CN111830367A - 一种高压直流输电线路单极接地故障的故障定位方法 - Google Patents

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CN111830367A CN202010729171.3A CN202010729171A CN111830367A CN 111830367 A CN111830367 A CN 111830367A CN 202010729171 A CN202010729171 A CN 202010729171A CN 111830367 A CN111830367 A CN 111830367A
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韩笑
梅雨菲
张森
刘建婷
张益伟
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Abstract

本发明公开了一种高压直流输电线路单极接地故障的故障定位方法，包括采集发生单极接地故障的高压直流输电线路换流器端子上电压和电流；提取电压和电流的直流分量；构建单极接地故障测距模型；电压和电流的直流分量输入到单极接地故障测距模型中，进行故障定位。本发明方法计算简单，既不受过渡电阻影响，也不需考虑线路模型的具体参数。当高压直流输电线路发生故障时可及时定位故障发生位置，本发明对提高高压直流输电线路的安全稳定运行具有重要意义。

Description

一种高压直流输电线路单极接地故障的故障定位方法
技术领域
本发明属于输电线路故障定位技术领域，具体涉及一种高压直流输电线路单极接地故障的故障定位方法。
背景技术
在交流35kV～220kV和直流±800kV以下电压等级的高压输电系统中，相较于具备可以实现长距离，大容量输电优势的直流输电系统，传统的交流输电系统难以解决长距离输电带来的损耗成本，也因此在世界范围内逐渐被直流输电系统补充甚至替代。在直流输电系统运行出现的故障中，输电线路出现单极接地故障的情况所占的比重较大，而输电线路的低阻抗会导致高故障电流在几毫秒内达到严重程度，这要求电网检修人员能够快速的定位并清除故障。但是因为高压输电线路长，途径的地形条件复杂等原因，线路故障检测与定位非常困难。
现有的高压直流输电线路故障定位技术主要基于行波法，通过检测故障行波波头和波速用以计算故障距离实现故障定位，但是由于波速与频率之间的相关性，很难准确地估计行波速度，且应对在高阻故障和远距离线路时精确度不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种高压直流输电线路单极接地故障的故障定位方法，提出适用于线路全长的单极接地故障测距模型，不受传输电阻和线路参数的影响，对提高高压直流输电线路的稳定运行有重大意义。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种高压直流输电线路单极接地故障的故障定位方法，包括：
步骤1：采集发生单极接地故障的高压直流输电线路换流器端子上电压和电流；
步骤2：提取步骤1采集的电压和电流的直流分量；
步骤3：构建单极接地故障测距模型；
步骤4：电压和电流的直流分量输入到单极接地故障测距模型中，进行故障定位。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的步骤2根据全波傅里叶变换提取电压和电流的直流分量。
上述的步骤3包括：
步骤(1)：建立单极接地故障的高压直流输电线路分布参数等效电路；
步骤(2)：基于输电线路等效电路模型的故障分析方法，得出等效电路整流侧、逆变侧电压、电流、过渡电阻和故障距离之间的关系模型；
步骤(3)：根据双端测距原理，得出不受接地故障过渡电阻影响的故障距离计算模型，消除过渡电阻的影响；
步骤(4)：建立正常状态下高压直流输电线路等效电路，根据电压电流之间的电路关系和全波傅里叶变换，得出不受等效电路具体参数影响的传输电阻计算模型；
步骤(5)：根据全波傅里叶变换，提取出电压和电流测量值中的直流分量，得到单极接地故障测距模型。
上述的步骤(2)得出的等效电路整流侧、逆变侧电压、电流、过渡电阻和故障距离之间的关系模型为：
Figure BDA0002602412320000021
Figure BDA0002602412320000022
式中，uA(t)、uB(t)分别为换流器整流侧端子和逆变侧端子上的电压；i1(t)、i2(t)分别为流经故障点前线路和故障点后线路的电流；l，x分别为高压直流输电线路总长和故障距离；R、L分别表示单位长度线路的电阻、电感；Uf表示接地故障的过渡电压。
上述的步骤(3)得出的不受接地故障过渡电阻影响的故障距离计算模型为：
