混壓同塔四回線兩相跨兩相的跨電壓故障電流計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于線路繼電保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及混壓同塔四回線系統(tǒng)發(fā)生兩相跨兩相故 障時的故障電流計(jì)算方法，為繼電保護(hù)提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有故障分析方法多是針對于單回線故障分析、同電壓等級雙回線故障分析和同 電壓等級四回線的故障分析，僅有的對混壓同塔四回線故障分析方法都是沿用雙回線的六 序分量法。目前國內(nèi)線路保護(hù)中采用方法是忽略混壓同塔不同電壓等級之間的互感，并且 對電氣聯(lián)系進(jìn)行粗略等效，然后對兩個雙回線系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)配置保護(hù)。
[0003] 混壓同塔四回線發(fā)生跨電壓故障時，由于不同電壓等級之間的互感，故障特征復(fù) 雜;再考慮兩個電壓等級之間的電氣聯(lián)系，分析方法更為復(fù)雜。經(jīng)典的故障分析方法，可用 于單回線、雙回線的單條線路的各種接地和相間故障，步驟是計(jì)算歸算至短路點(diǎn)的正、負(fù)、 零序網(wǎng)絡(luò)圖，計(jì)算故障點(diǎn)的邊界條件，得到序網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行故障計(jì)算。對不計(jì)兩個系統(tǒng)之間電 氣聯(lián)系的弱電強(qiáng)磁系統(tǒng)的跨電壓故障進(jìn)行故障計(jì)算時，兩個系統(tǒng)歸算至短路點(diǎn)的正、負(fù)序 阻抗容易分別得到，但是由于兩個電壓等級之間的互感造成兩系統(tǒng)之間零序阻抗卻不能再 獨(dú)立得到；同時邊界條件也不再獨(dú)立，而是與另外一個系統(tǒng)有關(guān)，依據(jù)邊界條件的序網(wǎng)絡(luò)圖 也無法得出。考慮了兩個電壓等級的電氣聯(lián)系后，則不僅零序網(wǎng)絡(luò)圖無法再獨(dú)立計(jì)算，正、 負(fù)序的網(wǎng)絡(luò)圖也將無法獨(dú)立計(jì)算。因此，目前國內(nèi)線路保護(hù)中采用的是忽略混壓同塔不同 電壓等級之間的互感，并且對電氣聯(lián)系進(jìn)行粗略等效，然后對兩個雙回線系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)配 置保護(hù)的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提出了混壓同塔四回線兩相跨兩相故 障時的故障電流計(jì)算方法。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)跨電壓故障時準(zhǔn)確計(jì)算故障 電流，為分析各種原理繼電保護(hù)提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
[0005] 為了更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，首先對本發(fā)明中出現(xiàn)的技術(shù)名詞說明如下：
[0006] 混壓同塔:是指同一輸電桿塔上架設(shè)不同電壓等級的輸電線路；需指出本發(fā)明研 究的是兩個不同電壓等級輸電線路的同塔部分，電源和其他不同塔部分做戴維南等效處 理，將電源和不同塔部分等效為電源與出口阻抗形式。
[0007] 弱電強(qiáng)磁輸電系統(tǒng)：同塔多回輸電線路之間的電磁聯(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)稱作弱電強(qiáng)磁系統(tǒng)。
[0008] 強(qiáng)電弱磁輸電系統(tǒng)：不同電壓等級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(qiáng)，不可忽略的輸電系統(tǒng)稱作強(qiáng)電弱磁系統(tǒng);本發(fā)明所述混壓同塔輸電系 統(tǒng)包含輸電線路與兩側(cè)電源系統(tǒng)，在一側(cè)電源系統(tǒng)間有變壓器連接，即不同電壓等級之間 存在電氣聯(lián)系，為"強(qiáng)電弱磁輸電系統(tǒng)"，反之為"弱電強(qiáng)磁輸電系統(tǒng)"。
