一種考慮概率分布的串補過電壓保護動作定值的選取方法
【專利摘要】一種考慮概率分布的串補過電壓保護動作定值的選取方法，包括：確定區(qū)外故障計算條件；確定串補區(qū)外故障發(fā)生概率；確定不同區(qū)外故障類型下的串補MOV電流和MOV能耗的N個計算值；進行概率統(tǒng)計，得到概率分布直方圖；確定區(qū)外故障時串補間隙動作旁路電容器的允許概率PB；根據(jù)MOV電流和能耗的概率直方圖，確定其整定值。本發(fā)明根據(jù)區(qū)外故障MOV能耗、電流等分布特性確定過電壓保護定值，降低串補MOV能耗要求水平，提高串補經(jīng)濟性。
【專利說明】
-種考慮概率分布的串補過電壓保護動作定值的選取方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明設及串補過電壓保護領域，具體設及一種考慮概率分布的串補過電壓保護 動作定值的選取方法。
【背景技術】
[0002] 串聯(lián)補償技術可W提高遠距離輸電系統(tǒng)傳輸容量、改善系統(tǒng)穩(wěn)定性，串補在電力 系統(tǒng)中有廣闊的應用前景。目前串補廣泛采用"MOV-并聯(lián)間隙組合"保護作為串補裝置的過 電壓保護，MOV-并聯(lián)間隙組合過電壓保護策略為:發(fā)生區(qū)外故障時串補火花間隙和旁路開 關不允許動作，不允許旁路串補;發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時，允許旁路串補，當串補MOV電流和能耗大 小達到整定值時，控制系統(tǒng)就發(fā)出火花間隙旁路觸發(fā)命令，同時命令旁路開關合閩，將串補 和MOV旁路。其中：區(qū)內(nèi)故障：指發(fā)生在該串補所在線路兩側斷路器之間的故障。區(qū)外故障： 指發(fā)生在該串補所在線路兩側斷路器之外的故障。
[0003] 目前選取MOV電流和能耗的整定值的方法是：（1)針對不同區(qū)外故障工況進行仿 真，得到不同區(qū)外故障下串補MOV電流和MOV能耗的最大值。（2)取上述不同工況下仿真所得 的MOV電流和能耗的最大值，并再考慮一定的裕度，作為串補過電壓保護的整定值。
[0004] 串補過電壓保護的整定值直接影響到串補MOV容量選擇。一般情況下，整定值越 高，對MOV容量要求就越大。上述整定值選取方法沒有考慮到不同區(qū)外故障發(fā)生的概率是不 同的，在某些特殊工況下，串補MOV電流和能耗很高，但運些工況出現(xiàn)的概率可能極低。W運 些概率極低工況下計算出的串補MOV電流和能耗為基礎選擇整定值，會造成設計的MOV容量 較大，影響串補經(jīng)濟性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 為克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種考慮概率分布的串補過電壓保護動 作定值的選取方法，在確定串補過電壓保護整定值時，充分考慮不同故障發(fā)生的概率，W及 不同故障位置、不同故障時刻及故障清除時刻等隨機因素，根據(jù)區(qū)外故障MOV能耗、電流等 分布特性確定過電壓保護定值，降低串補MOV能耗要求水平，提高串補經(jīng)濟性。
[0006] 實現(xiàn)上述目的所采用的解決方案為：
[0007] -種考慮概率分布的串補過電壓保護動作定值的選取方法，所述選取方法包括： [000引（1)確定區(qū)外故障計算條件；
[0009] (2)確定串補區(qū)外故障發(fā)生概率；
[0010] (3)確定不同區(qū)外故障類型下的串補MOV電流、MOV能耗的概率分布；
[0011] (4)進行概率統(tǒng)計，得到概率分布直方圖；
[0012] (5)確定區(qū)外故障時串補間隙動作旁路電容器的允許概率時；
[0013] (6)根據(jù)MOV電流和能耗的概率直方圖，確定其整定值。
[0014] 優(yōu)選的，所述步驟（1)包括:將串補線路的線路斷路器外作為故障點，設置線路兩 側斷路器外的故障點分別為A，B。
[0015] 優(yōu)選的，所述步驟(2)包括：
[0016] (2-1)、根據(jù)區(qū)域范圍內(nèi)或全國范圍內(nèi)統(tǒng)計情況得到同電壓等級線路發(fā)生單相接 地瞬時故障、單相接地永久故障、兩相接地故障、S相接地故障的概率，分別設為Pl、P2、P3、 P4,單位為次/百公里.年；
[0017] (2-2)、與故障點A，B所在變電站直接連接的、與串補所在線路相同電壓等級的線 路總長度分別為LA，LB，計算各故障點發(fā)生不同故障的概率Pxn:Pxn = LxXPn，n代表故障類型， Pn表示第n種故障發(fā)生的概率，X為任一故障點，Lx為故障點X的線路總長度。
[0018] 優(yōu)選的，所述步驟(3)包括：
