本發(fā)明屬于線(xiàn)路繼電保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及混壓同塔雙回線(xiàn)強(qiáng)電弱磁系統(tǒng)發(fā)生單相跨單相接地故障時(shí)的故障電流計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
：我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，土地資源日趨緊張，亟需輸送能力強(qiáng)、土地占用少、資源利用充分的輸電技術(shù)。同塔多回輸電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，多回輸電線(xiàn)路共用桿塔，所需出線(xiàn)走廊窄，建設(shè)速度快，節(jié)省投資。為了提高輸電線(xiàn)路走廊單位面積的傳輸容量，采用同塔架設(shè)多回輸電線(xiàn)路已成為我國(guó)高壓主干網(wǎng)架發(fā)展的必然趨勢(shì)。同時(shí)，混壓同塔架設(shè)的線(xiàn)路，對(duì)電力系統(tǒng)故障分析及繼電保護(hù)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)，同塔線(xiàn)路故障類(lèi)型繁多，不僅存在單回線(xiàn)故障，特別的存在跨電壓等級(jí)的跨線(xiàn)故障；輸電線(xiàn)路之間距離拉近，零序耦合強(qiáng)，影響以零序量為依據(jù)判斷的繼電保護(hù)，如零序電流保護(hù)、接地距離保護(hù)；尤其當(dāng)不同電壓等級(jí)之間由變壓器連接時(shí)，存在強(qiáng)的電氣聯(lián)系，線(xiàn)路之間不能完全解耦，短路電流計(jì)算復(fù)雜?，F(xiàn)有的同塔線(xiàn)路的故障分析多基于同電壓等級(jí)的雙回或四回輸電線(xiàn)路，利用六序分量法或十二序分量法進(jìn)行完全解耦，計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，僅有的對(duì)混壓線(xiàn)路的故障分析，也多針對(duì)混壓線(xiàn)路中的單回線(xiàn)故障或同電壓等級(jí)的跨線(xiàn)故障。目前國(guó)內(nèi)線(xiàn)路保護(hù)中采用方法是忽略混壓同塔不同電壓等級(jí)之間的零序互感，并且對(duì)不同線(xiàn)路間的電氣聯(lián)系進(jìn)行粗略等效，對(duì)不同電壓等級(jí)系統(tǒng)的保護(hù)單獨(dú)配置?；靿和p回線(xiàn)強(qiáng)電弱磁系統(tǒng)發(fā)生跨電壓故障時(shí)，考慮兩不同電壓等級(jí)線(xiàn)路的零序互感，兩不同電壓等級(jí)線(xiàn)路零序網(wǎng)無(wú)法單獨(dú)畫(huà)出，考慮兩不同電壓等級(jí)間的電氣聯(lián)系，兩不同電壓等級(jí)線(xiàn)路正、負(fù)序網(wǎng)無(wú)法單獨(dú)畫(huà)出，無(wú)法通過(guò)故障邊界條件合成統(tǒng)一的復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)圖，即無(wú)法直接利用經(jīng)典的序網(wǎng)圖分析法。傳統(tǒng)的六序分量法僅適用于線(xiàn)路參數(shù)完全對(duì)稱(chēng)的同電壓等級(jí)系統(tǒng)，跨電壓等級(jí)系統(tǒng)由于參數(shù)不對(duì)稱(chēng)無(wú)法適用，有學(xué)者提出改進(jìn)的六序分量法，矩陣階數(shù)仍過(guò)高導(dǎo)致計(jì)算復(fù)雜。因此，亟需一種新的故障分析方法，解決混壓同塔雙回線(xiàn)單相跨單相的跨電壓故障電流的計(jì)算。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對(duì)混壓同塔雙回線(xiàn)強(qiáng)電弱磁系統(tǒng)不同電壓等級(jí)輸電線(xiàn)路正、負(fù)、零序阻抗分解困難，提出一種混壓同塔雙回線(xiàn)單相跨單相的跨電壓故障電流計(jì)算方法，避免高階矩陣運(yùn)算，可以實(shí)現(xiàn)跨電壓故障電流的準(zhǔn)確計(jì)算。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：一種混壓同塔雙回線(xiàn)單相跨單相的跨電壓故障電流計(jì)算方法，利用雙口網(wǎng)絡(luò)理論計(jì)算兩個(gè)不同電壓等級(jí)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(jì)算歸算至故障端口處的兩個(gè)不同電壓等級(jí)輸電系統(tǒng)的正、負(fù)序阻抗以及正、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)。步驟2：計(jì)及兩個(gè)不同電壓等級(jí)輸電系統(tǒng)之間的雙回線(xiàn)零序等值網(wǎng)絡(luò)。