混壓同塔四回線單相跨兩相的跨電壓故障電流計算方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于線路繼電保護領域，具體設及混壓同塔四回線系統發生單相跨兩相故 障時的故障電流計算方法，為繼電保護提供堅實的理論基礎。
【背景技術】
[0002] 現有故障分析方法多是針對于單回線故障分析、同電壓等級雙回線故障分析和同 電壓等級四回線的故障分析，僅有的對混壓同塔四回線故障分析方法都是沿用雙回線的六 序分量法。目前國內線路保護中采用方法是忽略混壓同塔不同電壓等級之間的互感，并且 對電氣聯系進行粗略等效，然后對兩個雙回線系統進行單獨配置保護。
[0003] 混壓同塔四回線發生跨電壓故障時，由于不同電壓等級之間的互感，故障特征復 雜;再考慮兩個電壓等級之間的電氣聯系，分析方法更為復雜。經典的故障分析方法，可用 于單回線、雙回線的單條線路的各種接地和相間故障，步驟是計算歸算至短路點的正、負、 零序網絡圖，計算故障點的邊界條件，得到序網絡圖進行故障計算。對不計兩個系統之間電 氣聯系的弱電強磁系統的跨電壓故障進行故障計算時，兩個系統歸算至短路點的正、負序 阻抗容易分別得到，但是由于兩個電壓等級之間的互感造成兩系統之間零序阻抗卻不能再 獨立得到；同時邊界條件也不再獨立，而是與另外一個系統有關，依據邊界條件的序網絡圖 也無法得出。考慮了兩個電壓等級的電氣聯系后，則不僅零序網絡圖無法再獨立計算，正、 負序的網絡圖也將無法獨立計算。因此，目前國內線路保護中采用的是忽略混壓同塔不同 電壓等級之間的互感，并且對電氣聯系進行粗略等效，然后對兩個雙回線系統進行單獨配 置保護的方法。
【發明內容】
[0004] 為解決現有技術中存在的上述問題，本發明提出了混壓同塔四回線單相跨兩相故 障時的故障電流計算方法。采用本發明的技術方案，可W實現跨電壓故障時準確計算故障 電流，為分析各種原理繼電保護提供堅實的理論基礎。
[000引為了更好地理解本發明的技術方案，首先對本發明中出現的技術名詞說明如下：
[0006] 混壓同塔:是指同一輸電桿塔上架設不同電壓等級的輸電線路；需指出本發明研 究的是兩個不同電壓等級輸電線路的同塔部分，電源和其他不同塔部分做戴維南等效處 理，即將電源和不同塔部分等效為電源與出口阻抗形式。
[0007] 弱電強磁輸電系統：同塔多回輸電線路之間的電磁聯系較強、電氣聯系較弱，與電 磁聯系相比電氣聯系可W忽略的輸電系統稱作弱電強磁系統;強電弱磁輸電系統：不同電 壓等級之間存在變壓器連接，使同塔多回輸電線路之間的電氣聯系較強，不可忽略的輸電 系統稱作強電弱磁系統;本發明所述混壓同塔輸電系統包含輸電線路與兩側電源系統，在 一側電源系統間有變壓器連接，即不同電壓等級之間存在電氣聯系，為"強電弱磁輸電系 統"，反之為"弱電強磁輸電系統"。
[0008] 跨電壓故障：不同電壓等級之間的跨線故障稱為跨電壓故障，跨電壓故障可W分 為跨電壓接地故障和跨電壓不接地故障。
[0009] 為達到W上目的，本發明采用W下技術方案：
[0010] -種混壓同塔四回線單相跨兩相的跨電壓故障電流計算方法，所述混壓同塔四回 線系統包括兩個不同電壓等級的雙回線輸電系統，在兩個不同電壓等級的雙回線輸電系統 之間沒有變壓器連接的時候，所述混壓同塔四回線系統為弱電強磁輸電系統，所述計算方 法包括W下步驟：
[0011] 步驟1:當混壓同塔四回線系統發生單相跨兩相電壓故障時，分別計算歸算至故障 點處的兩個不同電壓等級輸電系統的電動勢大小W及正、負序阻抗;其中，兩個不同電壓等 級輸電系統分別采用I、II系統表示，I、II系統的電動勢大小分別為鳥、每；正序阻抗分別 為Ζ?Ψ、與";負序阻抗分別為Ζ2Ψ、S下標Ψ代表1系統，代表1I系統，均可代表兩系統的 A/B/CS相，1、2則分別代表正、負序；
[0012] 步驟2:將步驟1中兩個不同電壓等級輸電系統的零序網絡進行統一解禪，同一電 壓等級線路之間共母線，ι、π系統線路線路之間共地，雙回線上則分別在零序阻抗上減去 互感，用平行雙回線的方法得到統一解禪后的四回線零序網絡；
[0013] 步驟3:將通過步驟2統一解禪后的兩個不同電壓等級的輸電系統的零序網絡進行 統一歸算，W地、兩個系統的短路點運Ξ點為節點，消去其他節點得到統一的1、11系統的等 效零序網絡，WY形式表示;其中I系統短路點節點處零序阻抗為ΖοΨ,ΙΙ系統短路點節點處 零序阻抗為Ζ〇ρ，地節點處零序阻抗為ZOM，下標中的0代表零序；
[0014] 步驟4:計算單相跨兩相跨電壓接地故障和不接地故障的邊界條件，其中，I系統發 生單相故障，邊界條件為
[0015]
[0016] II系統發生兩相故障，邊界條件巧