Figure BDA0002602412320000023
C、G分别表示单位长度线路的电容与电导，iA(t)、iB(t)分别为换流器整流侧端子和逆变侧端子上的电流。
上述的步骤(4)得出的不受等效电路具体参数影响的传输电阻计算模型为：
Figure BDA0002602412320000024
UA(DC)、UB(DC)、IA(DC)分别换流器整流侧端子电压、逆变侧端子电压、整流侧端子电流的直流分量。
上述的步骤(5)得到的单极接地故障测距模型为：
Figure BDA0002602412320000025
Figure BDA0002602412320000031
式中IB(DC)为换流器逆变侧端子电流的直流分量。
本发明具有以下有益效果：
通过对高压直流输电线路的“Π”形等效电路分析，得到利用换流器端子上采集到的直流分量确定传输电阻和故障距离的双端测距法。该方法不受过渡电阻影响，也不需考虑线路模型的具体参数。当高压直流输电线路发生故障时可及时定位故障发生位置，对提高高压直流输电线路的安全稳定运行具有重要意义。
附图说明
图1是本发明的单极接地故障的高压直流输电线路分布参数等效电路图；
图2是正常状态下高压直流输电线路等效电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
本发明的一种高压直流输电线路单极接地故障的故障定位方法，包括：
步骤1：采集发生单极接地故障的高压直流输电线路换流器端子上电压和电流；
步骤2：提取步骤1采集的电压和电流的直流分量；
步骤3：构建单极接地故障测距模型；
步骤4：电压和电流的直流分量输入到单极接地故障测距模型中，进行故障定位。
实施例中，所述步骤2根据全波傅里叶变换提取电压和电流的直流分量。
实施例中，所述步骤3包括：
步骤(1)：建立单极接地故障的高压直流输电线路分布参数等效电路，如图1所示，图中：A、B分别表示高压直流输电线路的整流侧、逆变侧；l为线路总长；R、L、C、G分别表示单位长度线路的电阻、电感、电容与电导；Rf表示接地故障的过渡电阻。
步骤(2)：基于输电线路等效电路模型的故障分析方法，得出等效电路整流侧、逆变侧电压、电流、过渡电阻和故障距离之间的关系模型；
步骤(3)：根据双端测距原理，得出不受接地故障过渡电阻影响的故障距离计算模型，消除过渡电阻的影响；
步骤(4)：建立正常状态下高压直流输电线路等效电路图，如图2所示，根据电压电流之间的电路关系和全波傅里叶变换，得出不受等效电路具体参数影响的传输电阻计算模型；
步骤(5)：根据全波傅里叶变换，提取出电压和电流测量值中的直流分量，得到单极接地故障测距模型。
全波傅里叶变换通常用来展开周期信号，将其分解为包括原周期在内的无数个谐波分量的三角级数和。实际上，也可以将非周期信号定义为周期无限大的周期信号，因此同样可以用傅里叶变换来提取直流分量。
实施例中，所述步骤(2)得出的等效电路整流侧、逆变侧电压、电流、过渡电阻和故障距离之间的关系模型为：
Figure BDA0002602412320000041
Figure BDA0002602412320000042
式中，uA(t)、uB(t)分别为换流器整流侧端子和逆变侧端子上的电压；i1(t)、i2(t)分别为流经故障点前线路和故障点后线路的电流；l，x分别为高压直流输电线路总长和故障距离；R、L分别表示单位长度线路的电阻、电感；Uf表示接地故障的过渡电压。
实施例中，所述步骤(3)得出的不受接地故障过渡电阻影响的故障距离计算模型为：
Figure BDA0002602412320000043
C、G分别表示单位长度线路的电容与电导，iA(t)、iB(t)分别为换流器整流侧端子和逆变侧端子上的测量电流。
实施例中，所述步骤(4)得出的不受等效电路具体参数影响的传输电阻计算模型为：
Figure BDA0002602412320000044
UA(DC)、UB(DC)、IA(DC)分别换流器整流侧端子电压、逆变侧端子电压、整流侧端子电流的直流分量。
实施例中，所述步骤(5)得到的单极接地故障测距模型为：
Figure BDA0002602412320000045
Figure BDA0002602412320000046
式中IB(DC)为换流器逆变侧端子电流的直流分量。
本发明方法计算简单，既不受过渡电阻影响，也不需考虑线路模型的具体参数。当高压直流输电线路发生故障时可及时定位故障发生未知，本发明对提高高压直流输电线路的安全稳定运行具有重要意义。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高压直流输电线路单极接地故障的故障定位方法，其特征在于，包括：
步骤1：采集发生单极接地故障的高压直流输电线路换流器端子上电压和电流；
