混压同塔四回线单相跨单相的跨电压故障电流计算方法技术

一种混压同塔四回线系统单相跨单相的跨电压故障电流计算方法，在弱电强磁系统中，分别计算归算至故障点处的两个不同电压等级系统的正、负序等效阻抗，得到正、负序网络；将两个系统的零序网络进行统一解耦；再将两个系统的零序阻抗进行统一归算，得到统一两个系统的零序网络；将归算后的两个零序网络组合统一的复合序网络图后进行故障电流计算。强电弱磁系统分为弱电强磁部分及变压器形成的电流源两部分，最后将两部分叠加即可得到故障电流。本发明专利技术适用于单相跨单相的跨电压故障计算，可有效解决在跨电压故障发生时，两个系统之间耦合复杂，阶数过高的解耦方法计算量大的问题，为混压同塔四回线路跨电压故障的继电保护提供了坚实的理论基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于线路继电保护领域，具体涉及混压同塔四回线系统发生单相跨单相故障时的故障电流计算方法，为继电保护提供坚实的理论基础。
技术介绍
现有故障分析方法多是针对于单回线故障分析、同电压等级双回线故障分析和同电压等级四回线的故障分析，仅有的对混压同塔四回线故障分析方法都是沿用双回线的六序分量法。目前国内线路保护中采用方法是忽略混压同塔不同电压等级之间的互感，并且对电气联系进行粗略等效，然后对两个双回线系统进行单独配置保护。混压同塔四回线发生跨电压故障时，由于不同电压等级之间的互感，故障特征复杂；再考虑两个电压等级之间的电气联系，分析方法更为复杂。经典的故障分析方法，可用于单回线、双回线的单条线路的各种接地和相间故障，步骤是计算归算至短路点的正、负、零序网络图，计算故障点的边界条件，得到序网络图进行故障计算。对不计两个系统之间电气联系的弱电强磁系统的跨电压故障进行故障计算时，两个系统归算至短路点的正、负序阻抗容易分别得到，但是由于两个电压等级之间的互感造成两系统之间零序阻抗却不能再独立得到；同时边界条件也不再独立，而是与另外一个系统有关，依据边界条件的序网络图也无法得出。考虑了两个电压等级的电气联系后，则不仅零序网络图无法再独立计算，正、负序的网络图也将无法独立计算。因此，目前国内线路保护中采用的是忽略混压同塔不同电压等级之间的互感，并且对电气联系进行粗略等效，然后对两个双回线系统进行单独配置保护的方法。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提出了混压同塔四回线单相跨单相故障时的故障电流计算方法。采用本专利技术的技术方案，可以实现跨电压故障时准确计算故障电流，为分析各种原理继电保护提供坚实的理论基础。为了更好地理解本专利技术的技术方案，首先对本专利技术中出现的技术名词说明如下：混压同塔：是指同一输电杆塔上架设不同电压等级的输电线路；需指出本专利技术研究的是两个不同电压等级输电线路的同塔部分，电源和其他不同塔部分做戴维南等效处理，将电源和不同塔部分等效为电源与出口阻抗形式。弱电强磁输电系统：同塔多回输电线路之间的电磁联系较强、电气联系较弱，与电磁联系相比电气联系可以忽略的输电系统称作弱电强磁系统。强电弱磁输电系统：不同电压等级之间存在变压器连接，使同塔多回输电线路之间的电气联系较强，不可忽略的输电系统称作强电弱磁系统；本专利技术所述混压同塔输电系统包含输电线路与两侧电源系统，在一侧电源系统间有变压器连接，即不同电压等级之间存在电气联系，为“强电弱磁输电系统”，反之为“弱电强磁输电系统”。跨电压故障：不同电压等级之间的跨线故障称为跨电压故障，跨电压故障可以分为跨电压接地故障和跨电压不接地故障。