[0009] 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，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。
[0010]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0011] -種混壓同塔四回線兩相跨兩相的跨電壓故障電流計(jì)算方法，所述混壓同塔四回 線系統(tǒng)包括兩個不同電壓等級的雙回線輸電系統(tǒng)，在兩個不同電壓等級的雙回線輸電系統(tǒng) 之間沒有變壓器連接時，所述混壓同塔四回線系統(tǒng)為弱電強(qiáng)磁輸電系統(tǒng)，其特征在于，弱電 強(qiáng)磁輸電系統(tǒng)下兩相跨兩相的跨電壓故障電流計(jì)算方法包括以下步驟：
[0012] 步驟1:當(dāng)混壓同塔四回線系統(tǒng)發(fā)生兩相跨兩相電壓故障時，分別計(jì)算歸算至故障 點(diǎn)處的兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)的電動勢大小以及正、負(fù)序阻抗，其中，兩個不同電壓等 級輸電系統(tǒng)分別采用Ι、π系統(tǒng)表示，Ι、π系統(tǒng)的電動勢大小分別為砣、鳥^正序阻抗分別 為Ζιψ、^負(fù)序阻抗分別為Ζ2Ψ、高?；，下標(biāo)Ψ代表1系統(tǒng)，0代表1I系統(tǒng)，均可代表兩系統(tǒng)的 A/B/C三相，1、2則分別代表正、負(fù)序；
[0013] 步驟2:將步驟1中兩個不同電壓等級的輸電系統(tǒng)的零序網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一解耦，同一 電壓等級線路之間共母線，不同電壓等級線路之間共地，用平行雙回線的方法得到統(tǒng)一解 耦后的四回線零序網(wǎng)絡(luò)；
[0014] 步驟3:將兩個不同電壓等級的輸電系統(tǒng)即1、11系統(tǒng)的零序網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一歸算，以 地、兩個系統(tǒng)的短路點(diǎn)這三點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)，消去其他節(jié)點(diǎn)后得到統(tǒng)一的Ι、π系統(tǒng)的等效零序網(wǎng) 絡(luò)，以Υ形式表示，其中I系統(tǒng)短路點(diǎn)節(jié)點(diǎn)處零序阻抗為Ζ〇Ψ，ΙΙ系統(tǒng)短路點(diǎn)節(jié)點(diǎn)處零序阻抗 為 :>_地點(diǎn)節(jié)點(diǎn)處零序阻抗為Ζ〇Μ，下標(biāo)中的〇代表零序；
[0015] 步驟4:計(jì)算兩相跨兩相跨電壓接地故障和不接地故障的邊界條件為：
[0016]
[0017] 其中，達(dá)代表短路點(diǎn)對地電壓，其中發(fā)生接地故障時％=0，、夂> 分別代表弱電強(qiáng)磁系統(tǒng)下的I系統(tǒng)或I I系統(tǒng)故障電流正、負(fù)、零序分量， ^?./.??ι.、運(yùn)，、戌:，則代表弱電強(qiáng)磁系統(tǒng)下的I系統(tǒng)或II系統(tǒng)故障電壓正、負(fù)、零序分量， 下標(biāo)的含義與步驟1、3中含義相同，將1、11系統(tǒng)的電動勢，正、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)，以及通過步驟3歸 算后的零序網(wǎng)絡(luò)組合成統(tǒng)一的復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)；
[0018] 步驟5:在步驟4得到的復(fù)合序網(wǎng)絡(luò)圖基礎(chǔ)上分別進(jìn)行弱電強(qiáng)磁混壓同塔四回線兩 相跨兩相故障電流計(jì)算，
[0019] 接地故障時的故障電流為：
[0020]
[0021] 不接地故障時故障電流爻
[0022] 其中j
公式中々.Ρ、4ψ、分別表示弱電強(qiáng)磁系統(tǒng)中I系統(tǒng)故 障電流正、負(fù)、零序分量；則代表1I系統(tǒng)的故障電流正、負(fù)、零序分量。
[0023] 本發(fā)明還進(jìn)一步包括以下優(yōu)選方案：
