[发明专利]配电线路保护方案对供电可靠性影响程度的评估方法

权利要求书

1.一种配电线路保护方案对供电可靠性影响程度的评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将线路的导线长度和各配变位置进行分段编码存储；

(2)根据配电线路保护配置方案，求算各级开关保护对应线路部分的总长度及总接带配变容量；

(3)根据保护配置方案的动作时序，求算各方案的可靠性影响评估指标；

(4)比较各方案的指标，指标值最小的方案为最优；

所述线路分段编码方法如下：

a、以线路上每个接线点作为元素，对每个接点进行命名和赋值；

b、接点命名方法是：将线路分为三类，主线、支线和次支线；每个存在导线接续的点均为接点，主线选取方式不受限制，可根据线路实际较为自由地选取；主线确定之后，接于主线上的接点的为分支线；接于分支线上接点的为次支线；

主线上所有接线点都设为主线接点，命名为：H₁,H₂,…,H_i,…，

其中i为从变电站开始计数到第i个接点；

接于主线第i个接点的支线接点命名为：H_iF₁,H_iF₂,…,H_iF_j,…，

其中j为该支线从主线分出开始计数到第j个接点；

接于主线第i个接点支线的第j个接点的次支线接点命名为：

H_iF_jC₁,H_iF_jC₂,…,H_iF_jC_k,…，

其中，k为该次支线从支线分出开始计数到第k个节点；

c、接点的赋值方法是，主线接点H_i赋值表示为：

H_i＝[l_i,λ_i,S_i,n_i]

式中，l_i为接点H_i赋值的导线长度元素，表示接点H_i与前一接点H_i-1之间导线的长度；λ_i为接点H_i赋值的导线长度元素，表示该段导线类型发生故障的概率，可取典型统计值；S_i为接点H_i赋值的配变容量之和元素，表示直接接于接点H_i，且导线长度小于100m的配变容量之和；n_i为接于接点H_i的长度大于100m的分支线的数量；

支线接点H_iF_j赋值表示为：

H_iF_j＝[l_ij,λ_ij,S_ij,n_ij]

式中，l_ij为接点H_iF_j与前一接点H_iF_j-1之间导线的长度，λ_ij为该段导线类型发生故障的概率，可取典型统计值；S_ij为直接接于接点H_iF_j，且导线长度小于100m的配变容量之和；n_ij为接于接点H_iF_j的长度大于100m的分支线的数量；

次支线接点H_iF_jC_k赋值表示为：

H_iF_jC_k＝[l_ijk,λ_ijk,S_ijk,n_ijk]

式中，l_ijk为接点H_iF_jC_k与前一接点H_iF_jC_k-1之间导线的长度；λ_ijk为该段导线类型发生故障的概率，可取典型统计值；S_ijk为直接接于接点H_iF_jC_k，且导线长度小于100m的配变容量之和；n_ijk为接于接点H_iF_jC_k的长度大于100m的分支线的数量；

所述各级开关保护对应线路部分的总长度及总接带配变容量包括第一级、第二级和第三级；

第一级开关对应的线路部分概率总长度λL_I的计算方法如下：

式中，R为主线上第二级开关所在位置对应的接点号，R-1为主线上第二级开关所在位置对应的接点前一接点序号；若分支线上有第二级开关，则该分支线的累加终点为二级开关的位置所在接点前一接点序号S-1，若分支线上没有第二级开关，则累加终点为分支线最大接点号N₂；若次支线上有第二级开关，则该次支线的累加终点为二级开关的位置所在接点前一接点序号T-1，若次支线上没有第二级开关，则累加终点为该次支线最大接点号N₃；

ΔλL_I为故障概率总长度的调整值，该值与第二级开关在接点处的设置方式有关，如果第二级开关设置在对应导线接点前端，则：

ΔλL_I＝0

如果第二级开关设置在对应导线接点后端，则：

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分别为接点H_R、接点H_XF_S、接点H_YF_ZC_T赋值的导线长度元素和故障概率元素；

第一级开关对应的接带配变总容量S_I的计算方法如下：

式中，R为主线上第二级开关所在位置对应的接点号；若分支线上有第二级开关，则该分支线的累加终点为二级开关的位置所在接点前一接点序号S-1，若分支线上没有第二级开关，则累加终点为分支线最大接点号N₂；若次支线上有第二级开关，则该次支线的累加终点为二级开关的位置所在接点前一接点序号T-1，若次支线上没有第二级开关，则累加终点为该次支线最大接点号N₃；