步驟3：根據(jù)所述雙回線(xiàn)零序等值網(wǎng)絡(luò)計(jì)算統(tǒng)一兩個(gè)不同電壓等級(jí)輸電系統(tǒng)的等效零序網(wǎng)絡(luò)。步驟4：將所述正、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)以及所述等效零序網(wǎng)絡(luò)組合成兩個(gè)不同電壓等級(jí)輸電系統(tǒng)的復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)圖。步驟5：根據(jù)所述正、負(fù)序阻抗計(jì)算單相跨單相跨電壓接地故障的邊界條件。步驟6：根據(jù)所述復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)圖以及所述邊界條件計(jì)算故障電流。所述步驟1包含：分別計(jì)算兩個(gè)不同電壓等級(jí)輸電系統(tǒng)的正序電動(dòng)勢(shì)；根據(jù)兩個(gè)不同電壓等級(jí)輸電系統(tǒng)的正序電動(dòng)勢(shì)計(jì)算歸算所述正、負(fù)序阻抗；分別消去正、負(fù)序阻抗的中間節(jié)點(diǎn)，得到統(tǒng)一兩個(gè)不同電壓等級(jí)輸電系統(tǒng)的正、負(fù)網(wǎng)絡(luò)。所述步驟2包含：計(jì)及兩個(gè)不同電壓等級(jí)輸電系統(tǒng)之間的互感；將兩個(gè)不同電壓等級(jí)輸電系統(tǒng)的零序網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一解耦得到所述雙回線(xiàn)零序等值網(wǎng)絡(luò)。所述步驟3包含：對(duì)所述雙回線(xiàn)零序等值網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一歸算；消去統(tǒng)一歸算后的所述雙回線(xiàn)零序等值網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點(diǎn)，得到所述等效零序網(wǎng)絡(luò)。所述步驟5包含：選定基準(zhǔn)相；計(jì)算以所述基準(zhǔn)相為基準(zhǔn)的所述邊界條件。所述基準(zhǔn)相為A相。所述邊界條件包含兩個(gè)不同電壓等級(jí)輸電系統(tǒng)的故障電流的基準(zhǔn)相的正、負(fù)、零序分量。所述邊界條件包含兩個(gè)不同電壓等級(jí)輸電系統(tǒng)的故障電壓的基準(zhǔn)相的正、負(fù)、零序分量。本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明利用雙口網(wǎng)絡(luò)理論保證了混壓同塔雙回線(xiàn)跨電壓故障計(jì)算的準(zhǔn)確性，并且避免了高階矩陣運(yùn)算，計(jì)算簡(jiǎn)單可靠。附圖說(shuō)明圖1為混壓同塔雙回線(xiàn)強(qiáng)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(xiàn)正序等值網(wǎng)絡(luò)示意圖。圖4為混壓同塔雙回線(xiàn)正序等值網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化模型示意圖。圖5為平行雙回線(xiàn)零序解耦等值網(wǎng)絡(luò)示意圖。圖6為混壓同塔雙回線(xiàn)零序等值網(wǎng)絡(luò)示意圖；圖7為混壓同塔雙回線(xiàn)零序等值網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化模型示意圖。圖8為混壓同塔雙回線(xiàn)系統(tǒng)單相跨單相接地故障復(fù)合序網(wǎng)圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖，對(duì)實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。為了更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，首先對(duì)本發(fā)明中出現(xiàn)的技術(shù)名詞說(shuō)明如下：混壓同塔：同一輸電桿塔上架設(shè)不同電壓等級(jí)的輸電線(xiàn)路；本發(fā)明研究的是兩個(gè)不同電壓等級(jí)輸電線(xiàn)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(qiáng)電弱磁系統(tǒng)：不同電壓等級(jí)輸電線(xiàn)路之間存在變壓器連接，使同塔多回輸電線(xiàn)路之間的電氣聯(lián)系較強(qiáng)，不可忽略的輸電系統(tǒng)稱(chēng)作強(qiáng)電弱磁系統(tǒng)。弱電強(qiáng)磁系統(tǒng)：同塔多回輸電線(xiàn)路之間的電磁聯(lián)系較強(qiáng)、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(chēng)作弱電強(qiáng)磁系統(tǒng)，一般為不同電壓等級(jí)輸電線(xiàn)路之間無(wú)變壓器連接的系統(tǒng)?？