[發明專利]配電線路保護方案對供電可靠性影響程度的評估方法

有效

• 申請號: 201810083543.2
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108347050B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 郭亮;范瑞祥;王華云;李升健;鄭蜀江;安義;鄧才波;劉蓓;陳琛
• 申請（專利權）人: 國網江西省電力有限公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 姚伯川

1.一種配電線路保護方案對供電可靠性影響程度的評估方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)將線路的導線長度和各配變位置進行分段編碼存儲；

(2)根據配電線路保護配置方案，求算各級開關保護對應線路部分的總長度及總接帶配變容量；

(3)根據保護配置方案的動作時序，求算各方案的可靠性影響評估指標；

(4)比較各方案的指標，指標值最小的方案為最優；

所述線路分段編碼方法如下：

a、以線路上每個接線點作為元素，對每個接點進行命名和賦值；

b、接點命名方法是：將線路分為三類，主線、支線和次支線；每個存在導線接續的點均為接點，主線選取方式不受限制，可根據線路實際較為自由地選取；主線確定之后，接于主線上的接點的為分支線；接于分支線上接點的為次支線；

主線上所有接線點都設為主線接點，命名為：H₁,H₂,…,H_i,…，

其中i為從變電站開始計數到第i個接點；

接于主線第i個接點的支線接點命名為：H_iF₁,H_iF₂,…,H_iF_j,…，

其中j為該支線從主線分出開始計數到第j個接點；

接于主線第i個接點支線的第j個接點的次支線接點命名為：

H_iF_jC₁,H_iF_jC₂,…,H_iF_jC_k,…，

其中，k為該次支線從支線分出開始計數到第k個節點；

c、接點的賦值方法是，主線接點H_i賦值表示為：

H_i＝[l_i,λ_i,S_i,n_i]

式中，l_i為接點H_i賦值的導線長度元素，表示接點H_i與前一接點H_i-1之間導線的長度；λ_i為接點H_i賦值的導線長度元素，表示該段導線類型發生故障的概率，可取典型統計值；S_i為接點H_i賦值的配變容量之和元素，表示直接接于接點H_i，且導線長度小于100m的配變容量之和；n_i為接于接點H_i的長度大于100m的分支線的數量；

支線接點H_iF_j賦值表示為：

H_iF_j＝[l_ij,λ_ij,S_ij,n_ij]

式中，l_ij為接點H_iF_j與前一接點H_iF_j-1之間導線的長度，λ_ij為該段導線類型發生故障的概率，可取典型統計值；S_ij為直接接于接點H_iF_j，且導線長度小于100m的配變容量之和；n_ij為接于接點H_iF_j的長度大于100m的分支線的數量；

次支線接點H_iF_jC_k賦值表示為：

H_iF_jC_k＝[l_ijk,λ_ijk,S_ijk,n_ijk]

式中，l_ijk為接點H_iF_jC_k與前一接點H_iF_jC_k-1之間導線的長度；λ_ijk為該段導線類型發生故障的概率，可取典型統計值；S_ijk為直接接于接點H_iF_jC_k，且導線長度小于100m的配變容量之和；n_ijk為接于接點H_iF_jC_k的長度大于100m的分支線的數量；

所述各級開關保護對應線路部分的總長度及總接帶配變容量包括第一級、第二級和第三級；

第一級開關對應的線路部分概率總長度λL_I的計算方法如下：

式中，R為主線上第二級開關所在位置對應的接點號，R-1為主線上第二級開關所在位置對應的接點前一接點序號；若分支線上有第二級開關，則該分支線的累加終點為二級開關的位置所在接點前一接點序號S-1，若分支線上沒有第二級開關，則累加終點為分支線最大接點號N₂；若次支線上有第二級開關，則該次支線的累加終點為二級開關的位置所在接點前一接點序號T-1，若次支線上沒有第二級開關，則累加終點為該次支線最大接點號N₃；