ΔS_I为总长度的调整值，该值与第二级开关在接点处的设置方式有关，如果第二级开关设置在对应导线接点前端，则：ΔS_I＝0；

如果第二级开关设置在对应导线接点后端，则：ΔS_I＝S_R+S_XS+S_YZT；

式中，S_R、S_XS、S_YZT分别为接点H_R、接点H_XF_S、接点H_YF_ZC_T赋值的配变容量和元素；

第二级开关对应的线路部分概率总长度λL_I的计算方法如下：

设主线、支线、次支线上第二级开关的位置所在接点序号分别为接点H_R、接点H_XF_S、接点H_YF_ZC_T，即第二级开关所在各类导线的接点序号分别为R、S、T，主线、支线、次支线的最大接点序号分别记为N₁、N₂、N₃；

第二级开关有两种情况：下游设置了第三级开关和下游未设置第三级开关；

下游没有第三级开关的第二级开关：

这种第二级开关对应的线路部分故障概率总长度指某第二级开关至末端之间的10kV导线长度与故障概率积累加值，总接带配变容量指某第二级开关至末端之间的所有配变总容量；

设这种第二级开关的数目为p，则该种第二级开关对应的故障概率总长度λL_IIa，其中a＝1,2,…,p；配变总容量S_IIa计算方法如下：

主线上的二级开关：

支线上的二级开关：

式中，l_i为接点H_i赋值的导线长度元素，l_Xj为接点H_XF_j赋值的导线长度元素，l_Xjk为接点H_XF_jC_k赋值的导线长度元素；λ_i为接点H_i赋值的故障概率元素，λ_Xj为接点H_XF_j赋值的故障概率元素，λ_Xjk为接点H_XF_jC_k赋值的故障概率元素；S_i为接点H_i赋值的配变容量之和元素，S_Xj为接点H_XF_j赋值的配变容量之和元素，S_Xjk为接点H_XF_jC_k赋值的配变容量之和元素；

次支线上的二级开关

式中，l_YZk、λ_YZk、S_YZk分别为次支线接点H_YF_ZC_k赋值的导线长度元素、故障概率元素和配变容量之和元素；

以上三式中，ΔλL_IIa、ΔS_IIa分别为第a个第二级开关对应故障概率总长度的调整值和配变总容量的调整值；这两个值与第三级开关在接点处的设置方式有关，如果第二级开关设置在对应导线接点前端，则，

ΔλL_IIa＝0

ΔS_IIa＝0

如果第二级开关设置在对应导线接点后端，则分三种不同情形如下：

若在主干线接点H_R后端，ΔλL_IIa＝λ_Rl_R，ΔS_IIa＝S_R；

若在分支线接点H_XF_S后端，ΔλL_IIa＝λ_XSl_XS，ΔS_IIa＝S_XS；

若在次支线接点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别为接点H_R、接点H_XF_S、接点H_YF_ZC_T赋值的导线长度元素、故障概率元素及配变容量之和元素；

下游设置第三级开关的第二级开关：

这种第二级开关对应的线路部分故障概率总长度指第二级和该第二级开关下游所有第三级开关之间的10kV导线长度与故障概率积累加值，总接带配变容量指第二级和所有第三级开关之间的所有配变总容量；各参数符号定义如前，并假设主线、支线、次支线上第三级开关的位置所在接点序号分别为接点H_U、接点H_XF_V、接点H_YF_ZC_W，即第三级开关所在各类导线的接点序号分别为U、V、W，主线、支线、次支线的最大接点序号分别记为N₁、N₂、N₃；设这种第二级开关的数目为q，则该种第二级开关对应的故障概率总长度λL_IIb，其中b＝1,2,…,q；配变总容量S_IIb计算方法如下：

主线上的二级开关：

支线上的二级开关

式中，U-1、V-1、W-1分别为第三级开关所在各类导线的接点序号U、V、W的前一接点序号；R+1、S+1、T+1分别为第二级开关所在各类导线的接点序号分别为R、S、T的后一接点序号；l_i为接点H_i赋值的导线长度元素，l_Xj为接点H_XF_j赋值的导线长度元素，l_Xjk为接点H_XF_jC_k赋值的导线长度元素；S_i为接点H_i赋值的配变容量之和元素，S_Xj为接点H_XF_j赋值的配变容量之和元素，S_Xjk为接点H_XF_jC_k赋值的配变容量之和元素；

次支线上的二级开关

式中，l_YZk为次支线接点H_YF_ZC_k赋值的导线长度元素；λ_YZk次支线接点H_YF_ZC_k赋值的故障概率元素；S_YZk为次支线接点H_YF_ZC_k赋值的配变容量之和元素；

以上三式中，ΔλL_IIb1、ΔS_IIb1分别为第b个第二级开关对应故障概率总长度的第一部分调整值和配变总容量的第一部分调整值；这两个值与第二级开关在接点处的设置方式有关；如果第二级开关设置在对应导线接点前端，则分如下三种不同情形：