[0019] 對每個故障點的每一種故障均進行N次仿真，其中N^lOO,每次仿真故障發(fā)生時刻 選取不同值，且在一個工頻周期20ms內(nèi)均勻分布，并考慮實際系統(tǒng)的斷路器動作時間特性。
[0020] 優(yōu)選的，所述步驟(4)包括：
[0021] 某故障點發(fā)生某種故障時，其發(fā)生概率為Pxn，對該工況下所得到的N組MOV電流和 MOV能耗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計時，按照每個數(shù)據(jù)的頻次乘W系鑽
進行統(tǒng)計，n代表故障類型，X為任一故障點。
[0022] 優(yōu)選的，所述步驟(6)包括：
[0023] 從MOV電流和能耗頻率直方圖上，分別選取電流Ii和能耗Ei,使其分別滿足：
[0024] MOV電流值大于Ii的概率；
[0025] MOV能耗值大于Ei的概率；
[0026] 得到整定值：
[0027] MOV 電流整定值：Iset=(l+裕度)*Ii;
[002引 MOV能耗整定值:Eset=(l+裕度)地1。
[0029] 與最接近的現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的技術方案具有W下有益效果：
[0030] 本發(fā)明在確定串補過電壓保護整定值時，充分考慮不同故障發(fā)生的概率，W及不 同故障位置、不同故障時刻及故障清除時刻等隨機因素，根據(jù)區(qū)外故障MOV能耗、電流等分 布特性確定過電壓保護定值，降低串補MOV能耗要求水平，提高串補經(jīng)濟性。
【附圖說明】
[0031] 圖1是本發(fā)明提供的典型串補過電壓保護方式下串補電氣接線示意圖。
【具體實施方式】
[0032] 下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步的詳細說明。
[0033] 本發(fā)明提出的串補過電壓保護整定值選取方法如下：
[0034] (1)確定區(qū)外故障計算條件
[0035] 區(qū)外故障計算時，一般主要考慮串補線路的線路斷路器外作為故障點，W得到較 嚴重的計算結果。線路兩側斷路器外的故障點分別為A，B。
[0036] 故障類型一般考慮單相接地瞬時故障、單相接地永久故障，兩相接地故障，=相接 地故障，共四種。
[0037] (2)確定串補區(qū)外故障發(fā)生概率
[0038] 根據(jù)系統(tǒng)所在區(qū)域的故障統(tǒng)計情況，或者根據(jù)相同電壓等級的全國范圍內(nèi)的故障 統(tǒng)計數(shù)據(jù)，確定各種故障發(fā)生概率。計算方法如下：
[0039] a.根據(jù)區(qū)域范圍內(nèi)過全國范圍內(nèi)統(tǒng)計情況得到的同電壓等級線路發(fā)生單相接地 瞬時故障、單相接地永久故障，兩相接地故障，=相接地故障四種故障的概率分別為Pl、P2、 P3、P4,單位為次/百公里.年。
[0040] b.故障點A，B所連接線路總長度壞考慮串補線路)分別為La, Lb,計算各故障點發(fā) 生不同故障的概率:PAn = LAXPn, n代表故障類型。得到故障點A和故障點B發(fā)生上述四種故 障的概率為?41、？42、？43、？44而1、？82、？83、？84，其單位為次/年，如果有更多的故障點，或者故 障類型則W次類推。
[0041 ] (3)確定不同區(qū)外故障類型下的串補MOV電流、MOV能耗的概率分布
[0042] 根據(jù)電網(wǎng)結構、輸送潮流、運行方式等，建立包括串補的電磁暫態(tài)仿真模型，計算 不同區(qū)外故障下的串補MOV電流和MOV能耗。計算時，對于每個故障點的每一種故障均進行N 次仿真，其中N〉= 100,每次仿真故障發(fā)生時刻選取不同值，在一個工頻周期20ms內(nèi)均勻分 布，并考慮實際系統(tǒng)的斷路器動作特性。每種故障下可W得到的串補MOV電流和MOV能耗的N 個計算值。對與兩個故障點和4中故障類型則共得到8N個MOV電流和MOV能耗計算值。MOV: Meta 1 oxide varistor,金屬氧化物限壓器
[0043] (4)對于所得到的MOV電流和MOV能耗數(shù)據(jù)分別進行概率統(tǒng)計，得到頻率分布直方 圖。
[0044] 在統(tǒng)計時，根據(jù)不同故障出現(xiàn)的概率不同，對各故障工況下的數(shù)據(jù)頻次按照一定 的權重進行統(tǒng)計。具體如下：
[0045] 隊做障點發(fā)生單相瞬時故障為例，其發(fā)生概率為輪，對該工況下所得到的N組MOV電流和 MOV能耗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計時，按照每個數(shù)據(jù)的頻次按照乘W系I
