[发明专利]一种中压配电网中性点接地方式选择方法

摘要

本发明公开了一种中压配电网中性点接地方式选择方法，本方法针对不同中性点接地方式对中压配电网影响的区别，利用配电网线路故障跳闸概率的定量计算实现不同中性点接地方式下配电网可靠性的评估与比较，将不同中性点接地方式下配电网的可靠性评价与运行成本分析相结合，通过计算不同中性点接地方式下配电网的全寿命周期成本并综合可靠性因素来选择最优的配电网中性点接地方式，可满足中压配电网设计、改造的工程需求，提高电网安全性及运行维护效率。该方法能够在计及不同中性点接地方式对中压配电网可靠性和建设运行成本影响的基础上，决策出具有最优经济性的高可靠性中性点接地方式。

主权项

一种中压配电网中性点接地方式选择方法，所述中性点接地方式包括中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经小电阻接地以及中性点经大电阻接地四种接地方式，其特征在于：按以下步骤进行，1)不同中性点接地方式的中压配电网可靠性评估1.1)分别计算不同中性点接地方式的中压配电网线路故障跳闸概率1.1.1)中性点不接地的中压配电网线路故障跳闸概率计算电缆线路或架空线路i故障的跳闸概率为Pii=λη(1‑δ)+λ(1‑η)＝λ‑ληδ         (1)电缆线路i故障时故障扩展使正常线路j跳闸的概率为：Pij＝λη(1‑δ)(e1+e2‑e1e2)               (2)架空线路i故障时故障扩展使正常线路j跳闸的概率为：Pij＝λη(1‑δ)e1                      (3)考虑微机选线影响，先进行微机选线，微机选线失败后进行人工选线，经b次人工选线选中故障线路i和正常线路j使其跳闸的概率分别为：FPii＝Pii        (4)FPij=(1-ω)(1-2n-1)×(1-2n-2)×...×(1-2n-b+1)×1n-bPii---(5)]]>1.1.2)中性点经消弧线圈接地的中压配电网线路故障跳闸概率计算电缆线路或架空线路i故障的跳闸概率为：Pii＝ληδ(1‑α)+λη(1‑δ)+λ(1‑η)＝λ(1‑ηδα)         (6)电缆线路i故障时故障扩展使正常线路j跳闸的概率为：Pij＝ληδ(1‑α)(e1+e2‑e1e2)+λη(1‑δ)(e1+e2‑e1e2)       (7)架空线路i故障时故障扩展使正常线路j跳闸的概率为：Pij＝ληδ(1‑α)e1+λη(1‑δ)e1            (8)考虑微机选线影响，先进行微机选线，微机选线失败后进行人工选线，经b次人工选线选中故障线路i和正常线路j使其跳闸的概率分别为：FPii＝Pii        (9)FPij=(1-ω)(1-2n-1)×(1-2n-2)×...×(1-2n-b+1)×1n-bPii]]>1.1.3)中性点经小电阻接地的中压配电网线路故障跳闸概率计算电缆线路或架空线路i故障的跳闸概率为：Pii＝ληδ(1‑β)+λη(1‑δ)(1‑β)+λ(1‑η)＝λ(1‑ηβ)        (11)电缆线路或架空线路i故障时故障扩展使正常线路j跳闸的概率为：Pij＝ληδβ+λη(1‑δ)β＝ληβ             (12)1.1.4)中性点经高阻接地的中压配电网线路故障跳闸概率计算电缆线路或架空线路i故障的跳闸概率为：Pii＝ληδ(1‑σ)1‑ζ+λη(1‑δ)1‑ζ+λ(1‑η)＝ληδσ(1‑ζ)+λ(1‑ζη)         (13)电缆线路i故障时故障扩展使正常线路j跳闸的概率为：Pij＝[ληδ(1‑σ)+λη(1‑δ)]ζ(e1+e2‑e1e2)             (14)架空线路i故障时故障扩展使正常线路j跳闸的概率为：Pij＝[ληδ(1‑σ)+λη(1‑δ)]ζe1            (15)考虑微机选线影响，先进行微机选线，微机选线失败后进行人工选线，经b次人工选线选中故障线路i和正常线路j使其跳闸的概率分别为：FPii＝Pii          (16)FPij=(1-ω)(1-2n-1)×(1-2n-2)×...