一種考慮概率分布的串補(bǔ)過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作定值的選取方法
【專(zhuān)利摘要】一種考慮概率分布的串補(bǔ)過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作定值的選取方法，包括：確定區(qū)外故障計(jì)算條件；確定串補(bǔ)區(qū)外故障發(fā)生概率；確定不同區(qū)外故障類(lèi)型下的串補(bǔ)MOV電流和MOV能耗的N個(gè)計(jì)算值；進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)，得到概率分布直方圖；確定區(qū)外故障時(shí)串補(bǔ)間隙動(dòng)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(guò)電壓保護(hù)定值，降低串補(bǔ)MOV能耗要求水平，提高串補(bǔ)經(jīng)濟(jì)性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種考慮概率分布的串補(bǔ)過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作定值的選取方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及串補(bǔ)過(guò)電壓保護(hù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種考慮概率分布的串補(bǔ)過(guò)電壓保護(hù) 動(dòng)作定值的選取方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)可W提高遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)傳輸容量、改善系統(tǒng)穩(wěn)定性，串補(bǔ)在電力 系統(tǒng)中有廣闊的應(yīng)用前景。目前串補(bǔ)廣泛采用"MOV-并聯(lián)間隙組合"保護(hù)作為串補(bǔ)裝置的過(guò) 電壓保護(hù)，MOV-并聯(lián)間隙組合過(guò)電壓保護(hù)策略為:發(fā)生區(qū)外故障時(shí)串補(bǔ)火花間隙和旁路開(kāi) 關(guān)不允許動(dòng)作，不允許旁路串補(bǔ);發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，允許旁路串補(bǔ)，當(dāng)串補(bǔ)MOV電流和能耗大 小達(dá)到整定值時(shí)，控制系統(tǒng)就發(fā)出火花間隙旁路觸發(fā)命令，同時(shí)命令旁路開(kāi)關(guān)合閩，將串補(bǔ) 和MOV旁路。其中：區(qū)內(nèi)故障：指發(fā)生在該串補(bǔ)所在線路兩側(cè)斷路器之間的故障。區(qū)外故障： 指發(fā)生在該串補(bǔ)所在線路兩側(cè)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(duì)不同區(qū)外故障工況進(jìn)行仿 真，得到不同區(qū)外故障下串補(bǔ)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(bǔ)過(guò)電壓保護(hù)的整定值。
[0004] 串補(bǔ)過(guò)電壓保護(hù)的整定值直接影響到串補(bǔ)MOV容量選擇。一般情況下，整定值越 高，對(duì)MOV容量要求就越大。上述整定值選取方法沒(méi)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(bǔ)MOV電流和能耗很高，但運(yùn)些工況出現(xiàn)的概率可能極低。W運(yùn) 些概率極低工況下計(jì)算出的串補(bǔ)MOV電流和能耗為基礎(chǔ)選擇整定值，會(huì)造成設(shè)計(jì)的MOV容量 較大，影響串補(bǔ)經(jīng)濟(jì)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種考慮概率分布的串補(bǔ)過(guò)電壓保護(hù)動(dòng) 作定值的選取方法，在確定串補(bǔ)過(guò)電壓保護(hù)整定值時(shí)，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(shí)刻及故障清除時(shí)刻等隨機(jī)因素，根據(jù)區(qū)外故障MOV能耗、電流等 分布特性確定過(guò)電壓保護(hù)定值，降低串補(bǔ)MOV能耗要求水平，提高串補(bǔ)經(jīng)濟(jì)性。
[0006] 實(shí)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(bǔ)過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)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(jì)算條件；
[0009] (2)確定串補(bǔ)區(qū)外故障發(fā)生概率；
[0010] (3)確定不同區(qū)外故障類(lèi)型下的串補(bǔ)MOV電流、MOV能耗的概率分布；
[0011] (4)進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)，得到概率分布直方圖；
[0012] (5)確定區(qū)外故障時(shí)串補(bǔ)間隙動(dòng)作旁路電容器的允許概率時(shí)；
[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(bǔ)線路的線路斷路器外作為故障點(diǎn)，設(shè)置線路兩 側(cè)斷路器外的故障點(diǎn)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(guó)范圍內(nèi)統(tǒng)計(jì)情況得到同電壓等級(jí)線路發(fā)生單相接 地瞬時(shí)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(shè)為Pl、P2、P3、 P4,單位為次/百公里.年；
