CN107271847A - 一种基于罗氏线圈微分输出的柔性直流线路故障测距方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于罗氏线圈微分输出的柔性直流线路故障测距方法，柔性直流线路故障测距方法包括以下步骤：步骤一：在直流线路中增设罗氏线圈；步骤二：根据步骤一中的罗氏线圈的电压输出信号计算所测量故障电流的微分；步骤三：对故障线路列写微分方程，获得最终的故障测距结果；本发明公开的基于罗氏线圈微分输出的柔性直流线路故障测距方法可避免传统变量获取方法在低采样频率下带来的误差，提高故障测距的精度。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统继电保护技术领域，特别是涉及基于罗氏线圈微分输出的柔性直流线路故障测距方法。
背景技术
随着电压源换流器(voltage sourced converter，VSC)的发展以及电源和负荷中电流变换中直流环节的增加，柔性直流系统由于其具有控制灵活、便于接纳分布式电源与直流负荷、供电容量大、电能质量好等优点已引起国内外广泛关注。然而柔性直流系统的故障特性与交流系统存在本质不同，交流系统的故障测距方法难以直接用于柔性直流系统。
R-L模型算法是交流系统中非常成熟的故障测距方法。一些研究利用R-L模型算法构成柔性直流线路故障测距方法，但将R-L模型算法用于柔性直流系统存在一定的局限性：传统变量获取方法在低采样频率下存在较大误差并无法补偿，会影响故障测距的精度。
因此希望有一种柔性直流线路故障测距方法可以克服或至少减轻现有技术中的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于罗氏线圈微分输出的柔性直流线路故障测距方法，利用罗氏线圈可利用输出电压值直接计算所测电流微分的特点提高故障测距的精度。
本发明提供一种基于罗氏线圈微分输出的柔性直流线路故障测距方法，包括以下步骤：
步骤一：在直流线路中增设罗氏线圈；
步骤二：根据步骤一中的罗氏线圈的电压输出信号计算所测量故障电流的微分；
步骤三：对故障线路列写微分方程，获得最终的故障测距结果。
优选地，所述步骤一中的罗氏线圈不经过积分环节直接连接到低通模拟滤波器，低通模拟滤波器的输出端连接A/D数模转换模块，A/D数模转换模块的输出端通过光纤连接故障测距装置。
优选地，所述低通模拟滤波器为500Hz。
优选地，所述步骤二中罗氏线圈的电压输出值与所测量故障电流的微分成正比，所测量故障电流的微分公式为：
uR(t)为罗氏线圈的电压输出值，M为罗氏线圈的互感系数。
优选地，所述步骤三中故障测距的公式为：
其中，D为需测量点至故障点的故障距离，R和L分别为柔性直流线路中单位长度的电阻和电感；u(t)、i(t)分别为电压传感器和电流传感器测量到的电压、电流的瞬时值；uR(t)为罗氏线圈输出的电压，M为罗氏线圈的互感系数。
优选地，所述故障测距公式根据故障采样数据计算出多个时刻的测距结果，用所有测距结果的平均值作为最终的故障测距结果。
本发明公开了一种基于罗氏线圈微分输出的柔性直流线路故障测距方法，可避免传统变量获取方法在低采样频率下带来的误差，提高故障测距的精度。
附图说明
图1为罗氏线圈的结构示意图。
图2为本发明的基于罗氏线圈微分输出的柔性直流线路故障测距方法的流程图。
图3为本发明的基于罗氏线圈微分输出的柔性直流线路故障测距方法的测量点示意图。
图4为罗氏线圈输出回路示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
传统微分变量获取方法可能存在的误差。常用的微分获取方法是用两点采样值的差分值代替中点时刻的微分值，平均值代替中点时刻的瞬时值。柔性直流系统的故障电气量主要包含衰减振荡分量、衰减直流分量、直流分量以及谐波分量，下面对这四种分量的替代误差分别进行理论定性分析。
对于衰减振荡分量：
x(t)＝Ae-αtsin(ωdt+θ) (1)
式中衰减系数α和振荡角频率ωd与线路参数和故障位置有关，是未知的，A与θ分别为衰减振荡分量的幅值和初相角。
相邻的两个离散采样值可表示为：
式中Ts为采样间隔。
如用n和n+1两点的平均值代替中点t时刻的瞬时值，可得如下误差系数公式：
式中k1表示衰减振荡分量的瞬时值替代误差系数。
衰减振荡分量的导数表示式为：
如用n和n+1两点的差分值代替中点t时刻的微分值，可得如下误差系数公式：
式中k2表示衰减振荡分量的微分值替代误差系数。
k1和k2都是关于时间t以及衰减系数α和振荡角频率ωd的函数，也就是说对于衰减振荡分量，替代误差系数是与故障位置有关的时变未知数。
对于衰减直流分量：
x(t)＝A′e-α′t (8)
式中α’为衰减直流分量的衰减系数，与线路参数和故障位置有关；A’为衰减直流分量的幅值。
其瞬时值替代误差系数为：
其微分值替代误差系数为：
