M)I·0.I.a′+Z0.MI·0.II.a′U·0.II.a′=Z0.MI·0.I.a′+(Z0.II+Z0.M)I·0.II.a′]]>結合故障邊界條件，令A=Z1.I+Z1.M+Z2.I+Z2.M+Z0.I+Z0.MB=n1.In1.IIZ1.M+n2.In2.IIZ1.M+Z0.MC=n1.IIn1.IZ1.M+n2.IIn2.IZ1.M+Z0.MD=Z1.II+Z1.M+Z2.II+Z2.M+Z0.II+Z0.M]]>解得故障電流為I·0.I.a′=n1.IDE·1.I.a-n1.IIBE·1.II.aAD-BCI·0.II.a′=-n1.ICE·1.I.a+n1.IIAE·1.II.aAD-BC,I·1.I.a′=1n1.II·0.I.a′I·1.II.a′=1n1.III·0.I.a′,I·2.I.a′=1n1.II·0.I.a′I·2.II.a′=1n2.III·0.I.a′]]>其中，分別代表混壓同塔雙回線系統(tǒng)的I系統(tǒng)、II系統(tǒng)故障電流A相正、負、零序分量。本發(fā)明針對混壓同塔雙回線強電弱磁系統(tǒng)不同電壓等級輸電線路正、負、零序阻抗分解困難，提出了一種故障電流計算新方法。該方法保證了混壓同塔雙回線跨電壓故障計算的準確性，并且避免了高階矩陣運算，計算簡單可靠，有實際工程意義。此實施例僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術領域：
的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。當前第1頁1 2 3