[0017] (2-2)、與故障點(diǎn)A，B所在變電站直接連接的、與串補(bǔ)所在線路相同電壓等級(jí)的線 路總長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)A，LB，計(jì)算各故障點(diǎn)發(fā)生不同故障的概率Pxn:Pxn = LxXPn，n代表故障類(lèi)型， Pn表示第n種故障發(fā)生的概率，X為任一故障點(diǎn)，Lx為故障點(diǎn)X的線路總長(zhǎng)度。
[0018] 優(yōu)選的，所述步驟(3)包括：
[0019] 對(duì)每個(gè)故障點(diǎn)的每一種故障均進(jìn)行N次仿真，其中N^lOO,每次仿真故障發(fā)生時(shí)刻 選取不同值，且在一個(gè)工頻周期20ms內(nèi)均勻分布，并考慮實(shí)際系統(tǒng)的斷路器動(dòng)作時(shí)間特性。
[0020] 優(yōu)選的，所述步驟(4)包括：
[0021] 某故障點(diǎn)發(fā)生某種故障時(shí)，其發(fā)生概率為Pxn，對(duì)該工況下所得到的N組MOV電流和 MOV能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，按照每個(gè)數(shù)據(jù)的頻次乘W系鑽
進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，n代表故障類(lèi)型，X為任一故障點(diǎn)。
[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(mǎn)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(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有W下有益效果：
[0030] 本發(fā)明在確定串補(bǔ)過(guò)電壓保護(hù)整定值時(shí)，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(shí)刻及故障清除時(shí)刻等隨機(jī)因素，根據(jù)區(qū)外故障MOV能耗、電流等分 布特性確定過(guò)電壓保護(hù)定值，降低串補(bǔ)MOV能耗要求水平，提高串補(bǔ)經(jīng)濟(jì)性。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 圖1是本發(fā)明提供的典型串補(bǔ)過(guò)電壓保護(hù)方式下串補(bǔ)電氣接線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0033] 本發(fā)明提出的串補(bǔ)過(guò)電壓保護(hù)整定值選取方法如下：
[0034] (1)確定區(qū)外故障計(jì)算條件
[0035] 區(qū)外故障計(jì)算時(shí)，一般主要考慮串補(bǔ)線路的線路斷路器外作為故障點(diǎn)，W得到較 嚴(yán)重的計(jì)算結(jié)果。線路兩側(cè)斷路器外的故障點(diǎn)分別為A，B。
[0036] 故障類(lèi)型一般考慮單相接地瞬時(shí)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(bǔ)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(jì)情況，或者根據(jù)相同電壓等級(jí)的全國(guó)范圍內(nèi)的故障 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，確定各種故障發(fā)生概率。計(jì)算方法如下：
[0039] a.根據(jù)區(qū)域范圍內(nèi)過(guò)全國(guó)范圍內(nèi)統(tǒng)計(jì)情況得到的同電壓等級(jí)線路發(fā)生單相接地 瞬時(shí)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(diǎn)A，B所連接線路總長(zhǎng)度壞考慮串補(bǔ)線路)分別為L(zhǎng)a, Lb,計(jì)算各故障點(diǎn)發(fā) 生不同故障的概率:PAn = LAXPn, n代表故障類(lèi)型。得到故障點(diǎn)A和故障點(diǎn)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(diǎn)，或者故 障類(lèi)型則W次類(lèi)推。
[0041 ] (3)確定不同區(qū)外故障類(lèi)型下的串補(bǔ)MOV電流、MOV能耗的概率分布
[0042] 根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、輸送潮流、運(yùn)行方式等，建立包括串補(bǔ)的電磁暫態(tài)仿真模型，計(jì)算 不同區(qū)外故障下的串補(bǔ)MOV電流和MOV能耗。計(jì)算時(shí)，對(duì)于每個(gè)故障點(diǎn)的每一種故障均進(jìn)行N 次仿真，其中N〉= 100,每次仿真故障發(fā)生時(shí)刻選取不同值，在一個(gè)工頻周期20ms內(nèi)均勻分 布，并考慮實(shí)際系統(tǒng)的斷路器動(dòng)作特性。每種故障下可W得到的串補(bǔ)MOV電流和MOV能耗的N 個(gè)計(jì)算值。對(duì)與兩個(gè)故障點(diǎn)和4中故障類(lèi)型則共得到8N個(gè)MOV電流和MOV能耗計(jì)算值。MOV: Meta 1 oxide varistor,金屬氧化物限壓器
[0043] (4)對(duì)于所得到的MOV電流和MOV能耗數(shù)據(jù)分別進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)，得到頻率分布直方 圖。
[0044] 在統(tǒng)計(jì)時(shí)，根據(jù)不同故障出現(xiàn)的概率不同，對(duì)各故障工況下的數(shù)據(jù)頻次按照一定 的權(quán)重進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。具體如下：