珉妷汗收希翰煌妷旱燃?jí)之間的跨線(xiàn)故障稱(chēng)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(xiàn)系統(tǒng)包括兩個(gè)不同電壓等級(jí)的輸電線(xiàn)路，兩個(gè)不同電壓等級(jí)的輸電線(xiàn)路之間存在變壓器連接，混壓同塔雙回線(xiàn)強(qiáng)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(jì)算方法，能夠準(zhǔn)確計(jì)算強(qiáng)電聯(lián)系系統(tǒng)復(fù)雜電磁耦合關(guān)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(jí)輸電線(xiàn)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(jìn)行混壓同塔雙回線(xiàn)強(qiáng)電弱磁系統(tǒng)單相跨單相的跨電壓接地故障電流計(jì)算時(shí)，將跨電壓故障看作不同電壓等級(jí)上的兩個(gè)故障點(diǎn)同時(shí)發(fā)生單相接地故障，即雙重復(fù)故障，利用雙口網(wǎng)絡(luò)理論計(jì)算不同電壓等級(jí)兩個(gè)故障點(diǎn)雙重復(fù)故障的故障電流。如圖2所示，所述計(jì)算方法包括以下步驟：步驟1：分別計(jì)算歸算至故障端口處的兩個(gè)不同電壓等級(jí)輸電系統(tǒng)的正、負(fù)序阻抗以及正、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)。步驟2：計(jì)及兩個(gè)不同電壓等級(jí)輸電系統(tǒng)之間的雙回線(xiàn)零序等值網(wǎng)絡(luò)。步驟3：根據(jù)所述雙回線(xiàn)零序等值網(wǎng)絡(luò)計(jì)算統(tǒng)一兩個(gè)不同電壓等級(jí)輸電系統(tǒng)的等效零序網(wǎng)絡(luò)。步驟4：將所述正、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)以及所述等效零序網(wǎng)絡(luò)組合統(tǒng)一成兩個(gè)不同電壓等級(jí)輸電系統(tǒng)的復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)圖。步驟5：根據(jù)所述正、負(fù)序阻抗計(jì)算單相跨單相跨電壓接地故障的邊界條件。步驟6：根據(jù)所述復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)圖以及所述邊界條件計(jì)算故障電流。具體地，步驟1包含：分別計(jì)算兩個(gè)不同電壓等級(jí)輸電系統(tǒng)的正序電動(dòng)勢(shì)(S101)；根據(jù)兩個(gè)不同電壓等級(jí)輸電系統(tǒng)的正序電動(dòng)勢(shì)計(jì)算歸算所述正、負(fù)序阻抗(S102)；分別消去正、負(fù)序阻抗的中間節(jié)點(diǎn)，得到統(tǒng)一兩個(gè)不同電壓等級(jí)輸電系統(tǒng)的正、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)(S103)。更具體地，步驟1分別用I、II表示兩個(gè)不同電壓等級(jí)輸電系統(tǒng)；I、II系統(tǒng)的正序電動(dòng)勢(shì)大小分別表示為計(jì)算歸算至故障端口處的正序阻抗，正序等值網(wǎng)絡(luò)示意圖如附圖3所示，消去中間節(jié)點(diǎn)，得到統(tǒng)一兩個(gè)電壓等級(jí)系統(tǒng)的等效正序網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)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(duì)地正序阻抗為Z1.M。然后，計(jì)算歸算至故障端口處的負(fù)序阻抗，消去中間節(jié)點(diǎn)，得到統(tǒng)一兩個(gè)電壓等級(jí)系統(tǒng)的等效負(fù)序網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化模型，以“工”形式表示，其中I系統(tǒng)故障端口處負(fù)序阻抗為Z2.Ι，II系統(tǒng)故障端口處負(fù)序阻抗為Z2.ΙΙ，對(duì)地負(fù)序阻抗為Z2.M。下標(biāo)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(fù)、零序。具體地，步驟2包含：計(jì)及兩個(gè)不同電壓等級(jí)輸電系統(tǒng)之間的互感(S201)；將兩個(gè)不同電壓等級(jí)輸電系統(tǒng)的零序網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一解耦得到所述雙回線(xiàn)零序等值網(wǎng)絡(luò)(S202)。