本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體地涉及為電力系統(tǒng)中串補(bǔ)線路上發(fā)生故障時(shí)系統(tǒng)出現(xiàn)異常的一種評(píng)估手段，是一種通過(guò)理論分析結(jié)合離線輔助計(jì)算串補(bǔ)線路故障發(fā)生電壓反相時(shí)，對(duì)相鄰多級(jí)線路距離i段保護(hù)影響范圍的評(píng)估方法。

背景技術(shù)：

目前電網(wǎng)西電東送容量大，送電距離長(zhǎng)，線路回?cái)?shù)較多，為了充分發(fā)揮交流通道的送電能力，確保西電東送目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，在西電東送交流主通道上大量使用了串聯(lián)補(bǔ)償電容(簡(jiǎn)稱串補(bǔ)裝置)設(shè)備。

在輸電線路增加串補(bǔ)裝置之后，由于串補(bǔ)裝置電容呈負(fù)阻抗外特性，破壞了輸電線路阻抗的均勻性，給繼電保護(hù)帶來(lái)了重大影響，繼電保護(hù)性能與串補(bǔ)安裝位置以及不同的串補(bǔ)度(指串補(bǔ)阻抗值與全線路阻抗的比值，本發(fā)明主要針對(duì)欠補(bǔ)償串補(bǔ)線路進(jìn)行電壓反相影響范圍特征判別)均有直接的關(guān)系，會(huì)面臨“電壓反相”和“電流反相”的問(wèn)題。隨著電力系統(tǒng)的不斷擴(kuò)容和延伸，對(duì)含串補(bǔ)裝置的相鄰i級(jí)、多級(jí)線路繼電保護(hù)產(chǎn)生了一些新的問(wèn)題，譬如當(dāng)串補(bǔ)裝置安裝于線路首端時(shí)，串補(bǔ)裝置阻抗值若大于故障點(diǎn)到靠近串補(bǔ)裝置保護(hù)安裝處阻抗且小于串補(bǔ)裝置背后系統(tǒng)等值阻抗，就會(huì)面臨“電壓反相”問(wèn)題，串補(bǔ)線路故障后保護(hù)安裝處發(fā)生電壓反相，對(duì)串補(bǔ)相鄰i級(jí)線路、多級(jí)線路的距離i段保護(hù)造成影響、各級(jí)線路距離i段保護(hù)是否投退給串補(bǔ)工程設(shè)計(jì)人員、串補(bǔ)工程投運(yùn)后繼電保護(hù)人員定值整定、多級(jí)線路保護(hù)的選型帶來(lái)諸多困擾，給電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、正常運(yùn)行提出更高的技術(shù)要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要針對(duì)安裝有串補(bǔ)裝置的相鄰線路當(dāng)串補(bǔ)線路發(fā)生故障時(shí)評(píng)估相鄰線路電壓反相問(wèn)題時(shí)進(jìn)而確定距離i段保護(hù)的影響范圍以及功能是否投入提出的一種理論分析方法。此方法的應(yīng)用可以有效的指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員在線路新建、設(shè)計(jì)規(guī)劃階段確定串補(bǔ)電容的可靠安裝位置，指導(dǎo)繼電保護(hù)整定人員對(duì)相鄰i級(jí)或者多級(jí)線路保護(hù)距離i段保護(hù)功能投退作出有效評(píng)估，在電網(wǎng)架構(gòu)規(guī)劃方面來(lái)進(jìn)一步避免以后線路故障給繼電保護(hù)帶來(lái)的特殊問(wèn)題，進(jìn)而使輸電線路發(fā)生故障時(shí)進(jìn)一步提升電網(wǎng)的穩(wěn)定性、可靠性。

為更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，首先介紹本發(fā)明中的以下技術(shù)術(shù)語(yǔ)：

本線路：本線路也稱串補(bǔ)線路，是串補(bǔ)裝置所安裝的輸電線路，串補(bǔ)裝置安裝于靠近母線側(cè)位置本線路的首端；

相鄰i級(jí)線路：與本線路首端相鄰?fù)妷旱燃?jí)的輸電線路(可包括多回線路)，位于串補(bǔ)裝置背后系統(tǒng)；

相鄰ii級(jí)線路：與相鄰i級(jí)線路首端相鄰?fù)妷旱燃?jí)的上級(jí)線路；

相鄰多級(jí)線路：包括相鄰i級(jí)線路、相鄰ii級(jí)線路以及與相鄰ii級(jí)線路順次連接的各相鄰上級(jí)相鄰在內(nèi)，統(tǒng)稱為相鄰多級(jí)線路；

