本发明属于电力系统技术领域，具体是涉及一种用于继电保护整定计算的考虑电源贡献系数的电源运行方式选择方法。
背景技术：
电源运行方式的选择是继电保护整定计算中的一个重要内容，整定工作人员需要对网络中各电源的大小方式进行合理选择，从而计算出最大/最小助增系数和分支系数等关键参数。随着电网的互联，以及新能源和分布式发电的增加，电网的拓扑结构越来越复杂，运行方式更加多样化，使得继电保护整定计算中运行方式的选择难度增加。如何选择运行方式，从而高效地计算出最小和最大配合系数，使得相邻保护之间的配合更加合理，一直是继电保护整定计算领域所关注的重要技术问题之一。
传统的自动整定软件在考虑电源运行方式的选择问题上，通常对所有可能的运行方式进行排列组合，这样计算结果较准确，但是计算量巨大，需要消耗较多的时间和硬件资源。另一方面，这种基于枚举法的自动计算往往只有计算结果，缺乏推理性质的中间过程和步骤，其计算结果的正确性、合理性常遭到用户的置疑，影响了自动计算的实用性。因此，研究计算效率更高且计算结果合理的电源运行方式选择方法，是必要的。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于继电保护整定计算的考虑电源贡献系数的电源运行方式选择方法。
计算各电源对于保护支路的电源贡献系数，并计算各电源的方向性，然后计算各电源对于助增支路的电源贡献系数，对各电源的方向性进行修正，最终根据各电源的方向性确定整定计算助增系数和分支系数时各电源的运行方式。
更进一步，利用本发明的考虑电源贡献系数的电源运行方式选择方法，可构成整定计算中的电源运行方式选择方案。具体是：计算各电源对于保护支路和助增支路的电源贡献系数，并判断各电源的方向性，根据各电源的方向性来设置助增系数和分支系数计算时的电源运行方式。
本发明方法包括以下步骤：
步骤1.计算各电源对于保护支路的电源贡献系数；具体是：i表示电源所在的节点编号，CR(i)表示编号为i的电源对于保护支路的电源贡献系数，p表示保护支路的首端节点编号，q表示保护支路的末端节点编号，Zip表示节点i和p之间的互阻抗，Ziq表示节点i和q之间的互阻抗，ZGi表示编号为i的电源的等值阻抗，N表示电源总数；
步骤2.计算各电源的方向性；具体是：若-90°≤∠CR(i)<90°，则编号为i的电源的方向为正，若∠CR(i)≥90°或<-90°，则编号为i的电源的方向为负，∠CR(i)表示CR(i)的相角；
步骤3.计算各电源对于助增支路的电源贡献系数；具体是：CZ(i)表示编号为i的电源对于助增支路的电源贡献系数，yF表示故障支路的导纳，yR表示保护支路的导纳；
步骤4.对各电源的方向性进行修正；具体是：若下列四个条件均满足，则将编号为i的电源的方向修正为负方向，∠CZ(i)表示CZ(i)的相角,|CZ(i)|表示CZ(i)的幅值,|CR(i)|表示CR(i)的幅值；
步骤5.选择整定计算中各电源的运行方式；具体是：计算最小助增系数或最大分支系数时，所有正方向电源设为大方式，所有负方向电源设为小方式；计算最大助增系数或最小分支系数时，所有正方向电源设为小方式，所有负方向电源设为大方式。
本发明的有益效果：本发明能够确定性地求出各电源在助增系数和分支系数的计算中所对应的运行方式，避免了对所有运行方式进行排列组合的枚举，可以大幅度提高整定计算的效率，且计算结果准确。此外，本发明能够提供中间计算结果，容易取得整定工作人员的信任。
附图说明
图1是本发明实施例IEEE新英格兰10机39节点系统的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
本发明包括以下步骤：
步骤1.计算各电源对于保护支路的电源贡献系数；具体是：i表示电源所在的节点编号，CR(i)表示编号为i的电源对于保护支路的电源贡献系数，p表示保护支路的首端节点编号，q表示保护支路的末端节点编号，Zip表示节点i和p之间的互阻抗，Ziq表示节点i和q之间的互阻抗，ZGi表示编号为i的电源的等值阻抗，N表示电源总数；
