CN103487657B - 一种利用平均值估算直流输电系统接地极极址电阻的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用平均值估算直流输电系统接地极极址电阻的方法，属于电力系统测距技术领域。本发明所述方法首先利用接地极线路故障前的录波数据计算接地极量测端电压的长时窗平均值和接地极量测端两回出线电流的长时窗平均值，然后通过接地极量测端电压的长时窗平均值和接地极量测端两回出线电流的长时窗平均值计算出由量测端视入的总等效电阻值，最后通过由量测端视入的总等效电阻值和接地极线路的电阻值计算出接地极极址电阻值。本发明利用了已有的故障录波数据对接地极极址进行估算，不需要再进行高频率的采样，易于现场实现。

Description

一种利用平均值估算直流输电系统接地极极址电阻的方法
技术领域
本发明涉及一种利用平均值估算直流输电系统接地极极址电阻的方法，属于电力系统测距技术领域。
背景技术
接地极线路是直流输电系统中不可缺少的一部分，实际中接地极极址的选择相对比较困难。为了减少接地极电流对换流站设备的影响，直流系统中接地极的极址一般选择在距离换流站几十到一百多千米的地方，极址与换流站之间通常架设双导线并联的接地极引线。
接地极线路电压较低，经过的地区多为山区，所以发生线路故障的概率较大，接地极线路发生故障时会影响直流双极系统，不仅对直流系统安全运行影响较大，而且对大电网骨干网架的稳定运行影响很大。对于接地极线路的故障精确定位，极址电阻值是一个重要的参数。接地极极址电阻容易受所处环境的影响而变化，若能较精确的获取实时的极址电阻值，对于接地极线路的故障精确定位意义重大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种利用平均值估算直流输电系统接地极极址电阻的方法，以达到能较精确的获取实时的极址电阻值的目的。
本发明的技术方案是：一种利用平均值估算直流输电系统接地极极址电阻的方法，首先利用接地极线路故障前的录波数据计算接地极量测端电压的长时窗平均值和接地极量测端两回出线电流的长时窗平均值，然后通过接地极量测端电压的长时窗平均值和接地极量测端两回出线电流的长时窗平均值计算出由量测端视入的总等效电阻值，最后通过由量测端视入的总等效电阻值和接地极线路的电阻值计算出接地极极址电阻值。
具体步骤如下：
（1）利用接地极线路故障前的录波数据计算接地极量测端电压的长时窗平均值和接地极量测端两回出线电流的长时窗平均值，分别为：
（1）
（2）
（3）
式中：为接地极量测端电压的长时窗平均值值，、分别为接地极量测端两回出线电流的长时窗平均值，N为长时窗的数据总个数，为接地极量测端电压第n个采用点的瞬时值、(n)为接地极线路1量测端电流第n个采用点的瞬时值，和(n)为接地极线路2量测端电流第n个采用点的瞬时值，为采用点序号；
（2）用接地极线路量测端电压长时窗平均值除以接地极量测端两回出线电流的长时窗平均值之和得到由量测端视入的总等效电阻值；
（4）
式中：R为接地极线路和极址的总等效电阻；
（3）用由量测端视入的总等效电阻值减去线路等效电阻值得到接地极线路极址电阻；
（5）
式中：R g为接地极极址电阻，r为单位长度线路直流电阻，l为接地极线路全长。
本发明的原理是：高压直流输电系统的接地极极址电阻为纯阻性，利用接地极线路故障前的录波数据的长时窗平均值，可以估算出极址电阻值。接地极线路故障前录波数据的长时窗平均值为量测端电气量的直流分量，接地极线路量测端电压的直流分量除以两回出线电流的直流分量之和等于接地极线路和极址的总等效电阻值，该总等效电阻减去线路等效电阻值即为接地极极址电阻值。
本发明的有益效果是：