系統(tǒng)電源：其中，相鄰多級(jí)線路中最上級(jí)線路首端背后系統(tǒng)電源稱為相鄰多級(jí)線路背后系統(tǒng)電源；本線路未端背后系統(tǒng)等效電源稱為本線路未端背后系統(tǒng)電源；

線路保護(hù)：本線路、相鄰i級(jí)線路、相鄰多級(jí)線路保護(hù)均安裝在相應(yīng)線路的首端母線側(cè)；

首端位置：定義為串補(bǔ)安裝所靠近的母線側(cè)為本線路的首端，串補(bǔ)線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，相鄰i級(jí)、相鄰多級(jí)線路保護(hù)安裝處均判為正方向的位置定義為相鄰線的首端。各段母線：本線路首端母線即相鄰i級(jí)線路未端母線；相鄰i級(jí)線路首端母線即為相鄰ii級(jí)線路未端母線。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種評(píng)估串補(bǔ)線路故障對(duì)相鄰多級(jí)線路距離i段保護(hù)影響范圍的方法，串補(bǔ)裝置安裝于本線路即串補(bǔ)線路首端母線一側(cè)；其特征在于：

串補(bǔ)線路發(fā)生故障后，在串補(bǔ)電容發(fā)生最大電壓降時(shí)，分析本線路及相鄰多級(jí)線路母線側(cè)保護(hù)安裝處的電氣特征量，進(jìn)而確定串補(bǔ)線路故障對(duì)相鄰線路距離i段保護(hù)影響范圍，為繼保人員在距離i段保護(hù)功能整定時(shí)提供參考。

進(jìn)一步，在串補(bǔ)裝置串補(bǔ)電容發(fā)生最大壓降時(shí)，離線計(jì)算可獲得本線路首端母線側(cè)電壓以及各相鄰多級(jí)線路首端母線側(cè)保護(hù)安裝處電壓故障前后電壓，由故障前后電壓相位關(guān)系確定對(duì)應(yīng)線路距離保護(hù)i段受影響程度，進(jìn)而判斷是否退出距離保護(hù)i段。

一種評(píng)估串補(bǔ)線路故障對(duì)相鄰多級(jí)線路距離i段保護(hù)影響范圍的方法，其中，串補(bǔ)裝置安裝于串補(bǔ)線路即本線路首端母線一側(cè)，各相鄰多級(jí)線路為常規(guī)無(wú)串補(bǔ)線路，各段線路保護(hù)裝置均設(shè)置在該段相鄰多級(jí)線路首端位置；其特征在于，所述評(píng)估串補(bǔ)線路故障對(duì)相鄰多級(jí)線路距離i段保護(hù)影響范圍的方法包括以下步驟：

步驟1：本線路發(fā)生故障時(shí)，確定本線路首端母線側(cè)保護(hù)安裝處是否存在電壓反相特征，當(dāng)本線路首端母線側(cè)保護(hù)安裝處會(huì)發(fā)生電壓反相時(shí)，轉(zhuǎn)入步驟2，否則，認(rèn)為本線路母線側(cè)保護(hù)安裝處電壓反相不會(huì)發(fā)生，評(píng)估步驟結(jié)束；

步驟2：在串補(bǔ)裝置串補(bǔ)電容上出現(xiàn)最大電壓降uc時(shí)，離線計(jì)算獲得相鄰i級(jí)線路首端母線側(cè)保護(hù)安裝處故障前、后的電壓，當(dāng)存在故障后電壓超前故障前電壓大于90度時(shí)，判斷相鄰i級(jí)線路首端母線側(cè)保護(hù)安裝處存在電壓反相特征，此時(shí)相鄰i級(jí)線路首端保護(hù)的距離i段受串補(bǔ)線路故障的影響，需退出距離i段保護(hù)，然后進(jìn)入步驟3評(píng)價(jià)對(duì)相鄰ii級(jí)線路距離i段保護(hù)影響；否則認(rèn)為相鄰i級(jí)線路首端母線側(cè)保護(hù)安裝處無(wú)電壓反相特征時(shí)，相鄰i級(jí)線路首端保護(hù)的距離i段保護(hù)可正常投入，評(píng)估步驟結(jié)束；