[0045] 隊(duì)做障點(diǎn)發(fā)生單相瞬時(shí)故障為例，其發(fā)生概率為輪，對(duì)該工況下所得到的N組MOV電流和 MOV能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，按照每個(gè)數(shù)據(jù)的頻次按照乘W系I
進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。即如果在A故障點(diǎn)發(fā)生單相瞬時(shí)故障工況下，計(jì)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(jì)中按照出現(xiàn)次數(shù)為kAi進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。其他工況下類(lèi)似。
[0046] 對(duì)于所有故障點(diǎn)，所有工況下的的得到的共8N組數(shù)據(jù)，按照上述權(quán)重進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(shí)串補(bǔ)間隙動(dòng)作旁路電容器的允許概率時(shí)。
[004引可根據(jù)系統(tǒng)具體要求來(lái)確定。如無(wú)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(mǎn)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(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是：W上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本申請(qǐng)的技術(shù)方案而非對(duì)其保護(hù)范圍 的限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 理解:本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀本申請(qǐng)后依然可對(duì)申請(qǐng)的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行種種變更、修改或 者等同替換，但運(yùn)些變更、修改或者等同替換，均在申請(qǐng)待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種考慮概率分布的串補(bǔ)過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)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(jì)算條件； (2) 確定串補(bǔ)區(qū)外故障發(fā)生概率； (3) 確定不同區(qū)外故障類(lèi)型下的串補(bǔ)MOV電流、MOV能耗的概率分布； (4) 進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)，得到概率分布直方圖； (5) 確定區(qū)外故障時(shí)串補(bǔ)間隙動(dòng)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(quán)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(bǔ)線路的線路斷 路器外作為故障點(diǎn)，設(shè)置線路兩側(cè)斷路器外的故障點(diǎn)分別為A，B。3. 如權(quán)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(guó)范圍內(nèi)統(tǒng)計(jì)情況得到同電壓等級(jí)線路發(fā)生單相接地瞬 時(shí)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(shè)為Pi、P2、P3、P4，單 位為次/百公里.年； (2-2)、與故障點(diǎn)A，B所在變電站直接連接的、與串補(bǔ)所在線路相同電壓等級(jí)的線路總 長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)a，Lb，計(jì)算各故障點(diǎn)發(fā)生不同故障的概率Pxn: Pxn = Lx X Pn，η代表故障類(lèi)型，Pn表 示第η種故障發(fā)生的概率，X為任一故障點(diǎn)，Lx為故障點(diǎn)X的線路總長(zhǎng)度。4. 如權(quán)利要求1所述的選取方法，其特征在于，所述步驟(3)包括： 對(duì)每個(gè)故障點(diǎn)的每一種故障均進(jìn)行N次仿真，其中100,每次仿真故障發(fā)生時(shí)刻選取 不同值，且在一個(gè)工頻周期20ms內(nèi)均勻分布，并考慮實(shí)際系統(tǒng)的斷路器動(dòng)作時(shí)間特性。5. 如權(quán)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(diǎn)發(fā)生某種故障時(shí)，其發(fā)生概率為Pxn，對(duì)該工況下所得到的N組MOV電流和MOV能 耗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，按照每個(gè)數(shù)據(jù)的頻次乘W系邀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，η代表故障類(lèi)型，X為任一故障點(diǎn)。6. 如權(quán)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(mǎn)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(hào)】H02H7/26GK105977933SQ201610440390
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月17日
【發(fā)明人】韓彬, 班連庚, 項(xiàng)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(qǐng)人】中國(guó)電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司