一种基于停电容量最小的配电线路三级保护优化配置方法技术

一种基于停电容量最小的配电线路三级保护优化配置方法，针对配电线路只有主干线，配电线路有主干线和分支线，以及配电线路有主干线、分支线和次支线三种情况，分别建立三级保护配置方案对应的考虑线路故障概率的预期故障停电配变总容量计算公式。通过计算有限种保护配置方案的故障停电配变容量，分别给出具体的计算流程；最终找到配电线路停电容量最小对应的开关设置位置和数量，从而得到最优化的三级保护配置方案。附图为主干线第二、三级开关距离及配变分布。本发明专利技术方法，解决了配电线路三级保护最优化配置在原理、算法和计算流程等方面存在的问题，该方法可实现计算机软件编程，为配电线路三级保护配置的自动快速计算提供了可能。

An Optimal Configuration Method of Three-level Protection for Distribution Lines Based on Minimum Stop Capacitance

Based on the optimal allocation method of three-level protection for distribution lines with minimum outage capacitance, this paper establishes the corresponding calculation formulas for the total capacity of expected outage distribution transformer considering line failure probability in three cases: distribution lines with only trunk lines, distribution lines with trunk lines and branch lines, and distribution lines with trunk lines, branch lines and sub-branch lines. By calculating the fault outage distribution capacity of limited protection configuration schemes, the specific calculation process is given respectively. Finally, the optimal three-level protection configuration scheme is obtained by finding the location and number of switches corresponding to the smallest outage capacity of distribution lines. The drawings show the switching distances and distribution of the second and third stages of the main trunk line. The method of the invention solves the problems existing in the principle, algorithm and calculation process of the optimal configuration of three-level protection of distribution lines. The method can realize computer software programming, and provides the possibility for automatic and fast calculation of three-level protection configuration of distribution lines.

【技术实现步骤摘要】
一种基于停电容量最小的配电线路三级保护优化配置方法
本专利技术涉及一种基于停电容量最小的配电线路三级保护优化配置方法，属配电网保护

技术介绍
对于部分110kV变电站供电的10kV配电线路，在线路导线较长、线路阻抗较大的情况下，可以配置三级保护实现上下级保护的配合：变电站出线开关作为线路的第一级保护，第二级保护在阻抗大于某限值的地方设置，在第二级保护位置确定的基础上，第三级保护根据第二级保护处的阻抗大小，在第二级保护后侧阻抗大于另一限值的地方设置。第二、三级保护由线路上的柱上开关或环网柜开关充当。配置三级保护的线路，第三级保护后侧的故障仅跳开对应的第三级开关，第二级保护与第三级保护之间的线路发生故障，仅跳开对应的第二级开关，只有第一、二级保护之间的线路故障，才由出线开关跳闸，实现故障(特别是后侧故障)的分区隔离，缩小故障停电范围。由于配电线路一般具有分支和次支线，根据其分支结构特点，第二、三级保护均可能有多个，因此，若某位置的阻抗等于要求的阻抗限值，则该位置后侧的任意位置均可设置第二级开关，第二级开关位置不同，对应的定值也不同；对于每一个第二级保护设置的位置，在阻抗值大于第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于停电容量最小的配电线路三级保护优化配置方法，其特征在于，所述方法针对配电线路只有主干线，配电线路有主干线和分支线，以及配电线路有主干线、分支线和次支线三种情况；分别建立三级保护配置方案对应的考虑线路故障概率的预期故障停电配变总容量计算公式；通过计算有限种保护配置方案的故障停电配变容量，分别给出具体的计算流程；最终找到配电线路停电容量最小对应的开关设置位置和数量，从而得到最优化的三级保护配置方案。