（1）本方法利用了已有的故障录波数据对接地极极址进行估算，不需要再进行高频率的采样，易于现场实现。
（2）本方法利用量测端电压和电流的长时窗平均值估算直流接地极极址电阻值，由于极址电阻为纯阻性，所以计算时只考虑线路的直流电阻，计算可靠性更高。
附图说明
图1为本发明中的直流输电系统图：图中，为换流站中性母线电压(接地极量测端电压)；、分别为接地极两回出线电流(量测端电流)；
图2为本发明实施例1中，接地极量测端电压、电流波形图；t/s表示时间/秒，kV表示千伏，kA表示千安；
图3为本发明实施例2中，接地极量测端电压、电流波形图；t/s表示时间/秒，kV表示千伏，kA表示千安；
图4为本发明实施例3中，接地极量测端电压、电流波形图；t/s表示时间/秒，kV表示千伏，kA表示千安；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
一种利用平均值估算直流输电系统接地极极址电阻的方法，首先利用接地极线路故障前的录波数据计算接地极量测端电压的长时窗平均值和接地极量测端两回出线电流的长时窗平均值，然后通过接地极量测端电压的长时窗平均值和接地极量测端两回出线电流的长时窗平均值计算出由量测端视入的总等效电阻值，最后通过由量测端视入的总等效电阻值和接地极线路的电阻值计算出接地极极址电阻值。
具体步骤如下：
（1）利用接地极线路故障前的录波数据计算接地极量测端电压的长时窗平均值和接地极量测端两回出线电流的长时窗平均值，分别为：
（1）
（2）
（3）
式中：为接地极量测端电压的长时窗平均值值，、分别为接地极量测端两回出线电流的长时窗平均值，N为长时窗的数据总个数，为接地极量测端电压第n个采用点的瞬时值、(n)为接地极线路1量测端电流第n个采用点的瞬时值，和(n)为接地极线路2量测端电流第n个采用点的瞬时值，为采用点序号；
（2）用接地极线路量测端电压长时窗平均值除以接地极量测端两回出线电流的长时窗平均值之和得到由量测端视入的总等效电阻值；
（4）
式中：R为接地极线路和极址的总等效电阻；
（3）用由量测端视入的总等效电阻值减去线路等效电阻值得到接地极线路极址电阻；
（5）
式中：R g为接地极极址电阻，r为单位长度线路直流电阻，l为接地极线路全长。
实施例1：800kV直流接地极线路如图1所示。其线路参数如下：线路全长80km，直流电阻为:0.023165Ω/km，极址电阻为0.3Ω。数据采样率为6.4kHz。
具体步骤如下：
（1）利用故障前录波数据计算接地极线路量测端电压、电流长时窗平均值：
=0.486787kV.
=0.1984289kA
=0.198359kA
式中：为量测端电压的长时窗平均值值，、分别为量测端两回出线电流的长时窗平均值，N为长时窗的数据总个数，为接地极量测端电压第n个采用点的瞬时值、（n）为接地极线路1量测端电流第n个采用点的瞬时值，和（n）为接地极线路2量测端电流第n个采用点的瞬时值，为采用点序号。
（2）计算接地极线路和极址的总电阻，总电阻等于地极线路量测端电压长时窗平均值除以两回出线电流长时窗平均值之和。
=1.22681854Ω
式中：R为接地极线路和极址的总电阻。
（3）计算接地极线路极址电阻，接地极线路和极址的总电阻减去线路电阻便是接地极极址电阻。
=0.3002185Ω
式中：R g为接地极极址电阻，r为单位长度线路电阻，l为接地极线路全长。
实施例2：800kV直流接地极线路如图1所示。其线路参数如下：线路全长80km，直流电阻为：0.023165Ω/km，极址电阻为0.23Ω。数据采样率为6.4kHz。
具体步骤如下：
（1）利用故障前录波数据计算接地极线路量测端电压、电流长时窗平均值：
=0.4591422kV.
