一种有源配电网继电保护定值性能评价方法与流程

本发明涉及电力系统配电网，特别涉及一种有源配电网继电保护定值性能评价方法。

背景技术：

1、有源配电网在进行继电保护整定计算时，需要尽量保证选择性、灵敏性、速动性、可靠性等定值性能的优越，传统的定值性能评价有以下缺点：对单一断路器保护的定值性能进行定量评价，但保护之间有着配合的关系，局部最优往往不是全局最优；对全线路整体定值性能的评价多从定性的角度出发，缺乏科学合理的定量评价方法。上述问题导致了在有源配网的整定计算工作中，无法根据定值性能定量比较不同保护定值配置方案的优劣，使得定值调优工作缺乏基础支撑。

技术实现思路

1、本发明的目的克服现有技术存在的不足，为实现以上目的，采用一种有源配电网继电保护定值性能评价方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、一种有源配电网继电保护定值性能评价方法，包括：

3、步骤s1、获取并标记配电网中全线路所有投保护的断路器，计算全线路各断路器保护的最大与最小保护范围；

4、步骤s2、根据断路器保护的最大与最小保护范围，计算各段线路对应的保护动作跳闸信息；以及

5、步骤s3、计算各段线路的跳闸损失负荷和停电用户数；

6、步骤s4、根据上述步骤得到的数据参数，计算全线路保护速动性、灵敏性、选择性，以及可靠性评分，得到最终的保护定值性能评价结果。

7、作为本发明的进一步的方案：所述步骤s1的具体步骤包括：

8、s11、首先获取配电网线路的拓扑结构，并从源断路器开始向线路拓扑正方向遍历，依次获取并标记所有投保护的断路器；

9、s12、再从第一个标记的断路器开始，计算各断路器的最大保护范围和最小保护范围，具体为：

10、计算各段保护定值对应的阻抗，公式为：

11、

12、式中，zg表示各段保护定值对应的阻抗，ip表示过流ⅰ段、过流ⅱ段，以及过流ⅲ段保护的定值；

13、根据各段线路的电阻和电抗，判断保护末端位于哪条线路段；

14、从线路首端第一段线路开始，沿着拓扑正方向遍历并依次累加各段线路的电阻和电抗：

15、rs＝rm+rl1+rl2+…，xs＝xm+xl1+xl2+…；

16、式中，rs和xs表示累计电阻和电抗；rm和xm表示大电网系统等值电阻和电抗；rl1、rl2、xl1，以及xl2表示段线路的电阻和电抗；

17、当时，继续遍历并累加；当时，返回上一次rs和xs的值并结束，同时得到最后一个累加的线路则为保护末端所在的线路段；

18、计算保护末端位置，公式为：

19、

20、其中，lg表示保护末端到本线路段首端的距离，rl、xl表示本线路段的单位电阻和单位电抗。

21、作为本发明的进一步的方案：所述步骤s2的具体步骤包括：

22、s21、获取并记录过流ⅰ段保护动作信息：

23、标记从当前断路器到过流ⅰ段保护末端范围之间的所有线路段，并记录其保护动作信息，所述保护动作信息包括线路名称、跳闸断路器、跳闸时间tp、跳闸保护类型、上级断路器，以及保护末端到本线路段首端的距离lg；

24、s22、记录过流ⅱ段保护动作信息

25、标记从本断路器到过流ⅱ段保护范围末端之间的所有线路段，所述所有线路段存在重复和不重复的线路段；

26、对于标记重复的线路段，比较其当前记录的跳闸时间tp与过流ⅱ段保护的时间定值tⅱ，判断保护动作信息处理为：

27、

28、需更新时，令tp＝tⅱ,跳闸保护类型更新为“过流ⅱ段保护”；

29、对于标记未重复的线路段，记录保护动作信息；

30、s23、记录过流ⅲ段保护动作信息：

31、标记从本断路器到过流ⅲ段保护范围末端之间的所有线路段，所述所有线路段存在重复和不重复的线路段；

32、对于标记重复的线路段，比较其当前记录的跳闸时间tp与过流ⅲ段保护的时间定值tⅲ，判断保护动作信息如何处理：

33、

34、需更新时，令tp＝tⅲ,跳闸保护类型更新为“过流ⅱ段保护”；

35、对于标记未重复的线路段，记录保护动作信息。

36、s24、计算下一个断路器的保护动作信息。

37、作为本发明的进一步的方案：所述步骤s3的具体步骤包括：

38、s31、计算各段线路故障损失量：

39、获取配电网中各段线路的实际跳闸断路器，根据得到的断路器向拓扑正方向遍历，记录所有的变压器，将所有的变压器的户数和额定容量进行分别累加，得到停电户数和损失负荷；