[0024]當(dāng)所述混壓同塔四回線系統(tǒng)中的兩個不同電壓等級的輸電線路通過變壓器連接 時，所述混壓同塔四回線輸電系統(tǒng)就變成了強(qiáng)電弱磁輸電系統(tǒng)，在強(qiáng)電弱磁系統(tǒng)下混壓同 塔四回線兩相跨兩相的跨電壓故障電流計(jì)算中，需要將強(qiáng)電弱磁系統(tǒng)下的混壓同塔四回線 系統(tǒng)劃分為不計(jì)變壓器的弱電強(qiáng)磁輸電系統(tǒng)部分，和變壓器形成的電流源部分，將兩部分 的故障電流分量疊加即可得到強(qiáng)電弱磁系統(tǒng)下的單相跨單相的跨電壓故障電流。
[0025] 因此，強(qiáng)電弱磁系統(tǒng)下兩相跨兩相的跨電壓故障電流計(jì)算方法除了包含前述的步 驟1-5外還包括以下步驟：
[0026] 步驟6:計(jì)算變壓器形成的電流源構(gòu)成的兩相跨兩相故障下的故障電流，依照兩相 跨兩相故障類型下實(shí)測變壓器部分的故障電流，將變壓器形成的電流源分解成為正、負(fù)、零 序的電流源;根據(jù)變壓器形成的電流源單獨(dú)作用時混壓同塔輸電線路正、負(fù)、零序網(wǎng)絡(luò)，分 別計(jì)算Ι、Π 系統(tǒng)故障點(diǎn)處由變壓器作為電流源提供的故障電流分量i^、 匕、4,其中?ΓΨ、起Ψ、4、I、也、<分別表示僅有變壓器作為電流源時I系統(tǒng)故 障電流正、負(fù)、零序分量和Π 系統(tǒng)的正、負(fù)、零序分量；
[0027] 步驟7:將步驟5、6所計(jì)算的兩部分故障電流分別疊加得到強(qiáng)電弱磁系統(tǒng)下混壓同 塔四回線兩相跨兩相故障電流序分量·^._ Ψ.、、4?、. A.p. .、.4#、4#，其中、為#、 Λ,,、ρ分別為計(jì)及變壓器的強(qiáng)電弱磁系統(tǒng)下的混合同塔四回線兩相跨兩相故障時 的I、II系統(tǒng)的故障電流。
[0028] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的選相方法能準(zhǔn)確的計(jì)算混壓同塔兩相跨兩相電壓 故障時的故障電流，給出了這類故障時的故障特性，為各種原理繼電保護(hù)的分析提供了理 論基礎(chǔ)。并且，本發(fā)明的故障分析方法計(jì)算簡單，用正、負(fù)、零序分量計(jì)算，免去了其他各種 高階的解耦方法的復(fù)雜計(jì)算。
【附圖說明】
[0029] 圖1為有電氣連接的混壓同塔四回線的跨電壓故障模型；
[0030] 圖2為電源電動勢單獨(dú)作用的故障模型；
[0031]圖3為變壓器源單獨(dú)作用的故障模型；
[0032]圖4是弱電強(qiáng)磁系統(tǒng)平行雙回線零序網(wǎng)絡(luò)等值電路示意圖；
[0033]圖5是弱電強(qiáng)磁系統(tǒng)同塔四回線零序等值電路示意圖；
[0034]圖6是弱電強(qiáng)磁系統(tǒng)同塔四回線零序等值電路簡化模型示意圖；
[0035] 圖7為弱電強(qiáng)磁系統(tǒng)兩相跨兩相接地故障AB-bc-g故障的復(fù)合序網(wǎng)圖；
[0036] 圖8為弱電強(qiáng)磁系統(tǒng)兩相跨兩相不接地故障AB-bc故障的復(fù)合序網(wǎng)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面結(jié)合附圖并通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0038] 本發(fā)明公開了一種混壓同塔四回線兩相跨兩相的跨電壓故障電流計(jì)算方法，所述 混壓同塔四回線系統(tǒng)包括兩個不同電壓等級的雙回線輸電系統(tǒng)，當(dāng)所述兩個不同電壓等級 的雙回線輸電系統(tǒng)之間沒有變壓器連接時，混壓同塔四回線系統(tǒng)屬于弱電強(qiáng)磁輸電系統(tǒng)。 其中弱電強(qiáng)磁系統(tǒng)下的混壓同塔四回線兩相跨兩相的跨電壓故障電流計(jì)算方法包括以下 步驟：
[0039] 步驟1:計(jì)算歸算至故障點(diǎn)處的兩個不同電壓等級輸電系統(tǒng)的電動勢大小以及正、 負(fù)序阻抗。以I系統(tǒng)的AB相跨II系統(tǒng)的be相為例，其中1、11系統(tǒng)的特殊相電動勢大小分別為 4、& ;正序阻抗分別為Ζιψ、;負(fù)序阻抗分別為Ζ2Ψ、A?>，:下標(biāo)Ψ代表1系統(tǒng)，?3代表1I系 統(tǒng)，大寫字母C代表1系統(tǒng)的C相，小寫字母a代表1I系統(tǒng)的a相，1、2則分