[發明專利]一種直流配電網線路單極接地故障定位方法

有效

• 申請號: 201710073697.9
• 申請日: 2017-02-10
• 公開（公告）號: CN106841921B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 吳在軍;高仁棟;范文超;竇曉波;胡敏強
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G01R31/52;G01R31/58
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種直流配電網線路單極接地故障定位方法，包括：1)根據故障電流的暫態特性方程，獲得故障電流微分初始值表達式；2)利用插值算法對故障電流微分初始值進行替代；3)獲得包含故障電流微分初始值的故障定位值表達式；4)將故障定位值表達式與回路電流方程結合，得到基于故障定位方程；5)獲取單極接地故障發生前后電壓、電流值信息，結合步驟2)得到的故障電流微分初始值以及步驟4)得到的故障定位方程，得到故障定位值。本發明計算簡單，應用范圍廣，且不受過渡電阻等因素的影響，計算結果可用于離線維護，可實現自動化操作，具有較強的耐受過渡電阻能力，過渡電阻增加時，仍具有很高的定位精度。

技術領域

本發明涉及一種直流配電網線路單極接地故障定位領域，尤其涉及一種基于解析法的適用于兩電平電壓源型變換器(Voltage Source Converter,VSC)的直流配電網線路單極接地故障定位方法。

背景技術

由于線路老化、損傷等原因，線路發生故障概率相較于直流配電系統中其它部分最大。目前，直流配電系統故障定位相關研究較少，且主要借鑒目前故障定位技術相對成熟的直流輸電系統。直流輸電系統線路故障定位方法主要有阻抗法、行波法與故障分析法等。阻抗法由于受接地電阻、線路類型、系統參數等因素的影響較大，在實際工程中應用并不理想。行波法原理簡單，準確度高，不受線路類型與故障類型的影響，在實際工程中應用較多，但當存在過渡電阻、行波波頭幅值受到限制時，波頭的起始點便更難準確標定，嚴重影響定位的精度和可靠性，隨著過渡電阻的繼續增大，行波故障定位法就會由于沒有啟動而無法定位故障。故障分析法主要借助故障錄波器的錄波數據進行分析計算，從而達到測距定位目的，故障分析法可直接借助故障錄波器的錄波數據實現故障定位，對設備采樣率要求低，可靠性較高，但該方法是建立在精確的線路參數模型上的，當線路參數模型不精確或頻變特性發生改變時，均會影響故障定位的精度。直流配電網中80％以上故障類型均是單極接地故障，因此，研究單極接地故障類型的故障定位方法則顯得尤為重要。

發明內容

發明目的：本發明提出一種直流配電網線路故障定位方法，其精度高、操作方便，且具有較強的耐受過渡電阻能力。

技術方案：本發明提供一種基于VSC的直流配電網線路單極接地故障定位方法，該方法包括以下步驟：

1)根據基于VSC的直流配電網線路發生單極接地故障時欠阻尼和過阻尼情況下電流的暫態特性方程，獲得故障電流微分初始值表達式；

2)根據故障電流微分初始值表達式，利用插值算法對故障電流微分初始值進行替代；

3)根據故障電流微分初始值表達式，獲得包含故障電流微分初始值的故障定位值表達式；

4)將步驟3)得到的故障定位值表達式與回路電流方程結合，得到基于VSC的直流配電網線路發生單極接地故障時的故障定位方程；

5)獲取單極接地故障發生前后電壓、電流值信息，結合步驟2)得到的故障電流微分初始值以及步驟4)得到的故障定位方程，得到故障定位值。

步驟1)中，故障電流微分初始值表達式為：

v_c(0)是故障前的直流電壓，i_L(0)是故障前的直流電流，R＝R_eq+R_f，L＝L_eq，R及L分別為直流側出口處到正、負極線路上故障點的總電感及總電阻，R_f為過渡電阻，R_eq及L_eq為直流側出口處到正、負極線路上故障點的線路電阻與電感。

步驟2)中，利用插值算法對所述故障電流微分初始值進行替代的方法為：

在t＝0⁺時刻，取得極大值，因此，