若在主干线接点H_R前端，ΔλL_IIb1＝λ_Rl_R，ΔS_IIb1＝S_R；

若在分支线接点H_XF_S前端，ΔλL_IIb1＝λ_XSl_XS，ΔS_IIb1＝S_XS；

若在次支线接点H_YF_ZC_T前端，ΔλL_IIb1＝λ_YZTl_YZT，ΔS_IIb1＝S_YZT；

如果第二级开关设置在对应导线接点后端，则，

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别为接点H_R、接点H_XF_S、接点H_YF_ZC_T赋值的导线长度元素、故障概率元素及配变容量之和元素；

而ΔλL_IIb2、ΔS_IIb2分别为第b个第二级开关对应故障概率总长度的第二部分调整值和配变总容量的第二部分调整值；这两个值与第三级开关在接点处的设置方式有关，如果第三级开关设置在对应导线接点前端，则，

ΔλL_IIb2＝0

ΔS_IIb2＝0

如果第三级开关设置在对应导线接点后端，则，

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分别为接点H_U、接点H_XF_V、接点H_YF_ZC_W赋值的导线长度元素、故障概率元素和配变容量之和元素；

所述第三级开关保护对应线路部分的故障概率总长度及总接带配变容量方法如下：

第三级开关对应的线路部分故障概率总长度指第三级开关至线路末端之间的10kV导线长度与故障概率之积累加值，总接带配变容量指第三级开关至线路末端之间所有配变总容量；如前所述，设主线、支线、次支线上第三级开关的位置所在接点分别为接点H_U、接点H_XF_V、接点H_YF_ZC_W，即第三级开关所在各类导线的接点序号分别为U、V、W，主线、支线、次支线的最大接点序号分别记为N₁、N₂、N₃；设第三级开关的数目与第二类第二级开关数目相同，均为q，则该种第三级开关对应的故障概率总长度为λL_IIIb，其中，a＝1,2,…,q；配变总容量S_IIIb计算方法为：

主线上的三级开关：

支线上的三级开关

式中，l_i为接点H_i赋值的导线长度元素，l_Xj为接点H_XF_j赋值的导线长度元素，l_Xjk为接点H_XF_jC_k赋值的导线长度元素；λ_i为接点H_i赋值的故障概率元素、λ_Xj为接点H_XF_j赋值的故障概率元素，λ_Xjk为接点H_XF_jC_k赋值的故障概率元素；S_i为接点H_i赋值的配变容量之和元素；S_Xj为接点H_XF_j赋值的配变容量之和元素，S_Xjk为接点H_XF_jC_k赋值的配变容量之和元素；

次支线上的三级开关

式中，l_YZk为次支线接点H_YF_ZC_k赋值的导线长度元素；λ_YZk为次支线接点H_YF_ZC_k赋值的故障概率元素；S_YZk为次支线接点H_YF_ZC_k赋值的配变容量之和元素；

以上三式中，ΔλL_IIIb、ΔS_IIIb分别为第b个第三级开关对应故障概率总长度的调整值和配变总容量的调整值；这两个值与第三级开关在接点处的设置方式有关，如果第三级开关设置在对应导线接点前端，则分如下三种不同情形：

若在主干线接点H_U前端，ΔλL_IIIb＝λ_Ul_U，ΔS_IIIb＝S_U；

若在分支线接点H_XF_V前端，ΔλL_IIIb＝λ_XVl_XV，ΔS_IIIb＝S_XV；

若在次支线接点H_YF_ZC_W前端，ΔλL_IIIb＝λ_YZWl_YZW，ΔS_IIIb＝S_YZW；

如果第二级开关设置在对应导线接点后端，则，

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分别为接点H_U、接点H_XF_V、接点H_YF_ZC_W赋值的导线长度元素、故障概率元素和配变容量之和元素；

所述保护配置方案的可靠性影响评估指标计算如下：

由于故障停电时间决定于运维水平，因此对于某一条线路而言，计算时假定线路故障时停电时间相同；为了比较各类保护方案的优劣情况，根据以上计算得到的各级保护开关对应的导线长度和配变总容量等数据，可以计算可靠性评估指标Η，方法如下：

Η＝ω₁+ω₂+ω₃

式中，ω₁、ω₂、ω₃分别为第一、二、三级保护对应的可靠性评估指标，它们的计算方法如下：

式中各参数与前述一致，即λL_I、S_I分别为即第一级开关对应的线路部分概率总长度和接带配变总容量；p为下游没有第三级开关的第二级开关的数目，S_IIa为任一开关对应的配变总容量；q为下游设置第三级开关的第二级开关的数目，S_IIb为任一第二级开关对应的配变总容量，S_IIIb任一该第三级开关对应的配变总容量。