步骤2：提取步骤1采集的电压和电流的直流分量；
步骤3：构建单极接地故障测距模型；
步骤4：电压和电流的直流分量输入到单极接地故障测距模型中，进行故障定位。
2.根据权利要求1所述的一种高压直流输电线路单极接地故障的故障定位方法，其特征在于，所述步骤2根据全波傅里叶变换提取电压和电流的直流分量。
3.根据权利要求1所述的一种高压直流输电线路单极接地故障的故障定位方法，其特征在于，所述步骤3包括：
步骤(1)：建立单极接地故障的高压直流输电线路分布参数等效电路；
步骤(2)：基于输电线路等效电路模型的故障分析方法，得出等效电路整流侧、逆变侧电压、电流、过渡电阻和故障距离之间的关系模型；
步骤(3)：根据双端测距原理，得出不受接地故障过渡电阻影响的故障距离计算模型，消除过渡电阻的影响；
步骤(4)：建立正常状态下高压直流输电线路等效电路，根据电压电流之间的电路关系和全波傅里叶变换，得出不受等效电路具体参数影响的传输电阻计算模型；
步骤(5)：根据全波傅里叶变换，提取出电压和电流测量值中的直流分量，得到单极接地故障测距模型。
4.根据权利要求3所述的一种高压直流输电线路单极接地故障的故障定位方法，其特征在于，所述步骤(2)得出的等效电路整流侧、逆变侧电压、电流、过渡电阻和故障距离之间的关系模型为：
Figure FDA0002602412310000011
Figure FDA0002602412310000012
式中，uA(t)、uB(t)分别为换流器整流侧端子和逆变侧端子上的电压；i1(t)、i2(t)分别为流经故障点前线路和故障点后线路的电流；l，x分别为高压直流输电线路总长和故障距离；R、L分别表示单位长度线路的电阻、电感；Uf表示接地故障的过渡电压。
5.根据权利要求4所述的一种高压直流输电线路单极接地故障的故障定位方法，其特征在于，所述步骤(3)得出的不受接地故障过渡电阻影响的故障距离计算模型为：
Figure FDA0002602412310000021
C、G分别表示单位长度线路的电容与电导，iA(t)、iB(t)分别为换流器整流侧端子和逆变侧端子上的电流。
6.根据权利要求5所述的一种高压直流输电线路单极接地故障的故障定位方法，其特征在于，所述步骤(4)得出的不受等效电路具体参数影响的传输电阻计算模型为：
Figure FDA0002602412310000022
UA(DC)、UB(DC)、IA(DC)分别换流器整流侧端子电压、逆变侧端子电压、整流侧端子电流的直流分量。
7.根据权利要求6所述的一种高压直流输电线路单极接地故障的故障定位方法，其特征在于，所述步骤(5)得到的单极接地故障测距模型为：
Figure FDA0002602412310000023
Figure FDA0002602412310000024
式中IB(DC)为换流器逆变侧端子电流的直流分量。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109358268A (zh) * 2018-10-30 2019-02-19 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 一种不依赖于线路参数的同杆双回线精确故障测距方法
CN110703045A (zh) * 2019-11-20 2020-01-17 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 一种基于rl模型算法的直流配电网故障测距方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109358268A (zh) * 2018-10-30 2019-02-19 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 一种不依赖于线路参数的同杆双回线精确故障测距方法
CN110703045A (zh) * 2019-11-20 2020-01-17 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 一种基于rl模型算法的直流配电网故障测距方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
丁一等: "一种基于双端电气量的故障测距方法研究", 《电工电气》 *
和敬涵，张明，罗国敏，于冰，洪泽祺: "一种利用故障暂态过程的柔性直流配电网故障测距方法", 《电网技术》 *
尹慧阳 舒恋 郑元: "一种不受线路参数影响的双端故障测距算法", 《电气应用》 *

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