多端直流輸電系統多分支直流線路時域故障定位方法

2023-09-24 00:31:05

專利名稱：多端直流輸電系統多分支直流線路時域故障定位方法
多端直流輸電系統多分支直流線路時域故障定位方法
技術領域：
本發明涉及一種電力系統線路時域故障定位方法，具體來說是一種多端直流輸電系統多分支直流線路時域故障定位方法。
背景技術：
我國的能源分布和電網結構決定了高壓直流輸電具有廣闊應用前景。傳統的兩端直流僅能實現點對點的直流功率傳送，當多個交流系統間採用直流互聯時，需要多條直流輸電線路，這將極大提高投資成本和運行費用。隨著經濟發展和電網的建設，必然要求電網能夠實現多電源供電以及多落點受電，因此多端直流輸電系統以其的經濟、靈活、可靠等特點受到了越來越多的關注。隨著大功率電力電子全控開關器件技術以及新型直流輸電技術的成熟與發展，多端柔性直流輸電在分布式發電、可再生能源發電、城市直流配電等領域中的發展潛力日益顯現。直流輸電線路長、故障率高，大力發展精確可靠的直流輸電線路故障定位技術，對快速排除故障、減少停電損失、快速隔離故障線路，保證多端系統運行的可靠性具有重要意義。目前，國內外投運的故障定位裝置均採用行波原理。行波法的可靠性和精度在理論上不受線路類型、分布電容及兩側系統的影響。但是行波法當存在過渡電阻、行波波頭幅值受到限制時，波頭標定困難，嚴重影響定位的精度和可靠性。高阻故障時，行波法會由於沒有啟動而無法定位故障。且行波原理對採樣率要求高、可靠性差。另外，存在波頭識別和起始時刻標定問題，需要人員介入、難以實現自動化。因此，目前直流線路故障定位原理單一，可靠性有待提高。

發明內容本發明的目的在於克服現有故障定位原理的單一性和不足，提出一種非行波的、 可靠性高的多端直流系統中多分支直流線路時域故障定位方法。為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案一種多端直流輸電系統多分支直流線路時域故障定位方法，包括下列步驟步驟一，從換流站直流線路側分壓器和分流器處獲取故障暫態電壓量和電流量；步驟二，利用各端點處故障暫態過程中檢測到的電壓和電流量分別計算分支點0 點處的電壓，比較計算得到的電壓值，選出故障支路；步驟三，由所有健全支路計算分支點0點處電壓和電流，以所有健全支路計算計算得到0點處電壓作為分支點電壓，以所有健全支路計算得到0點處電流之和作為分支點電流；步驟四，對於故障支路，步驟三計算得到的分支點0點電氣量與採樣得到的該故障支路另一端點處採集得到的電氣量構成兩端線路，由兩端電氣量分別計算沿線電壓分布，根據故障點計算得到的電壓時時相等實現故障定位。本發明進一步的改進在於步驟二中採用集中電阻傳輸線模型的式(1)計算分支點0點處的電壓
權利要求
1.一種多端直流輸電系統多分支直流線路時域故障定位方法，其特徵在於，包括下列步驟步驟一，從換流站直流線路側分壓器和分流器處獲取故障暫態電壓量和電流量； 步驟二，利用各端點處故障暫態過程中檢測到的電壓和電流量分別計算分支點處的電壓，比較計算得到的電壓值，選出故障支路；步驟三，由所有健全支路計算分支點處電壓和電流，以所有健全支路計算計算得到分支點處電壓作為分支點電壓，以所有健全支路計算得到分支點處電流之和作為分支點電流；步驟四，對於故障支路，步驟三計算得到的分支點電氣量與採樣得到的該故障支路另一端點處採集得到的電氣量構成兩端線路，由兩端電氣量分別計算沿線電壓分布，根據故障點計算得到的電壓時時相等實現故障定位。
2.根據權利要求1所述的一種多端直流輸電系統多分支直流線路時域故障定位方法， 其特徵在於，步驟二中採用集中電阻傳輸線模型式(1)計算分支點處的電壓
3.根據權利要求2所述的一種多端直流輸電系統多分支直流線路時域故障定位方法， 其特徵在於，步驟二中將各支路端點處電氣量計算得到分支點處的電壓進行比較，某一支路計算得到的分支點處的電壓分別減去其它支路計算得到的分支點處的電壓，如果所得差值均不為零，則該支路為故障支路；某一支路計算得到的分支點處的電壓分別減去其它支路計算得到的分支點處的電壓，如果所得差值部分為零，部分不為零，則該支路為健全支路。
4.根據權利要求2所述的一種多端直流輸電系統多分支直流線路時域故障定位方法， 其特徵在於，多端直流輸電系統包括三個分支分別為線1、線2和線3 ；線1、線2和線3的三個端點處電氣量計算得到的分支點處的電壓分別為wjt)、U2 (t)、U3 (t)，計算兩兩電壓差的絕對值，分另U表示為 Au12(t) = U1 (t)-U1 (t) U Au23(t) = U2(t)-U3(t) U Au13(t)=Ul(t)-U3 (t) I ；若 Au12(t) = min{Au12(t), Au23(t), △ U13 (t)}，則線 3 為故障支路;若 Au13(t) = min{Au12(t), Au23(t), △ U13 (t)}，則線 2 為故障支路;若 Au23(t) = min{Au12(t), Au23(t), Δ u13 (t)}，貝Ij線 1 為故障支路。
5.根據權利要求1所述的一種多端直流輸電系統多分支直流線路時域故障定位方法， 其特徵在於，步驟三中採用式( 計算分支點處的電流
6.根據權利要求1所述的一種多端直流輸電系統多分支直流線路時域故障定位方法， 其特徵在於，步驟四中依據式( 進行故障定位；
7.根據權利要求6所述的一種多端直流輸電系統多分支直流線路時域故障定位方法， 其特徵在於，fi (χ)為零處所對應的χ就是故障距離。
8.根據權利要求6所述的一種多端直流輸電系統多分支直流線路時域故障定位方法， 其特徵在於，考慮到捨入誤差與計算精度的影響，式( 取最小值時所對應的χ值就是故障點距K端的距離f (xf) = Hiinfi(X) χ e (0，1)(6)式中 為故障距離；1為故障支路線路長度。
全文摘要
本發明提供一種多端直流輸電系統多分支直流線路時域故障定位方法，該方法建立在分布參數模型基礎上，在時域中利用模變換將直流電流、直流電壓的採樣值轉換為模量，然後根據線路端點處模電壓、電流計算出線路分支點電壓，通過比較由各端點電氣量計算得到的電壓，選出故障支路；由所有健全支路計算的到得分支點電壓和電流，與故障支路的另一端電氣量構成兩端線路，由兩端電氣量分別計算沿線電壓分布，根據故障點計算得到的電壓時時相等實現故障定位。本發明所需採樣率低，計算簡單；可實現短數據窗精確故障定位。該故障定位方法適用於含分支線路的並聯式、串聯式以及混合式多端直流系統。
文檔編號G01R31/08GK102445638SQ20111035057
公開日2012年5月9日 申請日期2011年11月8日 優先權日2011年11月8日
發明者宋國兵, 索南加樂, 蔡新雷, 高淑萍 申請人:西安交通大學