步驟3：在串補(bǔ)裝置串補(bǔ)電容上出現(xiàn)最大壓降uc時(shí)，離線計(jì)算獲得相鄰ii級(jí)線路首端母線側(cè)保護(hù)安裝處故障前、后的電壓，當(dāng)存在故障后電壓超前故障前電壓大于90度時(shí)，判斷相鄰ii級(jí)線路首端母線側(cè)保護(hù)安裝處存在電壓反相特征，此時(shí)相鄰ii級(jí)線路首端保護(hù)的距離i段受串補(bǔ)線路故障的影響，需退出距離i段保護(hù)，然后轉(zhuǎn)入步驟4評(píng)價(jià)對(duì)更上一級(jí)的相鄰多級(jí)線路距離i段保護(hù)影響；否則認(rèn)為相鄰ii級(jí)線路首端母線側(cè)保護(hù)安裝處無(wú)電壓反相特征時(shí)，相鄰ii級(jí)線路首端保護(hù)的距離i段保護(hù)可正常投入，評(píng)估步驟結(jié)束；

步驟4：按照步驟2和3的方式，順次對(duì)更上一級(jí)的所有相鄰多級(jí)線路進(jìn)行判斷，直到在串補(bǔ)裝置串補(bǔ)電容上出現(xiàn)最大壓降uc時(shí)，離線計(jì)算獲得相鄰n級(jí)線路即最上一級(jí)的相鄰多級(jí)線路首端母線側(cè)保護(hù)安裝處故障前、后的電壓，當(dāng)存在故障后電壓超前故障前電壓大于90度時(shí)，該相鄰n級(jí)線路首端母線側(cè)保護(hù)安裝處存在電壓反相特征，此時(shí)相鄰n級(jí)線路首端保護(hù)的距離i段受串補(bǔ)線路故障的影響，需退出距離i段保護(hù)，；否則該相鄰n級(jí)線路首端母線側(cè)保護(hù)安裝處無(wú)電壓反相特征時(shí)，相鄰n級(jí)線路首端保護(hù)的距離i段保護(hù)可正常投入，評(píng)估步驟結(jié)束；其中，n為整數(shù)且大于2。

本發(fā)明進(jìn)一步包括以下優(yōu)選方案：

在步驟1中，當(dāng)串補(bǔ)裝置電抗值大于故障點(diǎn)到串補(bǔ)裝置安裝處線路電抗值且小于串補(bǔ)裝置背后系統(tǒng)等值電抗時(shí)，則認(rèn)為本線路首端母線側(cè)保護(hù)安裝處會(huì)發(fā)生電壓反相。

在步驟1中，所述串補(bǔ)裝置背后系統(tǒng)等值電抗等于故障點(diǎn)到串補(bǔ)裝置安裝處電抗xqf1、所有相鄰多級(jí)線路的線路電抗值xmk以及相鄰多級(jí)線路背后系統(tǒng)電源阻抗所對(duì)應(yīng)電抗值xs1之和。

在步驟4中，n＝3，即最上一級(jí)相鄰多級(jí)線路為相鄰iii級(jí)線路。

本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明針對(duì)安裝有串補(bǔ)裝置的輸電線路在串補(bǔ)線路發(fā)生故障時(shí)靠近串補(bǔ)側(cè)保護(hù)安裝處發(fā)生電壓反相后對(duì)相鄰線路距離i段保護(hù)影響范圍作出的一種判斷方法。此方法對(duì)新建或擴(kuò)建串補(bǔ)線路工程在設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、定值整定階段提供一種便捷的評(píng)估方法，通過(guò)預(yù)先對(duì)輸電系統(tǒng)的分析可以盡早的消除或避免含有串補(bǔ)裝置的線路因電壓反相問(wèn)題使系統(tǒng)在故障時(shí)對(duì)線路保護(hù)動(dòng)作產(chǎn)生諸多不利因素，針對(duì)存在的問(wèn)題選擇相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施來(lái)進(jìn)一步提升電網(wǎng)的穩(wěn)定性、可靠性以及安全性。

附圖說(shuō)明

圖1為典型串補(bǔ)線路安裝示意圖；

圖2為串補(bǔ)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為典型串補(bǔ)系統(tǒng)模型示意圖；

圖4為本發(fā)明公開(kāi)的串補(bǔ)線路故障對(duì)相鄰線路距離i段保護(hù)的影響評(píng)估方法流程圖。

各附圖標(biāo)記的含義如下：s1為相鄰多級(jí)線路首端背后系統(tǒng)電源；s2為本線路未端背后系統(tǒng)電源；保護(hù)1為相鄰ii級(jí)線路保護(hù)；保護(hù)2為相鄰i級(jí)線路保護(hù)；保護(hù)3為安裝于本線路(串補(bǔ)線路的首端母線與串補(bǔ)裝置之間)的本線路保護(hù)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說(shuō)明書對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)介紹。