为达到以上目的，本专利技术采用以下技术方案：一种混压同塔四回线单相跨单相的跨电压故障电流计算方法，所述混压同塔四回线系统包括两个不同电压等级的双回线输电系统，两个不同电压等级的双回线输电系统之间没有变压器连接时，所述混压同塔四回线系统属于弱电强磁输电系统，其特征在于，所述计算方法包括以下步骤：步骤1：当混压同塔四回线系统发生单相跨单相电压故障时，分别计算归算至故障点处的两个不同电压等级输电系统的电动势大小以及正、负序阻抗；其中，两个不同电压等级输电系统分别采用I、II系统表示，I、II系统的电动势大小分别为正序阻抗分别为Z1Ψ、负序阻抗分别为Z2Ψ、下标Ψ代表I系统，代表II系统，均可代表两系统的A/B/C三相，1、2则分别代表正、负序；步骤2：将步骤1中两个不同电压等级输电系统的零序网络进行统一解耦，同一电压等级线路之间共母线，I、II系统线路之间共地，用平行双回线的方法得到统一解耦后的四回线零序网络；步骤3：将通过步骤2统一解耦后的两个不同电压等级输电系统即I、II系统的零序网络进行统一归算，以地、两个系统的短路点这三点为节点，消去其他节点得到统一I、II系统的等效零序网络，以Y形式表示，其中I系统短路点节点处零序阻抗为Z0Ψ，II系统短路点节点处零序阻抗为地节点处零序阻抗为Z0M，下标中的0代表零序；步骤4：单相跨单相跨电压接地故障和不接地故障的边界条件为代表短路点对地电压，其中发生接地故障时分别代表弱电强磁系统下的I系统或II系统故障电流正、负、零序分量，则代表弱电强磁系统下的I系统或II系统故障电压正、负、零序分量，下标的含义与步骤1、3中含义相同，其中下标Ψ/表示I系统或II系统；按照I、II系统的电动势，正、负网络，以及根据步骤3统一归算后的零序网络组合成统一的序网络；步骤5：在步骤4所得到的复合序网络图基础上按照以下公式进行弱电强磁混压同塔四回线单相跨单相故障电流的计算；接地故障时的故障电流为：不接地故障时故障电流为其中公式中分别表示为弱电强磁系统下的I系统故障电流正、负、零序分量；则代表II系统故障电流正、负、零序分量。本专利技术还进一步包括以下优选方案：当所述混压同塔四回线系统中的两个不同电压等级的双回线输电线路通过变压器连接时，所述混压同塔四回线系统属于强电弱磁系统，在强电弱磁系统下混压同塔四回线单相跨单相的跨电压故障电流计算中，需要将强电弱磁系统下的混压同塔四回线系统划分为不计变压器的弱电强磁输电系统部分，和变压器形成的电流源部分，将两部分的故障电流分量叠加即可得到强电弱磁系统下的单相跨单相的跨电压故障电流。因此，强电弱磁系统下单相跨单相的跨电压故障电流计算方法除了包含前述的步骤1-5外还进一步包括以下步骤：步骤6：计算变压器形成的电流源构成的单相跨单相故障下的故障电流分量，依照单相跨单相故障类型下实测变压器部分的故障电流，将变压器形成的电流源分解成为正、负、零序的电流源；根据变压器形成的电流源单独作用时混压同塔输电线路正、负、零序网络，计算I、II系统两个故障点处的由电流源提供的故障电流分量其中，分别表示仅有变压器部分电流源时I系统故障电流正、负、零序分量，分别表示仅有变压器部分电流源时II系统的正、负、零序分量；步骤7：将步骤5、6所计算的两部分故障电流分别叠加，得到强电弱磁混压同塔四回线单相跨单相故障电流值其中分别为计及变压器的强电弱磁系统的单相跨单相故障时的I、II系统的故障电流正序、负序、零序值。本专利技术的有益效果是：本专利技术的选相方法能准确的计算混压同塔单相跨单相电压故障时的故障电流，给出了这类故障时的故障特性，为各种原理继电保护的分析提供了理论基础。并且，本专利技术的故障分析方法计算简单，用正、负、零序分量计算，免去了其他各种高阶的解耦方法的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混压同塔四回线单相跨单相的跨电压故障电流计算方法，所述混压同塔四回线系统包括两个不同电压等级的双回线输电系统，两个不同电压等级的双回线输电系统之间没有变压器连接时，所述混压同塔四回线系统属于弱电强磁输电系统，其特征在于，所述计算方法包括以下步骤：步骤1：当混压同塔四回线系统发生单相跨单相电压故障时，分别计算归算至故障点处的两个不同电压等级输电系统的电动势大小以及正、负序阻抗；其