[0017] W上兩式中，島代表短路點對地電壓，其中發生接地故障時&=()， 分別代表弱電強磁系統下的I系統故障電流正、負、零序分量；《0、4,、么0則代表1I系統 的上述分量，護護;.，、護。ΛΡ分別代表弱電強磁系統下的I系統故障電壓正、負、零序分 量；?)'ι.ρ、?>';ρ、伊。，則代表弱電強磁系統下的II系統故障電壓正、負、零序分量，下標的 含義與步驟1、3中含義相同；將Ι、ΙΙ系統的電動勢，正、負序網絡，W及根據步驟3歸算后的 零序網絡組合成統一的復合序網絡；
[0018] 步驟5:在步驟4得到的復合序網絡圖基礎上按照下式計算弱電強磁混壓同塔四回 線單相跨兩相的跨電壓故障電流，
[0019] 接地故障時的故障電流為：
[0022] 其牛
，公式中如、皂g、分別表示為弱電強磁系統下的I 系統故障電流正、負、零序分量；屯，、這P、每0則代表1I系統的上述分量。
[0023] 本發明還進一步包括W下優選方案：
[0024] 當所述混壓同塔四回線系統中的兩個不同電壓等級的雙回線輸電線路通過變壓 器連接時，所混壓同塔四回線輸電系統屬于強電弱磁輸電系統，在混壓同塔四回線單相跨 兩相的跨電壓故障電流計算中，需要將強電弱磁系統下的混壓同塔四回線系統劃分為不計 變壓器的弱電強磁輸電系統部分，和變壓器形成的電流源部分，將兩部分的故障電流分量 疊加即可得到強電弱磁系統下的單相跨兩相的跨電壓故障電流。
[0025] 因此，該強電弱磁系統下的強電弱磁系統下單相跨兩相的跨電壓故障電流計算方 法還包括W下步驟：
[0026] 步驟6:計算變壓器形成的電流源構成的單相跨兩相故障下的故障電流，依照單相 跨兩相故障類型下實測變壓器部分的故障電流，將變壓器形成的電流源分解成為正、負、零 序的電流源;根據變壓器形成的電流源單獨作用時混壓同塔輸電線路正、負、零序網絡，計 算I、II系統故障點處由變壓器作為電流源提供的故障電流分量斯、皆T、發P、、駕P、 祐,，其中卻y、/:%、：巧>^、的、這P、訊，分別表示僅有變壓器作為電流源時，I系統故障 電流正、負、零序分量和II系統的正、負、零序分量；
[0027] 步驟7:將步驟5、6所計算的兩部分故障電流分別疊加計算可得到強電弱磁混壓同 塔四回線單相跨兩相故障電流序分量i,w、4*、4ψ、A.P、么P、4。，其中，瓦*、4*、么*、 足0、4ρ、4,. 分別為計及變壓器的強電弱磁系統下合成即可得混壓同塔四回線強電弱 磁輸電系統的單相跨兩相故障時的I、II系統的故障電流正序、負序、零序值故障電流。
[0028] 本發明的有益效果是:本發明的選相方法能準確的計算混壓同塔單相跨兩相跨電 壓故障時的故障電流，給出了運類故障時的故障特性，為各種原理繼電保護的分析提供了 理論基礎。并且，本發明的故障分析方法計算簡單，用正、負、零序分量計算，免去了其他各 種高階的解禪方法的復雜計算。
【附圖說明】
[0029] 圖1為有電氣連接的混壓同塔四回線的跨電壓故障模型；
[0030] 圖2為電源電動勢單獨作用的故障模型；
[0031 ]圖3為變壓器源單獨作用的故障模型；
[0032] 圖4是弱電強磁系統平行雙回線零序網絡等值電路示意圖；
[0033] 圖5是弱電強磁系統同塔四回線零序等值電路示意圖；
[0034] 圖6是弱電強磁系統同塔四回線零序等值電路簡化模型示意圖；
[0035] 圖7為弱電強磁系統單相跨兩相接地故障C-bc-g故障的復合序網圖；
[0036] 圖8為弱電強磁系統單相跨兩相不接地故障C-bc故障的復合序網圖。
【具體實施方式】
[0037] 下面結合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發明的技術方案。
[0038] 本發明公開了一種混壓同塔四回線單相跨兩相的跨電壓故障電流計算方法，所述 混壓同塔四回線系統包括兩個不同電壓等級的雙回線輸電系統，當所述兩個不同電壓等級 的雙回線輸電系統之間沒有變壓器連接時，混壓同塔四回線系統屬于弱電強磁輸電系統其 中，。弱電強磁系統下的混壓同塔四回線單相跨兩相的跨電壓故障電流故障計算包括W下 步驟：
[0039] 步驟1:計算歸算至故障點處的兩個不同電壓等級輸電系統的電動勢大小W及正、 負序阻抗。WI系統的C相跨II系統的be相為例，其中I、II系統的特殊相電動勢大小分別為 馬、旬；正序阻抗分別為Ζ?Ψ、％;負序阻抗分別為Ζ2Ψ、苗，下標Ψ代表1系統，r代表1I系 統，大寫字母C代表1系統的C相，小寫字母a代表1I系統的a相，1、2則分別代表正、負序。
[0040] 步驟2:使用去禪方法將兩個輸電系統的零序網絡進行統一解禪。同一電壓等級線 路之間