步骤2.计算各电源的方向性；具体是：若-90°≤∠CR(i)<90°，则编号为i的电源的方向为正，若∠CR(i)≥90°或<-90°，则编号为i的电源的方向为负，∠CR(i)表示CR(i)的相角；
步骤3.计算各电源对于助增支路的电源贡献系数；具体是：CZ(i)表示编号为i的电源对于助增支路的电源贡献系数，yF表示故障支路的导纳，yR表示保护支路的导纳；
步骤4.对各电源的方向性进行修正；具体是：若下列四个条件均满足，则将编号为i的电源的方向修正为负方向，∠CZ(i)表示CZ(i)的相角,|CZ(i)|表示CZ(i)的幅值,|CR(i)|表示CR(i)的幅值；
步骤5.选择整定计算中各电源的运行方式；具体是：计算最小助增系数或最大分支系数时，所有正方向电源设为大方式，所有负方向电源设为小方式；计算最大助增系数或最小分支系数时，所有正方向电源设为小方式，所有负方向电源设为大方式。
为验证上述用于继电保护整定计算的考虑电源贡献系数的电源运行方式选择方法的正确性，以图1所示的IEEE新英格兰10机39节点系统为例进行验证。短路电流计算采用三角分解法求解节点电压方程，电源取大方式时设为原定的阻抗值，电源取小方式时设为原定阻抗值的1.5倍。
以线路21-16，母线21侧的保护为例，考虑与下级线路16-19的保护配合，假设故障发生在下级线路末端，即母线19上。分别利用枚举法、电流分布系数法、电源贡献系数法即本发明计算最小和最大助增系数，结果如表1所示。电流分布系数法中的α为门槛值，大于门槛值的电源将进行排列组合，结果列于表中；小于门槛值的电源按原先的阻抗值设置，即默认为大方式。各电源采用其接入的母线序号作为编号。在考虑计算用时方面，对同一程序连续运行100次，取平均时间。
表1 三种方法的助增系数计算结果
由表1可知，枚举法对所有电源的运行方式进行排列组合，其计算出的最小和最大助增系数是精确的，然而其计算用时较大。电流分布系数法在门槛值取得较小时，参与排列组合的电源较多，计算误差较小，但计算时间较长；而在门槛值取得较大时，参与排列组合的电源少，虽然计算时间减少，但计算误差较明显。相比之下，电源贡献系数法即本发明的计算准确度和计算效率都优于电流分布系数法，并且不存在门限值的选择问题。
表2 电源贡献系数计算结果
上述算例中，各电源的贡献系数计算结果如表2所示。在正方向电源中，电源33、34的贡献系数接近0，从图1中也可以看出故障发生在母线19上时，将电源33、34与保护及配合支路分隔在了两端，因而电源33、34基本不影响所关注的助增系数的计算。而另两个正方向电源中，电源35的贡献作用相对更大，其主要原因之一是电源35相比电源36，离保护支路的首端母线21更近，离末端母线16更远，因而其对保护支路短路电流增大的作用更显著，即更有利于助增系数的减小。在反方向电源中，各电源的贡献系数都差不多，从图1中也可以看出这些电源所贡献的电流都是作为助增电流汇入母线16，有利于助增系数的增大，且各电源距离母线16都较远，因而其作用相差不大。从上述分析中可以看出，电源贡献系数方法的计算结果基本与人工经验相符合，因而更容易取得整定工作人员的信任。
对图1网络中所有可能的保护支路-配合支路组合进行遍历(组合总数共164对)，均假设故障发生在所关注保护的下级配合线路末端，计算助增系数。电源贡献系数法即本发明和枚举法的计算结果如表3所示。其中的误差统计，指的是以枚举法的计算结果为基准，统计电源贡献系数法结果的相对误差。最小助增系数的相对误差总为正数，最大助增系数的相对误差总为负数。由表3结果可知，电源贡献系数法即本发明的最小和最大助增系数计算误差很小，在本算例网络中平均误差不超过千分之一，最大误差不超过百分之二。计算误差主要来源于对故障电流影响非常小的电源，其电源贡献系数的幅值较接近零，相角的判别就可能会不准确，但由于其影响很小，造成助增系数计算结果的误差也很小，因而本发明方法总体上较为准确。计算用时会随着具体的硬件、软件、编程方法而变化，但表3的时间统计基本可以反映出两种方法计算效率的数量级关系，本发明方法的计算用时远小于传统枚举法。
表3 所有组合的助增系数计算结果