一种直流输电线路行波故障测距装置启动方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种直流输电线路行波故障测距装置启动方法及系统，所述方法包括：根据直流输电线路电压变化量获取故障后的直流输电线路电压情况；根据故障后的直流输电线路电压情况确定所述直流输电线路的故障分析时窗；根据所述直流输电线路的故障分析时窗内的直流输电线路的电压变化量判断所述直流输电线路是否故障，当所述直流输电线路故障时，启动行波故障测距装置。本发明专利技术提供的技术方案，对换流站PLC中性点电流信号进行时域积分变换获取直流输电线路电压变化量，进而提取其故障分量，并通过故障分量识别判断是否有线路故障发生，从而可靠启动直流输电线路行波故障测距装置录波。

Starting method and system for traveling wave fault location device of direct current transmission line

The invention relates to a starting method and system for a traveling wave fault location device of a DC transmission line. The method includes: obtaining the voltage condition of the DC transmission line after the fault is obtained according to the voltage variation of the DC transmission line, and determining the fault analysis window of the DC transmission line according to the voltage condition of the DC transmission line after the fault. According to the voltage variation of the DC transmission line in the fault analysis window of the DC transmission line, the fault of the DC transmission line is judged. When the DC transmission line is fault, the traveling wave fault location device is started. The technical scheme provided by the invention is to obtain the voltage variation of the DC transmission line by the time domain integral transformation of the neutral point current signal of the converter station PLC, and then extract its fault components, and determine whether there is a line fault through the fault component identification, and thus reliably start the recording of the traveling wave fault location device of the DC transmission line.