【技术特征摘要】
1.一种基于停电容量最小的配电线路三级保护优化配置方法，其特征在于，所述方法针对配电线路只有主干线，配电线路有主干线和分支线，以及配电线路有主干线、分支线和次支线三种情况；分别建立三级保护配置方案对应的考虑线路故障概率的预期故障停电配变总容量计算公式；通过计算有限种保护配置方案的故障停电配变容量，分别给出具体的计算流程；最终找到配电线路停电容量最小对应的开关设置位置和数量，从而得到最优化的三级保护配置方案。2.根据权利要求1所述的一种基于停电容量最小的配电线路三级保护优化配置方法，其特征在于，所述配电线路只有主干线的预期故障停电配变总容量Q为：式中，λZ为主干线单位长度故障概率；LZ为配电线路主干线长度；LK2Z为主干线第二级开关位置与主干线始端距离；LK3Z为主干线第三级开关位置与主干线始端距离；Sj为第j个配变的容量；lj为第j个配变所接位置距主干线始端的距离；为配电线路上所有配变总容量；为主干线第二级开关至主干线末端之间的配变总容量；为主干线第三级开关至主干线末端之间的配变总容量；第二级、三级开关将配电线路分为三段，配电线路上所有配变总容量等于各段线路所接配变之和，即，式中，为配电线路上所有配变总容量；为主干线始端至主干线第二级开关之间的配变总容量；为主干线第二级开关至主干线第三级开关之间的配变总容量；为主干线第三级开关至主干线末端之间的配变总容量；因此Q式可以变换为：3.根据权利要求2所述的一种基于停电容量最小的配电线路三级保护优化配置方法，其特征在于，所述配电线路只有主干线的预期故障停电配变总容量的选择算法流程如下：(1)求得第二级开关设置处的大方式下的最小阻抗Z2min及对应的最小距离LK2Zmin，以及第三级开关设置处的大方式下的最小阻抗Z3min及对应的最小距离LK3Zmin；(2)判断LK3Zmin是否在长度范围(0,0.8LZ)之内，判断方法是以LK3Zmin与该范围的上限值0.8LZ比较，若LK3Zmin＞0.8LZ，说明该线路不能配置三级保护，进入其他流程处理；若LK3Zmin≤0.8LZ，说明该线路可以配置三级保护；(3)令第二级开关后侧配变编号j＝1，第三级开关后侧配变编号k＝1；(4)令L2＝LK2Zmin，L3＝LK3Zmin；(5)判断L3是否在长度范围(0,0.8LZ)之内，若L3＞0.8LZ，说明已完成遍历第二级开关固定位于L2时第三级开关在所有可能配变位置的情况，此时，进入步骤(8)变动第二级开关固定的位置；若L3≤0.8LZ，说明第三级开关位于L3可以配置三级保护，此时令主干线第二级开关位置与主干线始端距离为L2，即LK2Z＝L2，第三级开关位置与主干线始端距离为L3，即LK3Z＝L3；(6)根据Q式计算LK2Z、LK3Z对应的预期故障停电配变总容量Q(LK2Z,LK3Z)；若Qbest为初始值或Q(LK2Z,LK3Z)＜Qbest，则将最小预期故障停电配变总容量Qbest赋值为Q(LK2Z,LK3Z)，对应的第二级开关最优化位置(LK2Zbest,LK3Zbest)赋值为(LK2Z,LK3Z)；(7)固定第二级开关位置设置于LK2Z处，找到LK3Z后侧的第j个配变，令中间量L3等于该配变位置距主干线始端的距离lj，即L3＝lj，同时计数量j加1，再进入步骤(5)，循环遍历所有符合条件的配变位置；(8)变动第二级开关位置，找到LK2Z后侧的第k个配变，更新第二级开关最小距离LK2Zmin为该配变位置距主干线始端的距离lk，即令LK2Zmin＝lk，判断LK2Zmin是否在长度范围(0,0.8LZ)之内，若LK2Zmin＞0.8LZ，说明所有遍历已完成，进入步骤(9)输出最终优化计算的结果；若LK2Zmin≤0.8LZ，说明线路保护配置有进一步优化的可能，重新计算得到第三级开关最小距离LK3Zmin，判断LK3Zmin是否在长度范围(0,0.8LZ)之内，若LK3Zmin＞0.8LZ，说明三级保护配置所有遍历已完成，进入步骤(9)输出最终优化计算的结果，若LK3Zmin≤0.8LZ，说明存在未计算的情况，同时计数量k加1，计数量j重新赋值为1，再进入步骤(4)，循环遍历计算；(9)经过以上流程计算，最终得到最小预期故障停电配变总容量Qbest及其对应的第二级开关最优化位置(LK2Zbest,LK3Zbest)，输出计算结果。