×(1-2n-b+1)×1n-bPii---(17)]]>配电网中任一线路i最终的跳闸概率等于自身故障成功跳闸的概率及其他邻线故障时发生扩展引起线路i最终跳闸的概率以及选线错误造成线路i跳闸的概率之和；上述公式(1)‑(17)中各参数的含义为：λ：线路发生故障的概率；η：线路故障时故障类型是单相接地短路故障的概率；δ：线路故障时瞬时性单相接地故障的相对概率；e1：线路发生过电压事故扩展的概率；e2：线路发生电弧火灾事故扩展的概率；σ：瞬时性电弧成功熄灭的概率；α：中性点经消弧线圈接地时能够成功熄灭瞬时性电弧的概率；β：中性点经小电阻接地时无法成功发出跳闸信号的概率；ζ：中性点经高阻接地时成功跳闸的概率；ω：微机选线的正确率；n：系统中的线路条数；b：人工选线的次数；1.2)分别计算不同中性点接地方式下的中压配电网可靠性参数对于由n条线路组成的串联系统，等效故障维修率fe、等效计划维修率f′e、等效故障维修时间re以及等效计划维修时间r′e分别计算为：fe=Σinfi,fe′=Σinfi′,re=Σinfiri/fe,re′=Σinfi′ri′/fe′fe′---(18)]]>式中，fi为第i条线路的故障跳闸率；f′i为第i条线路的计划维修率；ri为第i条线路的故障维修时间；r′i为第i条线路的计划维修时间；若负荷点连接于串联线路末端，电源点连于串联线路首端，则负荷点停运率fSL、负荷平均停运时间rSL、负荷年停运总时间USL的分别为：fSL＝fe+f′e，rSL＝(fere+f′er′e)/fSL，USL＝fSLrSL    (19)对于双回线网络，并联线路的等效故障维修率fe、等效计划维修率f′e、等效故障维修时间re以及等效计划维修时间r′e分别为：fe＝f1f2(r1+r2)                 (20)f′e＝f′1(f2r′1)+f′2(f1r′2)            (21)re＝r1r2/(r1+r2)＝(1/r1+1/r2)‑1               (22)re′=f1′(f2r1′)(1/r1′+1/r2)-1+f2′(f1r2′)(1/r2′+1/r1)-1f1′(f2r1′)+f2′(f1r2′)---(23)]]>式中，f1和f2为两条并联线路的故障跳闸率；f′1和f′2为两条并联线路的计划维修率；r1和r2为两条并联线路的故障维修时间；r′1和r′2为两条并联线路的计划维修时间；对于双回线网络，负荷点停运率fSL、负荷平均停运时间rSL、负荷年停运总时间USL分别为：fSL＝fe+f′e，rSL＝(fere+f′er′e)/fSL，USL＝fSLrSL       (24)考虑选线因素时，由于选线造成的停电时间较短可不计，因而负荷平均停运时间的计算采用不计选线因素的故障跳闸率，而对负荷点停运率的计算仍采用计及选线因素的线路故障跳闸率；1.3)分别计算不同中性点接地方式下的中压配电网可靠性指标采用平均停电频率SAIFI、用户平均停电持续时间CAIDI及缺供电量ENS三个指标来评价不同中性点接地方式下的中压配电网可靠性，分别按如下计算，SAIFI=(ΣimfSLiNi)/(ΣimNi)---(25)]]>CAIDI=(ΣimUSLiNi)/(ΣimfSLiNi)---(26)]]>ENS=ΣimPaiUSLi---(27)]]>式中，m为总的负荷点数，fSLi为负荷点i的停运率，Ni为负荷点i的用户数，USLi为负荷点i的年停运总时间，Pai为负荷点i的平均负荷；2)分别计算不同中性点接地方式下中压配电网全寿命周期成本中压配电网全寿命周期成本按下式计算：U＝G+X+K+F         (28)其中，G设备投入成本，指某一中性点接地方式的配电网中所有配套设备设施的投资总和；X为维护检修费用，指某一中性点接地方式的配电网一年内设备故障所产生的维护检修费用；K为停电损失成本，指某一中性点接地方式的配电网一年内设备故障及故障排查导致停电的时间段内给用户造成缺电的经济损失；F为废弃成本，指不同中性点方式的配电网投资设备设施寿命周期结束后，为清理、销毁其所需支付的费用；停电损失成本K按下式计算：K＝α×ENS×c         (31)式中，α为年停电总损失的惩罚系数，c为地区产电比，ENS为缺供电量；3)决策判定条件若某种接地方式下的中压配电网全寿命周期成本UΓ满足UΓ≤0.9×Umin，则选择该接地方式为决策方案；式中，Umin为除该接地方式外其余中性点接地方式下的最小全寿命周期成本；否则选择满足以下关系的中性点接地方式为决策方案：SC＝min{SCi}        (35)式中，SCi＝SAIFIi×CAIDIi，下标表示第i方案。