[發(fā)明專利]一種基于暫態(tài)錄波數(shù)據(jù)的直流輸電線路故障定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410773104.6
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN105738759B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王吉文;肖擁東;國偉輝;姚庭鏡;曲鴻春;郭寧明
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)安徽省電力公司亳州供電公司;南京南瑞集團(tuán)公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種基于暫態(tài)錄波數(shù)據(jù)的直流輸電線路故障定位方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟：

步驟1：對電壓相量進(jìn)行相模變換；

步驟2：通過行波法確定初始故障點(diǎn)位置；

步驟3：提取行波測距結(jié)果的主頻；

步驟4：計(jì)算短路過渡電阻；

步驟5：定位故障點(diǎn)；

所述步驟3中，基于頻域法提取行波測距結(jié)果的主頻，通過暫態(tài)行波主頻測量出對應(yīng)的故障距離d，故障點(diǎn)距離如下式(3)所示：

式中:d為故障點(diǎn)距離測量端距離；ω＝2πf為故障行波固有頻率主成分；θ₁和θ₂分別為系統(tǒng)端和故障點(diǎn)的反射角；對于高頻的暫態(tài)行波信號，直流輸電換流站線路出口處的平波電抗器處接近于開路,則反射角θ₁近似為0，反射角θ₂近似為π，則公式(3)轉(zhuǎn)化為：

由步驟2得故障點(diǎn)到線路兩端換流站距離分別為d₁、d₂，結(jié)合預(yù)設(shè)行波波速，代入公式(4)得出主頻區(qū)間(f_min，f_max)；結(jié)合線路兩端的暫態(tài)行波的信號頻譜得到兩端暫態(tài)電壓的準(zhǔn)確主頻f₁、f₂，再將f₁、f₂代入公式(4)得到初始測距結(jié)果；頻域法的測距誤差在故障點(diǎn)距離2％以內(nèi)；

所述步驟4中，穩(wěn)態(tài)電流和電壓的計(jì)算分別如下式(5)和(6)所示：

U_m＝I_mR'd₁+I_fR_g (5)；

I_f＝I_m+I_n (6)；

式中：I_f、I_m、I_n分別為故障電流及直流線路兩端穩(wěn)態(tài)電流；U_m為測量端穩(wěn)態(tài)電壓；R’為單位長度直流線路阻抗；R_g為短路過渡電阻；

過渡電阻估算精度的迭代終止條件如下式(7)所示：

式中：和分別為第n輪及第n-1輪過渡電阻估算結(jié)果，δ為定值，定值設(shè)置采取以下兩種方式：1)相對值0.05*R^n-1，0.05依據(jù)是互感器測量誤差5％；2)可變定值，多輪計(jì)算后，|Rⁿ-R^n-1|不再收斂；

所述步驟5中，故障距離d‘₁和d’₂存在以下關(guān)系：

L＝d‘₁+d’₂ (8)；

則公式（8）可轉(zhuǎn)化為下式：

其中，d‘₁和d’₂為計(jì)算中間值，每輪迭代計(jì)算后均有所變化，d₁和d₂為計(jì)算最終值；θ_m1、θ_m2分別為線路兩側(cè)系統(tǒng)端的反射角；θ_n1、θ_n2分別為線路兩側(cè)故障點(diǎn)的反射角；公式(9)中，參數(shù)設(shè)置原則如下：①主頻在10kHz以上時(shí)，行波波速趨于穩(wěn)定，即v₁≈v₂，若線路兩端主頻差異導(dǎo)致1％以上波速差異時(shí)，則引入波速修正系數(shù)k_v；②系統(tǒng)端反射角總體趨近于0，即θ_m1/θ_m2≈0；③兩端故障點(diǎn)反射角相等θ_n1＝θ_n2，由下式得到：

其中，k_rf為故障點(diǎn)反射系數(shù)，R_g為短路過渡電阻；Re(k_rf)為反射系數(shù)實(shí)部，Z_c為線路特征阻抗，為260～400歐姆，過渡電阻對頻域法的影響最終以阻抗修正系數(shù)k_g表示；以主頻較高一側(cè)為基準(zhǔn)，則根據(jù)公式(8)和(9)構(gòu)建以下方程：

其中，v_max、v_min分別為波速上下限值，在實(shí)際故障分析中，波速初始值以人工短路試驗(yàn)校正波速為基準(zhǔn)，k_v由線路兩端主頻及線路參數(shù)決定，k_g由初始過渡電阻估算結(jié)果決定。