一种波速修正的同塔双回直流输电线路双端故障测距方法技术

本发明专利技术涉及一种波速修正的同塔双回直流输电线路双端故障测距方法，属于电力系统保护技术领域。首先获取线路整流侧、逆变侧电压故障分量，采用相模变换矩阵对其解耦求出线模故障分量电压行波；计算出线模故障分量电压行波小波变换模极大值，得出第一个与第二个模极大值点对应时刻t″M、t″N；沿同塔双回直流输电全线长范围内每间隔10km设置接地故障并求出其波速，对所求得波速拟合出线模波速曲线，采用迭代法求出线模故障电压波速v；其次将线模故障电压波速v与小波变换模极大值点对应时刻t″M、t″N代入故障测距公式求得x；根据首波头对齐后整流侧M端线模故障分量电压行波前两个模极大值点的极性，可判断故障点在距整流侧M端半线长之内或半线长之外发生故障。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种波速修正的同塔双回直流输电线路双端故障测距方法，属于电力系统保护

技术介绍
同塔双回直流输电技术因其节约输电走廊、提高土地利用率，具有较好的经济效益，已在直流输电工程中使用，但其各极线间存在电磁耦合，任一条极线发生故障，在非故障极线上均耦合出相应的电气变化量，对准确故障定位造成一定影响。传统双端测距法测量精度高，但其需要线路全长、波速以及两端测量量测端检测到的故障初始行波波到时刻，而这些参数测定精确与否是影响双端行波测距精度的重要因素。直流输电线路长度指杆塔间的水平地理距离之和，即设计长度，而故障行波沿导线传播，双端行波测距采用的线路长度应为导线实际长度，若仍采用设计长度进行测距计算，势必产生较大误差。在工程实际中，直流输电线路实际运行状态(比如档距、负荷电流等)、气象因素(比如温度、覆冰、风速等)均会对实际线路长度产生影响。当实际线路长度与工程设计线路长度出现偏差时，双端行波测距的测距结果误差就会引入二分之一线路偏差。由此可见，线路长度对传统双端行波测距精度影响不容忽视。不依赖线路全长的双端测距方法只利用波速及量测端检测到的故障行波的波到时刻，不引入输电线路长度，能有效提高故障测距精度。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种波速修正的同塔双回直流输电线路双端故障测距方法，用以解决传统双端测距法依赖输电线路全长，实际线路长度与工程设计线路长度出现偏差而影响测距精度问题本专利技术的技术方案是：一种波速修正的同塔双回直流输电线路双端故障测距方法，首先获取同塔双回直流输电线路整流侧、逆变侧电压故障分量，采用相模变换矩阵对其解耦求出线模故障分量电压行波；计算出线模故障分量电压行波小波变换模极大值，得出第一个与第二个模极大值点对应时刻t″M、t″N；沿同塔双回直流输电全线长范围内每间隔10km设置接地故障并求出其波速，对所求得波速拟合出线模波速曲线，采用迭代法求出线模故障电压波速v；其次将线模故障电压波速v与小波变换模极大值点对应时刻t″M、t″N代入故障测距公式求得x；根据首波头对齐后整流侧M端线模故障分量电压行波前两个模极大值点的极性，可判断故障点在距整流侧M端半线长之内或半线长之外发生故障；若在半线长之内故障，则故障距离xf＝x，若在半线长之外故障，则故障距离xf＝L-x。具体步骤为：第一步、获取同塔双回直流输电线路整流侧、逆变侧线模故障分量电压行波波到时刻：利用相模变换矩阵对输电线路发生单极接地故障后整流侧、逆变侧电压故障分量进行解耦，求出线模故障分量电压行波uM，mode与uN，mode，将它们的首波头对齐；分别计算整流侧、逆变侧线模故障分量电压行波uM，mode与uN，mode的小波变换模极大值，得其模极大值点波到时刻一一对应，令第一个与第二个模极大值点对应时刻依次为t″M与t″N；第二步、求出线模故障电压行波波速v：沿同塔双回直流输电线路全线长范围内间隔10km设置接地故障并求出其波速，拟合线模故障电压行波波速曲线，当极线上某点发生接地故障时，求取线模故障电压行波小波变换模极大值，标定反映故障初始行波波头的第一个极大值点及反映故障点反射波波头(或反映对端反射波波头第二个模极大值点)令其对应时刻分别为t1与t2，取线模波速初值为v1，通过线模故障电压行波波速曲线可以唯一确定与波速v1相对应的距离x1；由v1求出距离若|x′1-x1|满足设定要求，则选取波速v1为本次线模故障电压波速；若|x′1-x1不满足设定要求，则引入上一次计算得到的距离x′1，在拟合曲线中找到与之对应的波速v2；由v2求出距离若|x2-x′1|满足设定要求，则选取波速v2作为本次线模故障电压波速。若|x2-x′1|不满足设定要求，继续迭代，直至距离误差满足设定要求或超出最大迭代次数为止；第三步、根据线模故障分量电压行波波到时刻波速及线模故障电压行波波速v测距：由第一个与第二个模极大值点对应时刻t″M与t″N，将线模故障电压行波波速v代入故障测距公式： x = ( t N ′ ′ - t M ′ ′ ) × v 2 - - - ( 1 ) ]]>若首波头对齐后整流侧M端线模故障分量电压行波前两个模极大值点极性相反，判断故障点在距整流侧M端半线长之内，则故障距离为xf：xf＝x (2)若首波头对齐后整流侧M端线模故障分量电压行波前两个模极大值点极性相同，判断故障点在距整流侧M端半线长之外，则故障距离为xf：xf＝L-x (3)。本专利技术的原理是：1、同塔双回直流输电线路与线模故障电压行波波速曲线建立同塔双回直流输电线路采用不换位措施，两回线路呈梯形排列(如图7所示)，由于双回线路各极线间存在电磁耦合，使求解各极线暂态行波电压、电流过程较为复杂，需采用相模变换矩阵将其电气量变换为彼此独立的模型，再进行故障分析。同塔双回直流输电线路的解耦： U mod e = S v - 1 U p h a s e - - - ( 1 ) ]]> I mod e = S i - 1 I p h a s e - - - ( 2 ) ]]>式中，Uphase＝[uIP uIN uIIP uIIN]-1、Iphase＝[iIP iIN iIIP iIIN]-1分别为同塔双回输电线路四条极线的电压电流，其下标IP、IN与IIP、IIN分别表示I回极线正极、负极与II会极线正极、负极；Umode＝[u0 u1 u2 u3]-1、Imode＝[i0 i1 i2 i3]-1分别表示相模变换后模量电压、模量电流；Sv、Si分别为电压、电流的相模变换矩阵。结合实际工程算例，得到电压相模变换矩阵为： S v = 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波速修正的同塔双回直流输电线路双端故障测距方法，其特征在于：首先获取同塔双回直流输电线路整流侧、逆变侧电压故障分量，采用相模变换矩阵对其解耦求出线模故障分量电压行波；计算出线模故障分量电压行波小波变换模极大值，得出第一个与第二个模极大值点对应时刻t″M、t″N；沿同塔双回直流输电全线长范围内每间隔10km设置接地故障并求出其波速，对所求得波速拟合出线模波速曲线，采用迭代法求出线模故障电压波速v；其次将线模故障电压波速v与小波变换模极大值点对应时刻t″M、t″N代入故障测距公式求得x；根据首波头对齐后整流侧M端线模故障分量电压行波前两个模极大值点的极性，可判断故障点在距整流侧M端半线长之内或半线长之外发生故障；若在半线长之内故障，则故障距离xf＝x，若在半线长之外故障，则故障距离xf＝L‑x。