k3和k4都是关于衰减系数α’的函数，因此对于衰减直流分量来说，替代误差是与故障位置有关的未知常数。
对于直流分量，传统变量获取方法没有误差。
对于谐波分量：
x(t)＝Ahsin(ωht+θh) (11)
式中ωh为谐波分量的角频率，Ah和θh分别为谐波分量的幅值和初相角。
其瞬时值替代误差系数为：
k5＝cos(ωhTs/2) (12)
其微分值替代误差系数为：
k5和k6只与采样间隔Ts有关，对于谐波分量来说，替代误差系数是已知常数。
综上所述，采用传统变量获取方法，衰减振荡分量的替代误差系数为时变未知数，衰减直流分量的替代误差系数为未知常数，直流分量不存在替代误差，谐波分量的替代误差系数为已知常数。柔性直流系统的故障电气量在不同的时间阶段含有不同的分量，而且各分量所占比例无法确定，因此很难对替代误差进行修正。
如图1所示，罗氏线圈不含铁芯，它往往是由漆包线均匀绕制在环形骨架上制成，一次电流的导体穿过圆形骨架的圆心，根据电磁感应原理，罗氏线圈的输出电压为
式中M为罗氏线圈的互感系数，i为一次电流。上述过程都是模拟电路中的处理过程，因此不会出现传统微分变量获取方法引起的替代误差。
如图2所示，本发明实施例中基于罗氏线圈微分输出的柔性直流线路故障测距方法的工作流程，包括如下步骤：
步骤11、在柔性直流线路需安装电压传感器和电流传感器来测量线路的电压和电流，并在直流线路上增设罗氏线圈来测量故障电流的微分；
如图3所示，一个双端柔性直流系统，直流线路分为两段。假设故障测距装置安装在M端，则安装电压传感器TV和电流传感器TA测量线路电压和线路电流，另外增设一个罗氏线圈RECT，以测量故障电流的微分。根据电磁感应原理，罗氏线圈的输出电压为
式中M为罗氏线圈的互感系数，i为一次电流。因此可根据罗氏线圈输出的电压直接计算出故障电流的微分。
步骤12、罗氏线圈、电压传感器和电流传感器的输出通过低通滤波器，以滤除高频分量，降低线路分布电容的影响；
如图4所示，罗氏线圈1的输出信号与一个500Hz的低通模拟滤波器2连接，低通模拟滤波器2的输出与A/D数模转换模块3连接，A/D数模转换模块3的输出与光纤4连接，光纤4与故障测距装置5连接。
步骤13、故障电压、电流、电流微分测量数据通过光纤传输给故障测距装置，故障测距装置输出测距结果。
故障测距的公式为：
其中，D为需测量点至故障点的故障距离，R和L分别为柔性直流线路中单位长度的电阻和电感；u(t)、i(t)分别为电压传感器和电流传感器测量到的电压、电流的瞬时值；uR(t)为罗氏线圈输出的电压，M为罗氏线圈的互感系数。
故障测距公式根据故障采样数据计算出多个时刻的测距结果，用所有测距结果的平均值作为最终的故障测距结果。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种基于罗氏线圈微分输出的柔性直流线路故障测距方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在直流线路中增设罗氏线圈；
步骤二：根据步骤一中的罗氏线圈的电压输出信号计算所测量故障电流的微分；
步骤三：对故障线路列写微分方程，获得最终的故障测距结果。
2.如权利要求1所述的基于罗氏线圈微分输出的柔性直流线路故障测距方法，其特征在于：所述步骤一中的罗氏线圈不经过积分环节直接连接到低通模拟滤波器，低通模拟滤波器的输出端连接A/D数模转换模块，A/D数模转换模块的输出端通过光纤连接故障测距装置。
3.如权利要求2所述的基于罗氏线圈微分输出的柔性直流线路故障测距方法，其特征在于：所述低通模拟滤波器为500Hz。
4.如权利要求3所述的基于罗氏线圈微分输出的柔性直流线路故障测距方法，其特征在于：所述步骤二中罗氏线圈的电压输出值与所测量故障电流的微分成正比，所测量故障电流的微分公式为：
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uR(t)为罗氏线圈的电压输出值，M为罗氏线圈的互感系数。
5.如权利要求4所述的基于罗氏线圈微分输出的柔性直流线路故障测距方法，其特征在于：所述步骤三中故障测距的公式为：
<mrow>
<mi>D</mi>
<mo>=</mo>
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<mrow>
<mi>u</mi>
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<mo>(</mo>
<mi>t</mi>
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</mrow>
</mrow>
</mfrac>
<mo>;</mo>
</mrow>
其中，D为需测量点至故障点的故障距离，R和L分别为柔性直流线路中单位长度的电阻和电感；u(t)、i(t)分别为电压传感器和电流传感器测量到的电压、电流的瞬时值；uR(t)为罗氏线圈输出的电压，M为罗氏线圈的互感系数。
