[發明專利]一種適用于柔性直流饋入的交流線路單端故障測距方法

有效

• 申請號: 201811013492.2
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN109142974B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 薛士敏;陸俊弛;劉沖;范勃旸;趙楊竹雨;劉白冰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08;G01B21/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明屬于電力系統繼電保護領域，具體涉及一種適用于柔性直流饋入的交流線路單端故障測距方法，包括下列步驟：輸電系統檢測到發生單相接地故障后，采集傳統交流電源側的單端電氣量。對采樣數據窗內電氣量進行離散傅里葉變換提取基頻分量，在頻域下利用對稱分量法對基頻分量進行相模變換，得到故障電壓、電流的序分量。基于分布參數模型，計算故障相沿線的故障電壓和負序故障電流分布。時域下獲取一組故障相沿線各距離在不同時刻下的故障電壓、負序故障電流構成的數據組，根據數據組僅在故障點處滿足正比例線性關系的特點，利用一元線性回歸進行故障測距。本發明有效地解決了傳統故障測距方法不適用的問題，具有較高的測距精度和廣泛的適用性。

技術領域

本發明屬于電力系統繼電保護領域，具體涉及交直流混合輸電系統中，柔性直流饋入的交流線路的故障測距方法。

背景技術

交流輸電線路極易發生單極接地故障，其短路電流會嚴重影響系統的安全穩定運行。因此，快速定位故障點并清除故障，對于提高系統運行的經濟性和可靠性具有重要意義。由于不存在換相失敗問題，以及在靈活控制和電能質量等方面的突出優勢，柔性直流輸電在新能源并網、區域電網互聯等領域扮演著重要角色。在基于柔性直流輸電的交直流聯網方式下，交流系統中故障特征量受到換流器控制策略和電力電子元件非線性的影響，與傳統交流系統相比表現出很大不同，使得傳統交流系統的故障測距方法需要改進來應對新的挑戰。

目前，國內外針對柔性直流饋入下交流電網輸電線路故障測距的研究還鮮有文獻報道，已有的故障測距方法可分為行波法、人工智能算法和阻抗法三類。行波法在故障測距方面具有諸多優勢，但這類方法對設備的采樣頻率極高，且存在行波波頭識別較為困難、抗干擾性差等技術問題，測距精度易受影響。人工智能算法適合于處理參數未知的電力系統，但該類方法非常依靠于訓練過程，并且勇于訓練的數據庫往往難以獲得。阻抗法可以細分為基于雙端電氣量和基于單端電氣量兩類，基于雙端電氣量的阻抗法受限于數據同步以及通信技術帶來的高投資成本。基于單端電氣量的阻抗法原理簡單且易于實現，但測距精度易受故障電阻和對端系統的影響。

為了保障換流器的安全運行，柔直換流站受故障穿越控制方式影響。控制系統根據并網點正序電壓跌落程度實時調整輸出電流的大小和相位，使得其輸出的故障電流與換流器交流出口處電壓呈現非線性關系。一旦換流器近端發生嚴重短路故障，并且電壓跌落超過故障穿越控制策略的調節能力，換流器會閉鎖來隔離直流側饋流，使得基于雙端電氣量的故障測距方法失效。同時，也進一步打破了基于單端電氣量測距方法同相位的假設。因此，提出適用于柔性直流饋入的交流線路單端故障測距方法是非常具有工程實際意義的，是柔性直流輸電與直流電網興起的大環境下，交直流混合輸電系統發展與推廣的迫切需求。

發明內容

該發明針對交直流混合輸電系統，提供一種含有柔性直流饋入的交流線路單端故障測距方法，其依托故障點處獨有的邊界條件，利用最小二乘法進行一元線性回歸，來實現故障測距，較傳統的單端故障測距方法，本發明考慮柔性直流換流器控制策略對故障復合序網產生的影響，使得僅依靠單端電氣量即可實現準確的故障測距。本發明的技術方案如下，

一種適用于柔性直流饋入的交流線路單端故障測距方法，包括下列步驟：

(1)輸電系統檢測到發生單相接地故障后，采集傳統交流電源側的單端電氣量。對采樣數據窗內電氣量進行離散傅里葉變換提取基頻分量，在頻域下利用對稱分量法對基頻分量進行相模變換，得到故障電壓、電流的序分量。

(2)基于分布參數模型，計算故障相沿線的故障電壓和負序故障電流分布。

(3)時域下獲取一組故障相沿線各距離在不同時刻下的故障電壓、負序故障電流構成的數據組，根據數據組僅在故障點處滿足正比例線性關系的特點，利用一元線性回歸進行故障測距。

優選地，步驟(3)具體實現方法為：

柔性直流換流器受控制策略影響，為故障點提供邊界條件：