40、s32、根据故障概率公式，计算各线路段故障概率，公式为：

41、

42、式中，lunit和lb分别为全线路、本线路加权总长度；ld、ll和lj分别为电缆线路、裸导线、绝缘导线长度；kd、kl和kj分别为电缆线路、裸导线、绝缘导线修正系数；ρ为故障概率；

43、s33、根据本线路故障损失期望值公式，计算本线路故障损失期望值，公式为：

44、

45、式中，εh、εt为本线路的停电户数和损失负荷期望；n为全线路跳闸次数；sh为停电户数，st为损失负荷。

46、s34、根据本线路故障损失期望值，计算全线路故障损失期望值，公式为：

47、

48、式中，εuh和εut分别为全线路的停电户数和损失负荷期望。

49、作为本发明的进一步的方案：所述步骤s4计算速动性得分的具体步骤包括：

50、根据故障切除时间和故障平均切除时间计算速动性得分：

51、从源断路器获取预设距离x以内的线路，得到线路段中切除时间最长的值，则不同时长的故障切除时间得分为：

52、

53、式中，cq1为速动性近区的故障切除时间得分；

54、则故障平均切除时间得分为：

55、

56、式中，tte为故障平均切除时间，∑tp各段线路故障切除时间之和，nl为线路总段数；

57、速动性的故障平均切除时间得分的得分公式为：

58、

59、式中，cq2为速动性的故障平均切除时间得分；

60、则得到的速动性总得分为：

61、cq＝kq1cq1+kq2cq2

62、式中，cq为速动性总得分，kq1为近区故障切除时间得分权重系数，kq2为故障平均切除时间得分权重系数。

63、作为本发明的进一步的方案：所述步骤s4计算灵敏性得分的具体步骤包括：

64、获取所有线路段中的实际跳闸断路器为空的线路，若有则视为故障未切除；

65、则灵敏性总体分为：

66、

67、式中，csen为灵敏性总得分。

68、作为本发明的进一步的方案：所述步骤s4计算选择性得分的具体步骤包括：

69、获取应跳闸断路器不等于实际跳闸断路器的线路段，记录其线路长度及故障损失信息；

70、则当前线路段变压器的总越级得分为：

71、

72、式中，csel0为总越级得分,∑l`unit为越级线路总长度，∑ε`ut、∑ε`uh表示越级停电户数、越级负荷损失,ks1、ks2、ks2表示越级权重系数；

73、越级主变低后备:

74、判断是否有线路段的实际跳闸断路器为“主变低后备”类型，若有越级此项时则令选择性总得分等于0，其他情况则忽略影响；

75、越级出线开关:

76、在总越级的线路中寻找是否有线路段的实际跳闸断路器为“源断路器”，当前情况的得分规则：

77、a.有越级此项时值-20分；b.越级线路每满1km扣1分；

78、支线越级主干:

79、在总越级的线路段中寻找，在实际跳闸断路器中除去“源断路器”和“主变低后备”，当发现“应跳闸断路器的支路级别不为‘主干’”且“实际跳闸断路器的支路级别为‘主干’”的线路段，当前情况的得分规则：有越级此项时值-5分，且越级线路每满1km扣1分；

80、则得到的选择性总得分为：

81、

82、式中，∑cseld表示选择性总扣分，csel表示选择性总评分。

83、作为本发明的进一步的方案：所述步骤s4计算可靠性评分得分的具体步骤包括：

84、获取所有未投方向保护的断路器，累加计算得到其所带分布式电源逆变器额定电流之和，并判断其保护定值是否成立，当不成立时标记该断路器，累加计算得到所有断路器保护范围内的各线路等效总长度之和；

85、则可靠性总得分：

86、

87、式中，crel表示可靠性总得分，∑lb表示本断路器保护范围内的各线路等效总长度之和。

88、与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

89、采用上述的技术方案，通过将全线路不同区域的故障权重概率考虑在内，模拟全年不同跳闸次数下的故障分布，计算线路跳闸情况损失，结合线路拓扑结构给出关于选择性、灵敏性、速动性、可靠性的评价值，从而实现对有源配电网定值性能的定量评价，为科学合理地对比不同保护方案优劣给出数据支撑，使得定值调优工作有据可依，进而提升有源配电网继电保护整定计算的效果，提高配电网供电可靠性。