4.根据权利要求1所述的一种基于停电容量最小的配电线路三级保护优化配置方法，其特征在于，所述配电线路有主干线和分支线的预期故障停电配变总容量Q(LK2Fi,LK3Fi,LK2Zi,LK3Z)如下：式中，为整条配电线路所有配变的前端概率停电容量，其计算公式为其中，S总为整条配电线路的所有配变容量之和；LFi为各分支线的长度；λFi为各分支线单位长度故障概率；LK2Fi为K2Fi位置与所在分支线始端距离，K2Fi为某分支线上的第二级开关；其他各参数意义如前所述；为第二级开关故障概率停电配变容量，其计算公式为：其中，SZB为主干线第二级开关至末端之间的所有配变容量之和；Sm3为第三类分支线上所有配变容量之和；Sm42为第四类第2种分支线上所有配变容量之和；Sm43为第四类第3种分支线上所有配变容量之和；SFiB为i分支线第二级开关至末端之间的所有配变容量之和；其他各参数意义如前所述；为第三级开关故障概率停电配变容量，其计算公式为：其中，SZC为主干线第三级开关至末端之间的所有配变容量之和；Sm43为第四类第3种分支线上所有配变容量之和；SFiC为i分支线第三级开关至末端之间的所有配变容量之和，其他各参数意义如前所述。5.根据权利要求4所述的一种基于停电容量最小的配电线路三级保护优化配置方法，其特征在于，所述配电线路有主干线和分支线时，预期故障停电配变总容量的选择算法流程如下：(1)获取线路信息，并根据线路信息计算主干线、分支线对应的有效末端的从始端至末端0.8lm的阻抗范围(Zmi0，Zmi)；求得第二级开关设置处的最小阻抗Z2min；第三级开关设置处的最小阻抗Z3min；(2)判断是否存在某阻抗范围满足Z3min∈(Zmi0,Zmi)，若不存在，说明该线路不能配置三级保护，进入其他流程处理；若存在，说明该线路可以配置三级保护，确定可以设置三级开关的导线；计算各三级开关设置位置距离主干线始端的长度LK3Zmin、LK3Fimin，同时判断Z2min∈(Zmi0,Zmi)，计算各两级开关设置位置距离主干线始端的长度LK2Zmin、LK2Fimin；(3)令(4)判断的各元素是否均超出对应线路最大范围0.8lmi，若中不存在小于0.8lmi的元素，说明已完成遍历第二级开关固定位于时第三级开关在所有可能配变位置的情况；此时，进入步骤(7)，变动第二级开关固定的位置；若中存在小于0.8lmi的元素，说明第三级开关位于可以配置三级保护，则更新删除其中大于0.8lmi的元素，保留小于0.8lmi的元素，此时令各第二级开关位置取的各元素，即各第三级开关位置取的各元素，即(5)根据开关位置预设位置，对各导线进行分类后根据Q(LK2Fi,LK3Fi,LK2Zi,LK3Z)式计算对应的预期故障停电配变总容量Q(LK2Fi,LK3Fi,LK2Zi,LK3Z)；若Qbest为初始值或Q(LK2Fi,LK3Fi,LK2Zi,LK3Z)＜Qbest，则将最小预期故障停电配变总容量Qbest赋值为Q(LK2Fi,LK3Fi,LK2Zi,LK3Z)，对应的第二级开关最优化位置赋值为(6)固定第二级开关位置设置于处，找到各元素对应的各线路位置后第1个配变，求算各配变的阻抗；取其中的最小阻抗，求算该阻抗对应的各线路的位置距离主干线始端的距离，记为令中间量再进入步骤(5)，循环遍历所有符合条件的配变位置；(7)变动第二级开关位置，找到各元素对应的各线路位置后第1个配变处的阻抗，取其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭亮，安义，徐在德，邓才波，李升健，
申请(专利权)人：国网江西省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，南昌科晨电力试验研究有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36