進行統(tǒng)計。即如果在A故障點發(fā)生單相瞬時故障工況下，計算所得的N組數(shù)據(jù)中，如果某組數(shù) 據(jù)出現(xiàn)的次數(shù)為1，在統(tǒng)計中按照出現(xiàn)次數(shù)為kAi進行統(tǒng)計。其他工況下類似。
[0046] 對于所有故障點，所有工況下的的得到的共8N組數(shù)據(jù)，按照上述權重進行統(tǒng)計分 別得到MOV電流和MOV能耗的頻率分布直方圖。
[0047] (5)確定區(qū)外故障時串補間隙動作旁路電容器的允許概率時。
[004引可根據(jù)系統(tǒng)具體要求來確定。如無特殊要求，可按照0.01次/年考慮。
[0049] (6)根據(jù)MOV電流和能耗的概率直方圖，確定其整定值。
[0050] 從MOV電流和能耗頻率直方圖上，分別選取電流Ii和能耗Ei,使其分別滿足：
[0053]考慮一定的裕度確定MOV電流和能耗的整定值，裕度可按照具體情況考慮，一般可 取5%~15%，W5%為例：
[0051 ] MOV電流值大于Ii的概率為 [0化2] MOV能耗值大于Ei的概率為
[0054] MOV 電流整定值：Iset = 1.05*Ii [0055] MOV能耗整定值:Eset = 1.05巧I。
[0056]最后應當說明的是：W上實施例僅用于說明本申請的技術方案而非對其保護范圍 的限制，盡管參照上述實施例對本申請進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當 理解:本領域技術人員閱讀本申請后依然可對申請的【具體實施方式】進行種種變更、修改或 者等同替換，但運些變更、修改或者等同替換，均在申請待批的權利要求保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1. 一種考慮概率分布的串補過電壓保護動作定值的選取方法，其特征在于，所述選取 方法包括： (1) 確定區(qū)外故障計算條件； (2) 確定串補區(qū)外故障發(fā)生概率； (3) 確定不同區(qū)外故障類型下的串補MOV電流、MOV能耗的概率分布； (4) 進行概率統(tǒng)計，得到概率分布直方圖； (5) 確定區(qū)外故障時串補間隙動作旁路電容器的允許概率Pb; (6) 根據(jù)MOV電流和能耗的概率直方圖，確定其整定值。2. 如權利要求1所述的選取方法，其特征在于，所述步驟（1)包括:將串補線路的線路斷 路器外作為故障點，設置線路兩側斷路器外的故障點分別為A，B。3. 如權利要求1所述的選取方法，其特征在于，所述步驟(2)包括： (2-1)、根據(jù)區(qū)域范圍內(nèi)或全國范圍內(nèi)統(tǒng)計情況得到同電壓等級線路發(fā)生單相接地瞬 時故障、單相接地永久故障、兩相接地故障、Ξ相接地故障的概率，分別設為Pi、P2、P3、P4，單 位為次/百公里.年； (2-2)、與故障點A，B所在變電站直接連接的、與串補所在線路相同電壓等級的線路總 長度分別為La，Lb，計算各故障點發(fā)生不同故障的概率Pxn: Pxn = Lx X Pn，η代表故障類型，Pn表 示第η種故障發(fā)生的概率，X為任一故障點，Lx為故障點X的線路總長度。4. 如權利要求1所述的選取方法，其特征在于，所述步驟(3)包括： 對每個故障點的每一種故障均進行N次仿真，其中100,每次仿真故障發(fā)生時刻選取 不同值，且在一個工頻周期20ms內(nèi)均勻分布，并考慮實際系統(tǒng)的斷路器動作時間特性。5. 如權利要求1所述的選取方法，其特征在于，所述步驟(4)包括： 某故障點發(fā)生某種故障時，其發(fā)生概率為Pxn，對該工況下所得到的N組MOV電流和MOV能 耗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計時，按照每個數(shù)據(jù)的頻次乘W系邀進行統(tǒng)計，η代表故障類型，X為任一故障點。6. 如權利要求1所述的選取方法，其特征在于，所述步驟(6)包括： 從MOV電流和能耗頻率直方圖上，分別選取電流Ii和能耗El，使其分別滿足： MOV電流值大于Ii的概率另MOV能耗值大于El的概率3;得到整定值： MOV電流整定值：Iset= (1+裕度)*Ii;MOV能耗整定值:Eset=(l+裕度)相1。
【文檔編號】H02H7/26GK105977933SQ201610440390
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月17日
【發(fā)明人】韓彬, 班連庚, 項祖濤, 杜寧, 宋瑞華, 王曉彤, 鄭彬, 張媛媛, 韓亞楠, 周佩朋, 楊大業(yè), 馬其燕
【申請人】中國電力科學研究院, 國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖北省電力公司