中，两个不同电压等级输电系统分别采用I、II系统表示，I、II系统的电动势大小分别为正序阻抗分别为Z1Ψ、负序阻抗分别为Z2Ψ、下标Ψ代表I系统，代表II系统，均可代表两系统的A/B/C三相，1、2则分别代表正、负序；步骤2：将步骤1中两个不同电压等级输电系统的零序网络进行统一解耦，同一电压等级线路之间共母线，I、II系统线路之间共地，用平行双回线的方法得到统一解耦后的四回线零序网络；步骤3：将通过步骤2统一解耦后的两个不同电压等级输电系统即I、II系统的零序网络进行统一归算，以地、两个系统的短路点这三点为节点，消去其他节点得到统一的I、II系统的等效零序网络，以Y形式表示，其中I系统短路点节点处零序阻抗为Z0Ψ，II系统短路点节点处零序阻抗为地节点处零序阻抗为Z0M，下标中的0代表零序；步骤4：计算单相跨单相跨电压接地故障和不接地故障的边界条件为代表短路点对地电压，其中发生接地故障时分别代表弱电强磁系统下的I系统或II系统故障电流正、负、零序分量，则代表弱电强磁系统下的I系统或II系统故障电压正、负、零序分量，其中下标表示I系统或II系统；按照I、II系统的电动势正、负网络以及通过步骤3统一归算后的零序网络组合成统一的复合序网络。步骤5：在步骤4所得到的复合序网络图基础上按照以下公式进行弱电强磁混压同塔四回线单相跨单相故障电流的计算；接地故障时的故障电流为：不接地故障时故障电流为其中公式中分别表示为弱电强磁系统下的I系统故障电流正、负、零序分量；则代表II系统故障电流正、负、零序分量。...

【技术特征摘要】
1.一种混压同塔四回线单相跨单相的跨电压故障电流计算方法，所述混压同塔四回线
系统包括两个不同电压等级的双回线输电系统，两个不同电压等级的双回线输电系统之间
没有变压器连接时，所述混压同塔四回线系统属于弱电强磁输电系统，其特征在于，所述计
算方法包括以下步骤：
步骤1：当混压同塔四回线系统发生单相跨单相电压故障时，分别计算归算至故障点处
的两个不同电压等级输电系统的电动势大小以及正、负序阻抗；其中，两个不同电压等级输
电系统分别采用I、II系统表示，I、II系统的电动势大小分别为正序阻抗分别为
Z1Ψ、负序阻抗分别为Z2Ψ、下标Ψ代表I系统，代表II系统，均可代表两系统的A/
B/C三相，1、2则分别代表正、负序；
步骤2：将步骤1中两个不同电压等级输电系统的零序网络进行统一解耦，同一电压等
级线路之间共母线，I、II系统线路之间共地，用平行双回线的方法得到统一解耦后的四回
线零序网络；
步骤3：将通过步骤2统一解耦后的两个不同电压等级输电系统即I、II系统的零序网络
进行统一归算，以地、两个系统的短路点这三点为节点，消去其他节点得到统一的I、II系统
的等效零序网络，以Y形式表示，其中I系统短路点节点处零序阻抗为Z0Ψ，II系统短路点节
点处零序阻抗为地节点处零序阻抗为Z0M，下标中的0代表零序；
步骤4：计算单相跨单相跨电压接地故障和不接地故障的边界条件为
代表短路点对地电压，其中发生接地故障时分别代表弱
电强磁系统下的I系统或II系统故障电流正、负、零序分量，则代表弱
电强磁系统下的I系统或II系统故障电压正、负、零序分量，其中下标表示I系统或II系
统；按照I、II系统的电动势正、负网络以及通过步骤3统一归算后的零序网络组合成统一的
复合序网络。
步骤5：在步骤4所得到的复合序网络图基础上按照以下公式进行弱电强磁混压同塔四
回线单相跨单相故障电流的计算；
接地故障时的故障电流为：
不接地故障时故障电流为其中公式中...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄少锋，刘欣，李厚源，魏会利，赵月，郑涛，贾科，申洪明，高洋，王浩，宋馥滦，蔡博，
申请(专利权)人：华北电力大学，北京四方继保自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11