混压同塔四回线单相跨单相的跨电压故障电流计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于线路继电保护领域，具体设及混压同塔四回线系统发生单相跨单相故 障时的故障电流计算方法，为继电保护提供坚实的理论基础。
【背景技术】
[0002] 现有故障分析方法多是针对于单回线故障分析、同电压等级双回线故障分析和同 电压等级四回线的故障分析，仅有的对混压同塔四回线故障分析方法都是沿用双回线的六 序分量法。目前国内线路保护中采用方法是忽略混压同塔不同电压等级之间的互感，并且 对电气联系进行粗略等效，然后对两个双回线系统进行单独配置保护。
[0003] 混压同塔四回线发生跨电压故障时，由于不同电压等级之间的互感，故障特征复 杂;再考虑两个电压等级之间的电气联系，分析方法更为复杂。经典的故障分析方法，可用 于单回线、双回线的单条线路的各种接地和相间故障，步骤是计算归算至短路点的正、负、 零序网络图，计算故障点的边界条件，得到序网络图进行故障计算。对不计两个系统之间电 气联系的弱电强磁系统的跨电压故障进行故障计算时，两个系统归算至短路点的正、负序 阻抗容易分别得到，但是由于两个电压等级之间的互感造成两系统之间零序阻抗却不能再 独立得到；同时边界条件也不再独立，而是与另外一个系统有关，依据边界条件的序网络图 也无法得出。考虑了两个电压等级的电气联系后，则不仅零序网络图无法再独立计算，正、 负序的网络图也将无法独立计算。因此，目前国内线路保护中采用的是忽略混压同塔不同 电压等级之间的互感，并且对电气联系进行粗略等效，然后对两个双回线系统进行单独配 置保护的方法。
【发明内容】
[0004] 为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出了混压同塔四回线单相跨单相故 障时的故障电流计算方法。采用本发明的技术方案，可W实现跨电压故障时准确计算故障 电流，为分析各种原理继电保护提供坚实的理论基础。
[0005] 为了更好地理解本发明的技术方案，首先对本发明中出现的技术名词说明如下：
[0006] 混压同塔:是指同一输电杆塔上架设不同电压等级的输电线路；需指出本发明研 究的是两个不同电压等级输电线路的同塔部分，电源和其他不同塔部分做戴维南等效处 理，将电源和不同塔部分等效为电源与出口阻抗形式。
[0007] 弱电强磁输电系统：同塔多回输电线路之间的电磁联系较强、电气联系较弱，与电 磁联系相比电气联系可W忽略的输电系统称作弱电强磁系统。
[000引强电弱磁输电系统：不同电压等级之间存在变压器连接，使同塔多回输电线路之 间的电气联系较强，不可忽略的输电系统称作强电弱磁系统;本发明所述混压同塔输电系 统包含输电线路与两侧电源系统，在一侧电源系统间有变压器连接，即不同电压等级之间 存在电气联系，为"强电弱磁输电系统"，反之为"弱电强磁输电系统"。
[0009] 跨电压故障：不同电压等级之间的跨线故障称为跨电压故障，跨电压故障可W分 为跨电压接地故障和跨电压不接地故障。
[0010]为达到W上目的，本发明采用W下技术方案：
[0011] -种混压同塔四回线单相跨单相的跨电压故障电流计算方法，所述混压同塔四回 线系统包括两个不同电压等级的双回线输电系统，两个不同电压等级的双回线输电系统之 间没有变压器连接时，所述混压同塔四回线系统属于弱电强磁输电系统，其特征在于，所述 计算方法包括W下步骤：
[0012] 步骤1:当混压同塔四回线系统发生单相跨单相电压故障时，分别计算归算至故障 点处的两个不同电压等级输电系统的电动势大小W及正、负序阻抗;其中，两个不同电压等 级输电系统分别采用Ι、π系统表示，Ι、π系统的电动势大小分别为、与.正序阻抗分别 为Ζ?Ψ、Ζ?Ρ，负序阻抗分别为Ζ2Ψ、^，下标Ψ代表1系统，^代表1I系统，均可代表两系统的 A/B/CS相，1、2则分别代表正、负序；
[0013] 步骤2:将步骤1中两个不同电压等级输电系统的零序网络进行统一解禪，同一电 压等级线路之间共母线，Ι、Π 系统线路之间共地，用平行双回线的方法得到统一解禪后的 四回线零序网络；
[0014] 步骤3:将通过步骤2统一解禪后的两个不同电压等级输电系统即1、11系统的零序 网络进行统一归算，W地、两个系统的短路点运Ξ点为节点，消去其他节点得到统一1、11系 统的等效零序网络，WY形式表示，其中I系统短路点节点处零序阻抗为ΖοΨ,ΙΙ系统短路点 节点处零序阻抗为為，，地节点处零序阻抗为ZOM，下标中的0代表零序；