ΔλL_I為故障概率總長度的調整值，該值與第二級開關在接點處的設置方式有關，如果第二級開關設置在對應導線接點前端，則：

ΔλL_I＝0

如果第二級開關設置在對應導線接點后端，則：

ΔλL_I＝λ_Rl_R+λ_XSl_XS+λ_YZTl_YZT

式中，l_R、l_XS、l_YZT和λ_R、λ_XS、λ_YZT分別為接點H_R、接點H_XF_S、接點H_YF_ZC_T賦值的導線長度元素和故障概率元素；

第一級開關對應的接帶配變總容量S_I的計算方法如下：

式中，R為主線上第二級開關所在位置對應的接點號；若分支線上有第二級開關，則該分支線的累加終點為二級開關的位置所在接點前一接點序號S-1，若分支線上沒有第二級開關，則累加終點為分支線最大接點號N₂；若次支線上有第二級開關，則該次支線的累加終點為二級開關的位置所在接點前一接點序號T-1，若次支線上沒有第二級開關，則累加終點為該次支線最大接點號N₃；

ΔS_I為總長度的調整值，該值與第二級開關在接點處的設置方式有關，如果第二級開關設置在對應導線接點前端，則：ΔS_I＝0；

如果第二級開關設置在對應導線接點后端，則：ΔS_I＝S_R+S_XS+S_YZT；

式中，S_R、S_XS、S_YZT分別為接點H_R、接點H_XF_S、接點H_YF_ZC_T賦值的配變容量和元素；

第二級開關對應的線路部分概率總長度λL_I的計算方法如下：

設主線、支線、次支線上第二級開關的位置所在接點序號分別為接點H_R、接點H_XF_S、接點H_YF_ZC_T，即第二級開關所在各類導線的接點序號分別為R、S、T，主線、支線、次支線的最大接點序號分別記為N₁、N₂、N₃；

第二級開關有兩種情況：下游設置了第三級開關和下游未設置第三級開關；

下游沒有第三級開關的第二級開關：

這種第二級開關對應的線路部分故障概率總長度指某第二級開關至末端之間的10kV導線長度與故障概率積累加值，總接帶配變容量指某第二級開關至末端之間的所有配變總容量；

設這種第二級開關的數目為p，則該種第二級開關對應的故障概率總長度λL_IIa，其中a＝1,2,…,p；配變總容量S_IIa計算方法如下：

主線上的二級開關：

支線上的二級開關：

式中，l_i為接點H_i賦值的導線長度元素，l_Xj為接點H_XF_j賦值的導線長度元素，l_Xjk為接點H_XF_jC_k賦值的導線長度元素；λ_i為接點H_i賦值的故障概率元素，λ_Xj為接點H_XF_j賦值的故障概率元素，λ_Xjk為接點H_XF_jC_k賦值的故障概率元素；S_i為接點H_i賦值的配變容量之和元素，S_Xj為接點H_XF_j賦值的配變容量之和元素，S_Xjk為接點H_XF_jC_k賦值的配變容量之和元素；

次支線上的二級開關

式中，l_YZk、λ_YZk、S_YZk分別為次支線接點H_YF_ZC_k賦值的導線長度元素、故障概率元素和配變容量之和元素；

以上三式中，ΔλL_IIa、ΔS_IIa分別為第a個第二級開關對應故障概率總長度的調整值和配變總容量的調整值；這兩個值與第三級開關在接點處的設置方式有關，如果第二級開關設置在對應導線接點前端，則，

ΔλL_IIa＝0

ΔS_IIa＝0

如果第二級開關設置在對應導線接點后端，則分三種不同情形如下：

若在主干線接點H_R后端，ΔλL_IIa＝λ_Rl_R，ΔS_IIa＝S_R；

若在分支線接點H_XF_S后端，ΔλL_IIa＝λ_XSl_XS，ΔS_IIa＝S_XS；

若在次支線接點H_YF_ZC_T后端，ΔλL_IIa＝λ_YZTl_YZT，ΔS_IIa＝S_YZT；

式中，l_R、l_XS、l_YZT，λ_R、λ_XS、λ_YZT和S_R、S_XS、S_YZT別為接點H_R、接點H_XF_S、接點H_YF_ZC_T賦值的導線長度元素、故障概率元素及配變容量之和元素；

