关键词:
同塔双回输电线路
故障分析
故障测距
相模变换
量子粒子群优化算法
摘要:
随着我国经济社会的快速发展,地区电网负荷日趋密集,输电线路走廊越发紧张,同塔双回、多回输电线路的应用更为广泛。同塔双回输电线路能有效节省输电通道、降低建设成本,因此被广泛采用。目前国内以深圳为代表的部分经济发达地区在线路通道紧张的情况下,为提高输送能力而将单回输电线路改扩建成同塔双回、四回线路,或改建混压同塔双回、四回线路。同塔双回输电线路中,部分双回线路采用不同电压等级的标准建设,部分线路由于长度较短而采用导线不换位布置,由此导致的线路参数不对称使得导线间的电磁耦合复杂,各相导线自阻抗、互阻抗的不一致进一步提高了线路参数的分析难度,使得线路的故障分析、测距变得更为复杂。本文主要围绕同塔双回输电线路各类型故障分析及故障测距展开研究,主要研究内容如下:首先,阐述了同塔双回输电线路的相模变换方法及相关理论。通过对均匀换位的单回线参数解耦,阐释了相模变换的目的和意义,以均匀传输线方程为基础,推导了相模变换矩阵的建立方法,介绍了目前在单回路输电线路故障分析中常用的相模变换矩阵。在此基础上,结合对同塔双回输电线路结构特点的分析,重点讨论了适用于均匀换位同塔双回输电线路的相模变换矩阵的建立以及相模变换的方法,为混压同塔和不换位同塔双回输电线路的故障分析与测距奠定了基础。其次,混压同塔双回线路发生跨电压故障时,不同电压等级间的零序互感会对故障电流产生影响,而部分同塔线路的结构更为特殊,致使跨电压故障的特征分析变得困难。针对混压部分同塔双回线路发生的跨电压故障,建立并简化混压部分同塔双回线路的各序参数模型。基于改进的复合序网络,提出了一种针对混压部分同塔双回线的跨电压各类型故障特征的分析方法。在分析混压部分同塔双回线路的各序参数模型并求解其等效模型的基础上,依据各类型故障的边界条件,绘制各类型故障的改进复合序网络图,由改进复合序网络图求解出故障点的电流等故障特征。仿真结果验证了该分析方法对于混压同塔双回线路发生跨电压故障分析的准确性与实用性。最后,部分较短的同塔双回线路采用不换位架设,由此导致的线路参数不对称使得六序分量法等传统分析方法失效,需要一种新的相模变换方法对参数矩阵进行解耦。通过在标准Karenbauer变换矩阵的基础上进行改进,并使用同、反向分量变换,得到适用于不换位同塔双回线参数解耦的相模变换矩阵。针对不换位同塔双回线故障测距方程难以求解问题,引入量子粒子群算法对其进行优化,提出了一种基于改进Karenbauer矩阵和量子粒子群算法的故障测距新方法。该方法使用同、反序分量变换将线路参数矩阵分解为同、反向序分量,再对标准Karenbauer矩阵进行矩阵变换,得到适用于不换位线路的改进Karenbauer矩阵并分别应用于同、反序分量,求解出解耦后的参数模量。利用线路参数解耦后的线路两端模量,通过均匀传输线方程推导故障距离与两端模量的关系,列写故障测距方程,并引入量子粒子群算法对方程进行优化求解。最后,通过PSCAD仿真验证该方法的可靠性与精确性。