線路零序電流保護(hù)整定計(jì)算方法

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1、線路零序電流保護(hù)整定計(jì)算方法摘要：提出了線路零序電流保護(hù)整定計(jì)算程序需要解決的幾個(gè)主要問(wèn)題，包括運(yùn)行方式變化由支路追加修改節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣的計(jì)算方法、線路零序互感耦合分析計(jì)算、線路非全相運(yùn)行零序電流分析計(jì)算和零序電流保護(hù)范圍計(jì)算等；并詳細(xì)論述了問(wèn)題的解決方法。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；零序電流；整定計(jì)算0　引言　　隨著電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展和結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜，系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)、短線和超短線、T接線路、大機(jī)組和零序互感耦合等問(wèn)題的出現(xiàn)和繼電保護(hù)新技術(shù)的不斷發(fā)展，繼電保護(hù)整定計(jì)算日益復(fù)雜，工作量日益增大。為了提高繼電保護(hù)整定計(jì)算的自動(dòng)化程度和

2、工作效率，開(kāi)發(fā)相關(guān)應(yīng)用程序已勢(shì)在必行。零序電流保護(hù)原理簡(jiǎn)單、動(dòng)作速度快，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。但其受運(yùn)行方式變化的影響很大，零序互感線路的存在更增加了其復(fù)雜程度，這些都是零序電流保護(hù)整定計(jì)算復(fù)雜的主要原因。零序電流保護(hù)相互配合困難也是其需解決的主要問(wèn)題之一。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是微機(jī)在計(jì)算速度、存儲(chǔ)容量、系統(tǒng)軟件等方面的超常發(fā)展，為繼電保護(hù)整定計(jì)算提供了強(qiáng)有力的計(jì)算管理工具?！　榱藵M足湖北電網(wǎng)的發(fā)展需要，我們開(kāi)發(fā)了一套繼電保護(hù)整定計(jì)算程序。該套程序整體設(shè)計(jì)思路是：首先根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)形成全網(wǎng)的正序

3、和零序節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣，分別存儲(chǔ)正序、零序節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣的上三角陣，本阻抗矩陣稱為基本阻抗矩陣。以后所有運(yùn)行方式變化都在此基礎(chǔ)上進(jìn)行，因?yàn)槟骋贿\(yùn)行方式只是在此基本阻抗矩陣的基礎(chǔ)上檢修某些線路和元件，只要采用支路追加的方法處理即可。這樣追加后就可以進(jìn)行各種類型的短路電流計(jì)算，再進(jìn)行相應(yīng)整定計(jì)算。1　節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣的形成與修改　　零序電流保護(hù)整定需計(jì)算大量的運(yùn)行方式，用修改導(dǎo)納矩陣的方法顯然用時(shí)太多，故本程序運(yùn)行方式變化采用修改節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣的方法來(lái)完成。本程序在形成節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣的過(guò)程中，采用節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)優(yōu)化編序；利用導(dǎo)納矩陣的稀疏性

4、；在形成導(dǎo)納矩陣和導(dǎo)納矩陣求逆的過(guò)程中，對(duì)多回有零序互感耦合線路進(jìn)行了存儲(chǔ)單元預(yù)留的設(shè)計(jì)等措施，有效提高了計(jì)算速度，大大節(jié)約了內(nèi)存?！　∵\(yùn)行方式的改變是在節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，而全阻抗矩陣的容量很大，即使上三角（或下三角）存儲(chǔ)容量也很大。每個(gè)運(yùn)行方式都修改全部的阻抗矩陣元素太耗時(shí)，也無(wú)必要。程序會(huì)根據(jù)計(jì)算內(nèi)容選取相關(guān)的節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣元素進(jìn)行追加修改。1.1　相關(guān)節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣元素的選取與排列　　如果在某一運(yùn)行方式下，要檢修N個(gè)元件，把要檢修支路兩側(cè)（電源或接地支路只有一側(cè)）節(jié)點(diǎn)順序排列為下列矩陣向量：I=［1,2

5、,…,L］T　　　　　　　　　(1)式中　L為N個(gè)元件的節(jié)點(diǎn)數(shù)，L≤2N；I向量分為正序和零序2個(gè)向量?！　∪绻麢z修元件中有非兩端共端零序互感耦合線路，零序I向量中緊接著順序排列相關(guān)互感支路的兩側(cè)節(jié)點(diǎn)；然后把故障支路兩側(cè)的節(jié)點(diǎn)順序排入，再把與故障支路有零序互感的非雙端共端線路的兩側(cè)節(jié)點(diǎn)順序排入I向量；最后把指定輸出支路的節(jié)點(diǎn)和相關(guān)零序互感支路的節(jié)點(diǎn)順序排入I向量。這樣I向量就是一個(gè)包含檢修支路、故障支路和指定輸出支路節(jié)點(diǎn)序號(hào)的向量。　　圖1、圖2所示是本例的正序和零序網(wǎng)絡(luò)圖，①～⑤是節(jié)點(diǎn)編號(hào)，(1)～(9)是支路序號(hào)

6、。零序網(wǎng)中(1)和(2)、(4)和(9)有零序互感。圖1　正序網(wǎng)絡(luò)圖Fig.1　Positive-sequencenetworkdiagram圖2　零序網(wǎng)絡(luò)圖Fig.2　Zero-sequencenetworkdiagram　　假定故障支路(9)的一側(cè)節(jié)點(diǎn)⑤接地短路故障，支路(2)和(7)檢修，指定輸出支路為(3)。形成正序和零序I向量如式(2)。　　正序和零序的I向量形成后，按順序從阻抗矩陣中取出對(duì)應(yīng)元素分別形成正序和零序的上三角矩陣Z，如式(3)所示。Z矩陣的主對(duì)角元素是對(duì)應(yīng)I向量中各節(jié)點(diǎn)的自阻抗，每行的非對(duì)角元

7、素為該節(jié)點(diǎn)與對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗，Z矩陣中元素下標(biāo)是其所在行和列的序號(hào)。(2)　　　　　　　(3)L為檢修支路的節(jié)點(diǎn)總數(shù)（上例L=3）；L～i之間是與檢修支路有互感的支路的節(jié)點(diǎn)（上例為與檢修支路(2)有互感的支路(1)的兩側(cè)節(jié)點(diǎn)1，5，正序就沒(méi)這兩節(jié)點(diǎn)）；i,j為故障支路兩側(cè)節(jié)點(diǎn)在I向量中的次序號(hào)（上例正序：i=4，j=5；零序：i=6，j=7）；j+1～s為指定輸出支路兩側(cè)節(jié)點(diǎn)（上例的2，3）及與故障支路和指定輸出支路有互感支路的兩側(cè)節(jié)點(diǎn)（上例指定輸出支路為無(wú)互感支路，而故障支路與支路(4)有互感，故只有支路(4)的

8、兩側(cè)節(jié)點(diǎn)3，4，正序就沒(méi)這兩節(jié)點(diǎn)）；s為I向量的長(zhǎng)度（上例正序s=7，零序s=11）。1.2　對(duì)Z矩陣支路追加修改1.2.1　追加第1條支路1.2.1.1　非電源支路　　如果是非電源支路，Z矩陣的前兩行分別為第1條支路兩側(cè)節(jié)點(diǎn)的自阻抗和與I向量中其他節(jié)點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移阻抗。Z矩陣元素從第3行第3列開(kāi)始追加修改，計(jì)算公式為：　　　　　　　　(4)式中