[發明專利]一種基于R-L模型的高壓直流接地極線路故障測距的頻域方法

有效

• 申請號: 201410099582.3
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN103837799A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 束洪春;鄭韻如;田鑫萃
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于R-L模型的高壓直流接地極線路故障測距的頻域方法，屬于電力系統測距技術領域。

背景技術

接地極線路是高壓直流輸電系統中不可缺少的重要部分。直流接地極線路電壓等級較低，線路發生接地故障概率較大，接地極線路發生故障后會直接影響直流雙極系統，不僅對直流系統安全運行影響較大，而且對南方電網骨干網架穩定運行造成重大影響。同時接地極引出線路經過地多為山區，雷電活動頻繁，直流線路和接地極線路容易同時遭受雷擊影響。以上這些因素都導致了接地極線路容易發生線路故障，且故障點很難通過巡線查找。

高壓輸電線路的故障測距研究是保證電網安全、穩定和經濟運行的重要措施之一。現有的故障測距方法按原理來分,基本上可以分為阻抗法、行波法、故障分析法。阻抗法的優點是簡單、可靠,但大多數阻抗法存在著精度問題。誤差主要來源于算法本身的假設,測距精度深受故障點的過渡電阻的影響。行波法測距的可靠性和測量的精度較高，在理論上不受線路類型、故障電阻及量測系統的影響，但是在實際中則受到許多工程因素的制約。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提出一種基于R-L模型的高壓直流接地極線路故障測距的頻域方法，利用量測端電壓電流計算出故障點到量測點的測量阻抗，通過測量阻抗和故障距離的關系來推算出故障距離。

本發明的技術方案是：一種基于R-L模型的高壓直流接地極線路故障測距的頻域方法，當高壓直流接地極線路發生接地故障時，利用中性母線電壓和接地極故障線路的電流的諧波分量計算出故障點到測量點的測量阻抗，并對接地極線路用R-L模型進行等效后推算出故障點到量測點的等效阻抗，根據故障后測量阻抗和等效阻抗相等來推算出故障距離。

具體步驟如下：

（1）當接地極線路發生故障時，設其中一條線路l₂發生接地故障，利用FFT提取量測端f=600Hz電壓電流的諧波分量為???????????????????????????????????????????????，根據量測端電壓諧波分量和故障線路量測端電流諧波分量計算得到故障點到量測點的測量阻抗為Z_meas，則：

???????????????????????????????????（1）

????式中，為量測端電壓，為故障線路量測端電流；

（2）利用故障點到量測點的阻抗是等于故障點到量測點的線路阻抗加上故障過渡電阻，將故障點到量測點的接地極線路用R-L模型進行等效，得到等效阻抗為：

??????????????????????????（2）

式中，為故障點到測量點單位長度線路電阻，為故障點到測量點單位長度線路電抗，為故障點到測量點距離，為過渡電阻，其中=；

（3）通過故障點到量測點的測量阻抗Z_meas和故障點到量測點等效阻抗相等，從（2）式中便可解出故障定位函數：

???????????????????????????????????（3）

可得：?

????????????????????????????????（4）

其中，表示取復數的虛部。

本發明的原理是：當接地極引出的雙回線路中，換流站中性母線電壓和接地極線路首端電流是可測的，當其中一條線路發生接地故障時，由于阻抗的減少，這條線路的電流將升高，另一條非故障線路電流將減少，利用信號處理方法提取換流站中性母線電壓和接地極故障線路的電流的諧波分量，再將兩者相比可得到接地極線路首端到故障接地點之間的測量阻抗（忽略從故障點到極址接地點之間的分流），利用故障點到量測點的阻抗是等于故障點到量測點的線路阻抗加上故障過渡電阻，將故障點到量測點的接地極線路用R-L模型進行等效，得到等效阻抗為，故障后，故障點到量測點的測量阻抗為Z_meas和故障點到量測點等效阻抗相等，因此，單位長度電抗與故障距離長度的乘積便是阻抗Z_meas內的全部電抗，所以故障距離長度等于提取阻抗Z_meas中電抗除以單位長度電抗。

本發明的有益效果是：

（1）本次算法利用6.4kHz采樣頻率的數據進行故障定位，采樣率和現場故障錄波數據的采樣率一樣，易于現場實現。

（2）本測距方法僅利用單端可測的電壓和電流量，無需對端的數據。

附圖說明

圖1為高壓直流接地極線路模型；