6.如权利要求5所述的基于罗氏线圈微分输出的柔性直流线路故障测距方法，其特征在于：所述故障测距公式根据故障采样数据计算出多个时刻的测距结果，用所有测距结果的平均值作为最终的故障测距结果。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107591786A (zh) * | 2017-11-02 | 2018-01-16 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于电流微分量的直流微网保护方法及装置 |
| CN111985079A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-11-24 | 许继集团有限公司 | 一种基于罗氏线圈电流传变的快速距离保护方法 |
| CN116577594A (zh) * | 2023-07-10 | 2023-08-11 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 一种继电保护装置的故障监测方法和系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101776725A (zh) * | 2010-01-13 | 2010-07-14 | 上海交通大学 | 输电线路故障测距方法 |
| CN102305900A (zh) * | 2011-05-21 | 2012-01-04 | 山东大学 | 基于Rogowski线圈微分输出的行波故障测距方法及装置 |
| CN204945237U (zh) * | 2015-09-30 | 2016-01-06 | 三峡大学 | 一种电压电流微分信号在线测量装置 |
| CN106684837A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-05-17 | 华北电力大学 | 柔性直流线路测距式保护方法 |
-
2017
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101776725A (zh) * | 2010-01-13 | 2010-07-14 | 上海交通大学 | 输电线路故障测距方法 |
| CN102305900A (zh) * | 2011-05-21 | 2012-01-04 | 山东大学 | 基于Rogowski线圈微分输出的行波故障测距方法及装置 |
| CN204945237U (zh) * | 2015-09-30 | 2016-01-06 | 三峡大学 | 一种电压电流微分信号在线测量装置 |
| CN106684837A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-05-17 | 华北电力大学 | 柔性直流线路测距式保护方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107591786A (zh) * | 2017-11-02 | 2018-01-16 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于电流微分量的直流微网保护方法及装置 |
| CN107591786B (zh) * | 2017-11-02 | 2020-02-07 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于电流微分量的直流微网保护方法及装置 |
| CN111985079A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-11-24 | 许继集团有限公司 | 一种基于罗氏线圈电流传变的快速距离保护方法 |
| CN111985079B (zh) * | 2020-07-14 | 2024-02-13 | 许继集团有限公司 | 一种基于罗氏线圈电流传变的快速距离保护方法 |
| CN116577594A (zh) * | 2023-07-10 | 2023-08-11 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 一种继电保护装置的故障监测方法和系统 |
| CN116577594B (zh) * | 2023-07-10 | 2023-11-14 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 一种继电保护装置的故障监测方法和系统 |
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