下游設置第三級開關的第二級開關：

這種第二級開關對應的線路部分故障概率總長度指第二級和該第二級開關下游所有第三級開關之間的10kV導線長度與故障概率積累加值，總接帶配變容量指第二級和所有第三級開關之間的所有配變總容量；各參數符號定義如前，并假設主線、支線、次支線上第三級開關的位置所在接點序號分別為接點H_U、接點H_XF_V、接點H_YF_ZC_W，即第三級開關所在各類導線的接點序號分別為U、V、W，主線、支線、次支線的最大接點序號分別記為N₁、N₂、N₃；設這種第二級開關的數目為q，則該種第二級開關對應的故障概率總長度λL_IIb，其中b＝1,2,…,q；配變總容量S_IIb計算方法如下：

主線上的二級開關：

支線上的二級開關

式中，U-1、V-1、W-1分別為第三級開關所在各類導線的接點序號U、V、W的前一接點序號；R+1、S+1、T+1分別為第二級開關所在各類導線的接點序號分別為R、S、T的后一接點序號；l_i為接點H_i賦值的導線長度元素，l_Xj為接點H_XF_j賦值的導線長度元素，l_Xjk為接點H_XF_jC_k賦值的導線長度元素；S_i為接點H_i賦值的配變容量之和元素，S_Xj為接點H_XF_j賦值的配變容量之和元素，S_Xjk為接點H_XF_jC_k賦值的配變容量之和元素；

次支線上的二級開關

式中，l_YZk為次支線接點H_YF_ZC_k賦值的導線長度元素；λ_YZk次支線接點H_YF_ZC_k賦值的故障概率元素；S_YZk為次支線接點H_YF_ZC_k賦值的配變容量之和元素；

以上三式中，ΔλL_IIb1、ΔS_IIb1分別為第b個第二級開關對應故障概率總長度的第一部分調整值和配變總容量的第一部分調整值；這兩個值與第二級開關在接點處的設置方式有關；如果第二級開關設置在對應導線接點前端，則分如下三種不同情形：

若在主干線接點H_R前端，ΔλL_IIb1＝λ_Rl_R，ΔS_IIb1＝S_R；

若在分支線接點H_XF_S前端，ΔλL_IIb1＝λ_XSl_XS，ΔS_IIb1＝S_XS；

若在次支線接點H_YF_ZC_T前端，ΔλL_IIb1＝λ_YZTl_YZT，ΔS_IIb1＝S_YZT；

如果第二級開關設置在對應導線接點后端，則，

ΔλL_IIb1＝0

ΔS_IIb1＝0

其中，l_R、l_XS、l_YZT，λ_R、λ_XS、λ_YZT和S_R、S_XS、S_YZT別為接點H_R、接點H_XF_S、接點H_YF_ZC_T賦值的導線長度元素、故障概率元素及配變容量之和元素；

而ΔλL_IIb2、ΔS_IIb2分別為第b個第二級開關對應故障概率總長度的第二部分調整值和配變總容量的第二部分調整值；這兩個值與第三級開關在接點處的設置方式有關，如果第三級開關設置在對應導線接點前端，則，

ΔλL_IIb2＝0

ΔS_IIb2＝0

如果第三級開關設置在對應導線接點后端，則，

ΔλL_IIb2＝λ_Ul_U，或λ_XVl_XV，或λ_YZWl_YZW

ΔS_IIb2＝S_U，或S_XV，或S_YZW

式中，l_U、l_XV、l_YZW，λ_U、λ_XV、λ_YZW和S_U、S_XV、S_YZW分別為接點H_U、接點H_XF_V、接點H_YF_ZC_W賦值的導線長度元素、故障概率元素和配變容量之和元素；