【技术特征摘要】
1.一种波速修正的同塔双回直流输电线路双端故障测距方法，其特征在于：首先获取同塔双回直流输电线路整流侧、逆变侧电压故障分量，采用相模变换矩阵对其解耦求出线模故障分量电压行波；计算出线模故障分量电压行波小波变换模极大值，得出第一个与第二个模极大值点对应时刻t″M、t″N；沿同塔双回直流输电全线长范围内每间隔10km设置接地故障并求出其波速，对所求得波速拟合出线模波速曲线，采用迭代法求出线模故障电压波速v；其次将线模故障电压波速v与小波变换模极大值点对应时刻t″M、t″N代入故障测距公式求得x；根据首波头对齐后整流侧M端线模故障分量电压行波前两个模极大值点的极性，可判断故障点在距整流侧M端半线长之内或半线长之外发生故障；若在半线长之内故障，则故障距离xf＝x，若在半线长之外故障，则故障距离xf＝L-x。2.根据权利要求1所述的波速修正的同塔双回直流输电线路双端故障测距方法，其特征在于具体步骤为：第一步、获取同塔双回直流输电线路整流侧、逆变侧线模故障分量电压行波波到时刻：利用相模变换矩阵对输电线路发生单极接地故障后整流侧、逆变侧电压故障分量进行解耦，求出线模故障分量电压行波uM，mode与uN，mode，将它们的首波头对齐；分别计算整流侧、逆变侧线模故障分量电压行波uM，mode与uN，mode的小波变换模极大值，得其模极大值点波到时刻一一对应，令第一个与第二个模极大值点对应时刻依次为t″M与t″N；第二步、求出线模故障电压行波波速v：沿同塔双回直流输电线路全线长范围内间隔10km设置接地故障并求出其波速，拟合线模故障电压行波波速曲线，当极线上某点发生接地故障时，求取线模故障电压行波小波变换模极大值，标定反映故障初始行波波头的第一个极大值点及反映故障点反射波波头令其对应时刻分别为t1与t2，取线模波速初值为v1，通过线模故障电压行波...

【专利技术属性】
技术研发人员：束洪春，钟通运，田鑫萃，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53