更具體地，步驟2計(jì)及不同電壓等級(jí)系統(tǒng)間互感；將步驟1中兩個(gè)不同電壓等級(jí)輸電線(xiàn)路的零序網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一解耦，I、II系統(tǒng)兩電壓等級(jí)線(xiàn)路共地，采用如附圖5所示的平行雙回線(xiàn)零序阻抗等值解耦的方法得到解耦后統(tǒng)一兩個(gè)電壓等級(jí)的雙回線(xiàn)零序等值網(wǎng)絡(luò)，解耦后的零序等值網(wǎng)絡(luò)示意圖如附圖6所示。具體地，所述步驟3包含：對(duì)所述雙回線(xiàn)零序等值網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一歸算(S301)；消去統(tǒng)一歸算后的所述雙回線(xiàn)零序等值網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點(diǎn)，得到所述等效零序網(wǎng)絡(luò)(S302)。更具體地，步驟3將通過(guò)步驟2統(tǒng)一解耦后的兩個(gè)不同電壓等級(jí)輸電系統(tǒng)的零序等值網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一歸算，消去中間節(jié)點(diǎn)，得到統(tǒng)一I、II兩電壓等級(jí)系統(tǒng)的等效零序網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)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(duì)地零序阻抗為Z0.M。具體地，步驟4按照通過(guò)步驟1歸算得到的統(tǒng)一I、II兩個(gè)電壓等級(jí)系統(tǒng)的正、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)以及通過(guò)步驟3統(tǒng)一歸算后的零序網(wǎng)絡(luò)組合成統(tǒng)一兩個(gè)電壓等級(jí)系統(tǒng)的復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)圖，如附圖8所示。具體地，所述步驟5包含：選定基準(zhǔn)相(S501)；計(jì)算以所述基準(zhǔn)相為基準(zhǔn)的所述邊界條件(S502)。步驟5中計(jì)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(xiàn)的I系統(tǒng)或II系統(tǒng)故障電流正、負(fù)、零序分量，則代表I系統(tǒng)或II系統(tǒng)故障電壓正、負(fù)、零序分量，其中下標(biāo)I/II表示I系統(tǒng)或II系統(tǒng)，1、2、0分別代表正、負(fù)、零序。按照習(xí)慣，選A相作基準(zhǔn)相，考慮兩故障點(diǎn)故障特殊相與基準(zhǔn)相不一致的情況，列出故障口基準(zhǔn)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(guān)的算子符號(hào)。以A相為基準(zhǔn)相情況下計(jì)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(xiàn)系統(tǒng)的I系統(tǒng)、II系統(tǒng)故障電流A相正、負(fù)、零序分量，分別代表混壓同塔雙回線(xiàn)系統(tǒng)的I系統(tǒng)、II系統(tǒng)故障電壓A相正、負(fù)、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(xiàn)系統(tǒng)的I系統(tǒng)、II系統(tǒng)與故障相別有關(guān)的算子符號(hào)，可能是1、α、α2，其中n0.I，n0.II恒為1進(jìn)行數(shù)字方程解算時(shí)可不再寫(xiě)入方程中，其中下標(biāo)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(fù)、零序。具體地，步驟6中，根據(jù)混壓同塔雙回線(xiàn)系統(tǒng)單相跨單相跨電壓接地故障情況下的復(fù)合序網(wǎng)圖列寫(xiě)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(jié)合故障邊界條件，令A(yù)=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(xiàn)系統(tǒng)的I系統(tǒng)、II系統(tǒng)故障電流A相正、負(fù)、零序分量。本發(fā)明針對(duì)混壓同塔雙回線(xiàn)強(qiáng)電弱磁系統(tǒng)不同電壓等級(jí)輸電線(xiàn)路正、負(fù)、零序阻抗分解困難，提出了一種故障電流計(jì)算新方法。該方法保證了混壓同塔雙回線(xiàn)跨電壓故障計(jì)算的準(zhǔn)確性，并且避免了高階矩陣運(yùn)算，計(jì)算簡(jiǎn)單可靠，有實(shí)際工程意義。此實(shí)施例僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3