所述第三級開關保護對應線路部分的故障概率總長度及總接帶配變容量方法如下：

第三級開關對應的線路部分故障概率總長度指第三級開關至線路末端之間的10kV導線長度與故障概率之積累加值，總接帶配變容量指第三級開關至線路末端之間所有配變總容量；如前所述，設主線、支線、次支線上第三級開關的位置所在接點分別為接點H_U、接點H_XF_V、接點H_YF_ZC_W，即第三級開關所在各類導線的接點序號分別為U、V、W，主線、支線、次支線的最大接點序號分別記為N₁、N₂、N₃；設第三級開關的數目與第二類第二級開關數目相同，均為q，則該種第三級開關對應的故障概率總長度為λL_IIIb，其中，a＝1,2,…,q；配變總容量S_IIIb計算方法為：

主線上的三級開關：

支線上的三級開關

式中，l_i為接點H_i賦值的導線長度元素，l_Xj為接點H_XF_j賦值的導線長度元素，l_Xjk為接點H_XF_jC_k賦值的導線長度元素；λ_i為接點H_i賦值的故障概率元素、λ_Xj為接點H_XF_j賦值的故障概率元素，λ_Xjk為接點H_XF_jC_k賦值的故障概率元素；S_i為接點H_i賦值的配變容量之和元素；S_Xj為接點H_XF_j賦值的配變容量之和元素，S_Xjk為接點H_XF_jC_k賦值的配變容量之和元素；

次支線上的三級開關

式中，l_YZk為次支線接點H_YF_ZC_k賦值的導線長度元素；λ_YZk為次支線接點H_YF_ZC_k賦值的故障概率元素；S_YZk為次支線接點H_YF_ZC_k賦值的配變容量之和元素；

以上三式中，ΔλL_IIIb、ΔS_IIIb分別為第b個第三級開關對應故障概率總長度的調整值和配變總容量的調整值；這兩個值與第三級開關在接點處的設置方式有關，如果第三級開關設置在對應導線接點前端，則分如下三種不同情形：

若在主干線接點H_U前端，ΔλL_IIIb＝λ_Ul_U，ΔS_IIIb＝S_U；

若在分支線接點H_XF_V前端，ΔλL_IIIb＝λ_XVl_XV，ΔS_IIIb＝S_XV；

若在次支線接點H_YF_ZC_W前端，ΔλL_IIIb＝λ_YZWl_YZW，ΔS_IIIb＝S_YZW；

如果第二級開關設置在對應導線接點后端，則，

ΔλL_IIIb＝0

ΔS_IIIb＝0

式中，l_U、l_XV、l_YZW，λ_U、λ_XV、λ_YZW和S_U、S_XV、S_YZW分別為接點H_U、接點H_XF_V、接點H_YF_ZC_W賦值的導線長度元素、故障概率元素和配變容量之和元素；

所述保護配置方案的可靠性影響評估指標計算如下：

由于故障停電時間決定于運維水平，因此對于某一條線路而言，計算時假定線路故障時停電時間相同；為了比較各類保護方案的優劣情況，根據以上計算得到的各級保護開關對應的導線長度和配變總容量等數據，可以計算可靠性評估指標Η，方法如下：

Η＝ω₁+ω₂+ω₃

式中，ω₁、ω₂、ω₃分別為第一、二、三級保護對應的可靠性評估指標，它們的計算方法如下：

式中各參數與前述一致，即λL_I、S_I分別為即第一級開關對應的線路部分概率總長度和接帶配變總容量；p為下游沒有第三級開關的第二級開關的數目，S_IIa為任一開關對應的配變總容量；q為下游設置第三級開關的第二級開關的數目，S_IIb為任一第二級開關對應的配變總容量，S_IIIb任一該第三級開關對應的配變總容量。