附圖3模型為例說(shuō)明串補(bǔ)線路故障對(duì)相鄰i級(jí)線路和相鄰ii級(jí)線路首端母線側(cè)保護(hù)安裝處的距離i段保護(hù)的影響范圍及退投原則加以說(shuō)明，更進(jìn)一步理解本次發(fā)明的主要內(nèi)容。

附圖1所示為安裝有單個(gè)串補(bǔ)裝置的輸電線路系統(tǒng)示意圖，線路kj兩側(cè)系統(tǒng)分別為ek、ej，在k側(cè)、j側(cè)靠近母線側(cè)分別安裝有線路保護(hù)1、線路保護(hù)2，串補(bǔ)裝置安裝在k側(cè)母線與首端線路出口處，f1為距串補(bǔ)裝置線路側(cè)出口處故障點(diǎn)。

附圖2給出了串補(bǔ)裝置安裝結(jié)構(gòu)示意圖，串補(bǔ)裝置包括串補(bǔ)電容xc、mov、間隙保護(hù)gap、旁路開(kāi)關(guān)breaker組成。

附圖3給出了本申請(qǐng)公開(kāi)的串補(bǔ)線路故障時(shí)相鄰線路受串補(bǔ)線路故障時(shí)對(duì)距離i段保護(hù)的影響分析典型串補(bǔ)系統(tǒng)模型示意圖。附圖4給出了串補(bǔ)線路故障對(duì)相鄰多級(jí)線路距離i段保護(hù)的影響評(píng)估方法流程圖。

其中，本線路kj為安裝有串補(bǔ)裝置線路，相鄰i級(jí)線路nk、相鄰ii級(jí)線路mn為無(wú)串補(bǔ)裝置的常規(guī)線路，l11…l1n線路為相鄰ii級(jí)線路首端母線其它出線，l21…l2n線路為相鄰i級(jí)線路首端母線其它出線，l31…l3n線路為串補(bǔ)本線路首端母線其它出線，圖3中，l2線路上n側(cè)保護(hù)2距離i段保護(hù)是否需要縮小范圍取決于k母線電壓是否有電壓反相問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，l2線路上n側(cè)保護(hù)2距離i段保護(hù)范圍需要縮短。根據(jù)串補(bǔ)線路發(fā)生電壓反相電氣特征，通過(guò)計(jì)算判斷本線路以及各相鄰多級(jí)線路首端母線側(cè)電壓是否為容性電壓確定該線路首端母線側(cè)距離i段保護(hù)是否投退，最終確定m側(cè)、n側(cè)保護(hù)的保護(hù)功能選型。

以l1線路m側(cè)保護(hù)為例來(lái)分析距離i段保護(hù)影響因素。

m側(cè)保護(hù)測(cè)量阻抗可以表示為：

由上公式可見(jiàn)：其中，z1表示串補(bǔ)線路故障時(shí)保護(hù)1處測(cè)得的故障電流i3，l1線路阻抗為zl1，m側(cè)母線所在保護(hù)1所測(cè)阻抗z1是否受串補(bǔ)電容影響主要在于n側(cè)母線所在保護(hù)2處是否會(huì)發(fā)生電壓反相。關(guān)鍵在于得到k側(cè)母線所在保護(hù)3處u11上電壓反相最嚴(yán)重時(shí)的電壓分量(即出現(xiàn)容性電壓最大的時(shí)候)。

本發(fā)明技術(shù)方案的具體步驟如下：

步驟(1)：確定本線路即串補(bǔ)kj線路發(fā)生故障時(shí)，靠近k母線側(cè)(即本線路首端母線)的保護(hù)3安裝處是否存在電壓反相特征，當(dāng)滿足xqf1<xc<xqf1+xmk+xs1條件時(shí)，則認(rèn)為母線保護(hù)3安裝處會(huì)發(fā)生電壓反相，本線路保護(hù)3的距離i段及連接在本線路首端母線上的各出線l31…l3n的線路保護(hù)距離i段均退出，然后轉(zhuǎn)入步驟(2)；否則，k母線保護(hù)安裝處電壓反相不會(huì)發(fā)生，評(píng)估步驟結(jié)束。