=0.1985354kA
=0.1984659kA
式中：为量测端电压的长时窗平均值值，、分别为量测端两回出线电流的长时窗平均值，N为长时窗的数据总个数。
（2）计算接地极线路和极址的总电阻，总电阻等于地极线路量测端电压长时窗平均值除以两回出线电流长时窗平均值之和。
=1.1565257Ω
式中：R为接地极线路和极址的总电阻。
（3）计算接地极线路极址电阻，接地极线路和极址的总电阻减去线路电阻便是接地极极址电阻。
=0.2299257Ω
式中：R g为接地极极址电阻，r为单位长度线路电阻，l为接地极线路全长。
实施例3：800kV直流接地极线路如图1所示。其线路参数如下：线路全长80km，直流电阻为：0.00756Ω/km，极址电阻为0.2Ω。数据采样率为6.4kHz。
具体步骤如下：
（1）利用故障前录波数据计算接地极线路量测端电压、电流长时窗平均值：
=0.197745kV.
=0.199146kA
=0.199146Ka
式中：为量测端电压的长时窗平均值值，、分别为量测端两回出线电流的长时窗平均值，N为长时窗的数据总个数，为接地极量测端电压第n个采用点的瞬时值、（n）为接地极线路1量测端电流第n个采用点的瞬时值，和（n）为接地极线路2量测端电流第n个采用点的瞬时值，为采用点序号。
（2）计算接地极线路和极址的总电阻，总电阻等于地极线路量测端电压长时窗平均值除以两回出线电流长时窗平均值之和。
=0.4964824Ω
式中：R为接地极线路和极址的总电阻。
（3）计算接地极线路极址电阻，接地极线路和极址的总电阻减去线路电阻便是接地极极址电阻。
=0.194082Ω
式中：R g为接地极极址电阻，r为单位长度线路电阻，l为接地极线路全长。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (2)

1.一种利用平均值估算直流输电系统接地极极址电阻的方法，其特征在于：首先利用接地极线路故障前的录波数据计算接地极量测端电压的长时窗平均值和接地极量测端两回出线电流的长时窗平均值，然后通过接地极量测端电压的长时窗平均值和接地极量测端两回出线电流的长时窗平均值计算出由量测端视入的总等效电阻值，最后通过由量测端视入的总等效电阻值和接地极线路的电阻值计算出接地极极址电阻值。
2.根据权利要求1所述的利用平均值估算直流输电系统接地极极址电阻的方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)利用接地极线路故障前的录波数据计算接地极量测端电压的长时窗平均值和接地极量测端两回出线电流的长时窗平均值，分别为：
U ‾ M = 1 N Σ n = 1 N u M ( n ) - - - ( 1 )
I ‾ d e e 1 = 1 N Σ n = 1 N i d e e 1 ( n ) - - - ( 2 )
I ‾ d e e 2 = 1 N Σ n = 1 N i d e e 2 ( n ) - - - ( 3 )
式中：为接地极量测端电压的长时窗平均值值，分别为接地极量测端两回出线电流的长时窗平均值，N为长时窗的数据总个数，uM(n)为接地极量测端电压第n个采样点的瞬时值、idee1(n)为接地极线路1量测端电流第n个采样点的瞬时值，和idee2(n)为接地极线路2量测端电流第n个采样点的瞬时值，n为采样点序号；
(2)用接地极线路量测端电压长时窗平均值除以接地极量测端两回出线电流的长时窗平均值之和得到由量测端视入的总等效电阻值；
R = U ‾ M I ‾ d e e 1 + I ‾ d e e 2 - - - ( 4 )
式中：R为接地极线路和极址的总等效电阻；
(3)用由量测端视入的总等效电阻值减去线路等效电阻值得到接地极极址电阻值；
R g = R - l r 2 = U ‾ M I ‾ d e e 1 + I ‾ d e e 2 - l r 2 - - - ( 5 )
式中：Rg为接地极极址电阻值，r为单位长度线路直流电阻，l为接地极线路全长。
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