[0015] 步骤4:单相跨单相跨电压接地故障和不接地故障的边界条件为
[0016]
[0017]馬代表短路点对地电压，其中发生接地故障时心* = ()，： AVp、知P分别代 表弱电强磁系统下的I系统或II系统故障电流正、负、零序分量，旬.《P、堪wp、化则代 表弱电强磁系统下的I系统或II系统故障电压正、负、零序分量，下标的含义与步骤1、3中含 义相同，其中下标Ψ/Ρ表示I系统或II系统;按照1、11系统的电动势，正、负网络，W及根据 步骤3统一归算后的零序网络组合成统一的序网络；
[0018] 步骤5:在步骤4所得到的复合序网络图基础上按照W下公式进行弱电强磁混压同 塔四回线单相跨单相故障电流的计算；
[0019] 接地故障时的故障电流为：
[0022] 其牛
公式中荀中、宅伴、巧;>^分别表示为弱电强磁系统下的I 系统故障电流正、负、零序分量；巧.P、吟,、皂,则代表1I系统故障电流正、负、零序分量。
[0023] 本发明还进一步包括W下优选方案：
[0024] 当所述混压同塔四回线系统中的两个不同电压等级的双回线输电线路通过变压 器连接时，所述混压同塔四回线系统属于强电弱磁系统，在强电弱磁系统下混压同塔四回 线单相跨单相的跨电压故障电流计算中，需要将强电弱磁系统下的混压同塔四回线系统划 分为不计变压器的弱电强磁输电系统部分，和变压器形成的电流源部分，将两部分的故障 电流分量叠加即可得到强电弱磁系统下的单相跨单相的跨电压故障电流。
[0025] 因此，强电弱磁系统下单相跨单相的跨电压故障电流计算方法除了包含前述的步 骤1-5外还进一步包括W下步骤：
[0026] 步骤6:计算变压器形成的电流源构成的单相跨单相故障下的故障电流分量，依照 单相跨单相故障类型下实测变压器部分的故障电流，将变压器形成的电流源分解成为正、 负、零序的电流源;根据变压器形成的电流源单独作用时混压同塔输电线路正、负、零序网 络，计算Ι、Π 系统两个故障点处的由电流源提供的故障电流分量起、运，、岛，、馬、斯， 其中，识<、/心、如，分别表示仅有变压器部分电流源时I系统故障电流正、负、零序分量， 巧Ρ、這Ρ、爲Ρ分别表示仅有变压器部分电流源时II系统的正、负、零序分量；
[0027] 步骤7:将步骤5、6所计算的两部分故障电流分别叠加，得到强电弱磁混压同塔四 回线单相跨单相故障电流值?ι.ψ.、4..Ψ、4*..、与(》、与.Ρ、^ο.ρ，其中Α.Ψ、4ψ、4.Ψ.、.马..《*、 与,ρ、各分别为计及变压器的强电弱磁系统的单相跨单相故障时的Ι、π系统的故障电流 正序、负序、零序值。
[0028] 本发明的有益效果是:本发明的选相方法能准确的计算混压同塔单相跨单相电压 故障时的故障电流，给出了运类故障时的故障特性，为各种原理继电保护的分析提供了理 论基础。并且，本发明的故障分析方法计算简单，用正、负、零序分量计算，免去了其他各种 高阶的解禪方法的复杂计算。
【附图说明】
[0029] 图1为有电气连接的混压同塔四回线的跨电压故障模型；
[0030] 图2为电源电动势单独作用的故障模型；
[0031] 图3为变压器源单独作用的故障模型；
[0032] 图4是弱电强磁系统平行双回线零序网络等值电路示意图；
[0033] 图5是弱电强磁系统同塔四回线零序等值电路示意图；
[0034] 图6是弱电强磁系统同塔四回线零序等值电路简化模型示意图；
[0035] 图7为弱电强磁系统单相跨单相接地故障C-a-g故障的复合序网图；
[0036] 图8为弱电强磁系统单相跨单相不接地故障C-a故障的复合序网图。
【具体实施方式】
[0037] 下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0038] 本申请公开了一种混压同塔四回线单相跨单相的跨电压故障电流计算方法，所述 混压同塔四回线系统包括两个不同电压等级的双回线输电系统，当所述两个不同电压等级 的双回线输电系统之间没有变压器连接时，所述混压同塔四回线系统属于弱电强磁输电系 统。
[0039] 弱电强磁系统下的混压同塔四回线单相跨单相的跨电压故障电流计算包括W下 步骤：
[0040] 步骤1:计算归算至故障点处的两个不同电压等级输电系统的电动势大小W及正、 负序阻抗。系统的C相跨II系统的a相为例，其中1、11系统的电动势大小分别为奋、每; 正序阻抗分别为Ζιψ、;负序阻抗分别为Ζ2Ψ、Z;0，下标Ψ代表1系统，0'代表Π 系统，