其中xqf1、xc、xmk、xs1分別代表串補(bǔ)裝置出口q至故障點(diǎn)f1之間的線路電抗、串補(bǔ)裝置容抗、所有相鄰多級(jí)線路即mk線路電抗、串補(bǔ)線路背后系統(tǒng)電源等效阻抗對(duì)應(yīng)的電抗分量。

步驟(2)：在串補(bǔ)裝置串補(bǔ)電容mov上出現(xiàn)的最大電壓降uc時(shí)，離線計(jì)算可獲得相鄰i級(jí)線路首端母線即n母線側(cè)線路保護(hù)2處故障前、故障后的電壓u4、u4′，當(dāng)存在故障后電壓u4超前故障前電壓u4′大于90度時(shí)，則判斷相鄰i級(jí)線路保護(hù)2安裝處存在電壓反相特征，此時(shí)保護(hù)2的距離i段功能就受串補(bǔ)線路故障的影響，安裝在該相鄰i級(jí)線路首端母線側(cè)的線路保護(hù)2及與該相鄰i級(jí)線路首端母線相連的各出線l21…l2n上的線路保護(hù)均退出距離i段保護(hù)功能，是否會(huì)繼續(xù)對(duì)相鄰ii級(jí)線路保護(hù)1造成影響，需轉(zhuǎn)入步驟3繼續(xù)評(píng)估，否則無(wú)電壓反相特征時(shí)，相鄰i級(jí)線路保護(hù)1的距離i段保護(hù)可正常投入，評(píng)估步驟結(jié)束。

步驟(3)：在串補(bǔ)裝置串補(bǔ)電容mov上出現(xiàn)的最大電壓降uc時(shí)，離線計(jì)算可獲得相鄰ii級(jí)線路首端母線即m母線側(cè)線路保護(hù)1故障前、故障后的電壓u3、u3′，當(dāng)存在故障后電壓u3超前故障前電壓u3′大于90度時(shí)，判斷相鄰ii級(jí)線路保護(hù)1安裝處存在電壓反相特征，此時(shí)保護(hù)1的距離i段功能就受串補(bǔ)線路故障的影響，安裝在該相鄰ii級(jí)線路首端母線側(cè)的線路保護(hù)1及與該相鄰ii級(jí)線路首端母線l11…l1n出線上的線路保護(hù)均退出距離i段保護(hù)功能，是否會(huì)繼續(xù)對(duì)相鄰多級(jí)(實(shí)際應(yīng)用到只需考慮到相鄰iii級(jí)線路即可)線路保護(hù)1造成影響，類似步驟(3)需進(jìn)一步繼續(xù)向上一級(jí)線路評(píng)估，否則無(wú)電壓反相特征時(shí)，相鄰ii級(jí)線路保護(hù)1的距離i段保護(hù)可正常投入，評(píng)估步驟結(jié)束；

步驟(4)：以此類推，同步驟2串補(bǔ)裝置串補(bǔ)電容上mov出現(xiàn)最大壓降uc時(shí)，離線計(jì)算可獲得相鄰n級(jí)(n最大取值為3)線路首端母線側(cè)保護(hù)安裝處故障前、后的電壓，當(dāng)存在故障后電壓超前故障前電壓大于90度時(shí)，相鄰n級(jí)線路首端母線側(cè)保護(hù)安裝處存在電壓反相特征，此時(shí)相鄰n級(jí)線路首端保護(hù)的距離i段就受串補(bǔ)線路故障的影響，需退出距離i段保護(hù)，需重復(fù)步驟4繼續(xù)評(píng)估相鄰n級(jí)線路的上一級(jí)線路，否則無(wú)電壓反相特征時(shí)，相鄰n級(jí)線路首端保護(hù)的距離i段保護(hù)可正常投入，評(píng)估步驟結(jié)束；

申請(qǐng)人結(jié)合說(shuō)明書附圖以及表格對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做了詳細(xì)的說(shuō)明與描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上實(shí)施例中各故障信息分?jǐn)?shù)值以及影響因素修正系數(shù)僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的發(fā)明思想下完全可能根據(jù)具體的發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)型號(hào)和實(shí)際工況對(duì)故障信息分?jǐn)?shù)值以及影響因素修正系數(shù)進(jìn)行合理的選擇或修改?？傊?，本申請(qǐng)?jiān)敱M的說(shuō)明只是為了幫助讀者更好地理解本發(fā)明精神，而并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，相反，任何基于本發(fā)明的發(fā)明精神所作的任何改進(jìn)或修飾都應(yīng)當(dāng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。