【技术实现步骤摘要】
一种直流输电线路行波故障测距装置启动方法及系统
本专利技术涉及电力系统自动化领域，具体涉及一种直流输电线路行波故障测距装置启动方法及系统。
技术介绍
近年来，直流输电系统在我国获得快速发展，直流输电线路故障测距对于线路故障后的快速排除、恢复供电、以及交直流系统的安全稳定具有重要意义。输电线路故障测距从原理上可分为阻抗法、故障分析法、行波法等，其中阻抗法等因受线路参数、过渡电阻等影响较大在直流线路应用较少，直流输电线路上重点应用了行波法。直流输电线路行波故障测距装置(下文简称为直流线路测距装置)在精度上较好地满足了电力运营单位的要求，但在运行中也暴露出启动可靠性相对较低的缺点。目前，实用化的直流线路测距装置均是采用双端法，工作流程上是先启动装置录波，两侧互传数据最终完成故障定位，因此，装置的可靠启动是系统能否正常工作的关键因素。与交流线路故障测距装置直接通过PT/CT采集线路电压/电流不同，由于行波法对数据采样率要求较高(500kHz以上)，难以直接利用换流站的电子互感器数据；现有直流线路测距装置都是利用换流站内的噪声滤波器(PLC)中性点电流实现故障定位的。由于直流线路测距装置采集的PLC中性点电流对应的是线路电压变化率(暂态量)而非实际线路电压，现有直流线路测距装置均采用暂态量启动算法，而在实际运行中暴露出以下问题：(1)定值整定困难，抗干扰能力弱。直流线路测距装置由于采样方式与换流站内控保系统差异较大，难以直接参考其定值设置。考虑到测距装置允许适当误动的特点，在缺少参考值情况下，多数装置定值设置较低。但在实际运行中发现，直流输电系统由于换流阀导通关断带来数量较多的暂态扰动信号，直流线路测距装置的暂态量定值设定过低装置会出现连续启动现象，特别是在负荷侧，严重时会影响装置的正常工作。(2)受线路长度及故障点位置影响大。由于暂态行波在传输过程中，高频量衰减较快，且与线路长度呈指数关系；当故障点偏向线路一侧时，距离故障点较远的一侧暂态量往往较小，暂态量启动算法就受到影响。在国内人工短路试验中，故障点位于线路两侧，两侧中性点电流幅值就相差较大，且呈现线路越长幅值差越大的特征。(3)受故障过渡电阻影响较大，与交流系统类似，直流线路接地/短路瞬间过渡电阻较大时，暂态量幅值较低，也会影响正常启动。
技术实现思路
本专利技术提供一种直流输电线路行波故障测距装置启动方法及系统，其目的是对换流站PLC中性点电流信号进行时域积分变换获取直流输电线路电压变化量，进而提取其故障分量，并通过故障分量识别判断是否有线路故障发生，从而可靠启动直流输电线路行波故障测距装置录波。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：一种直流输电线路行波故障测距装置启动方法，其改进之处在于，包括：根据直流输电线路电压变化量获取故障后的直流输电线路电压情况；根据故障后的直流输电线路电压情况确定所述直流输电线路的故障分析时窗；根据所述直流输电线路的故障分析时窗内的直流输电线路的电压变化量判断所述直流输电线路是否故障，当所述直流输电线路故障时，启动行波故障测距装置。优选的，所述根据直流输电线路电压变化量获取故障后的直流输电线路电压情况，包括：获取所述直流输电线路电压变化量及所述直流输电线路电压变化量的低频分量和高频分量；根据所述高频分量的模极大值确定故障初始时刻t0及高频谐振结束时间te；当tmin≤te-t0≤td时，所述故障后的直流输电线路电压存在高频谐振，当te-t0≥td时，所述故障后的直流输电线路电压不存在高频谐振；其中，tmin直流输电线路电压的高频谐振的下限值，td为预先设定的时间整定值。进一步的，所述获取所述直流输电线路电压变化量及所述直流输电线路电压变化量的低频分量和高频分量，包括：对PLC中性点电流采样信号进行时域积分，得到直流输电线路电压变化量；利用样条函数小波对所述直流输电线路电压变化量进行单尺度小波变换，将其分解为低频分量a(i)和高频分量d(i)，i＝0,1,……,n，n为录波文件的采样时刻总数。进一步的，所述根据所述高频分量的模极大值确定故障初始时刻t0及高频谐振结束时间te，包括：将所述高频分量的模极大值序列中的最大值对应的时刻作为所述故障初始时刻t0；将所述高频分量的模极大值序列中故障初始时刻t0之后时刻所对应的模极大值大于零且小于阈值ζ的最接近所述初始时刻t0的时刻作为所述高频谐振结束时间te。进一步的，所述根据故障后的直流输电线路电压情况确定所述直流输电线路的故障分析时窗，包括：若所述故障后的直流输电线路电压存在高频谐振，则所述直流输电线路的故障分析时窗Tc＝te-t0；若所述故障后的直流输电线路电压不存在高频谐振，则所述直流输电线路的故障分析时窗Tc＝ke-t0；其中，ke为故障初始时刻之后的直流输电线路故障后电压变化量的稳态分量的拐点时刻。进一步的，按下式确定故障初始时刻之后的直流输电线路故障后电压变化量的稳态分量的拐点时刻ke：其中，ke∈[0，n]，n为录波文件的采样时刻总数，δ为邻域宽度，a"(ke)为第ke时刻低频分量的二阶导数，a"(ke+δ)为第ke+δ时刻的低频分量的二阶导数，a"(ke-δ)为第ke-δ时刻低频分量的二阶导数。优选的，所述根据所述直流输电线路的故障分析时窗内的直流输电线路的电压变化量判断所述直流输电线路是否故障，当所述直流输电线路故障时，启动行波故障测距装置，包括：当故障后的直流输电线路电压不存在高频谐振且所述故障分析时窗Tc内累计电压变化量大于等于门限值ξ1时，则直流输电线路有故障发生；或者当故障后的直流输电线路电压存在高频谐振且所述故障分析时窗Tc内的电压变化量的故障分量总能量大于等于门限值ξ2时，则直流输电线路有故障发生。进一步的，按下式确定所述故障分析时窗Tc内累计电压变化量Δuf：uf(i)为直流输电线路的故障分量，i＝0,1,……,n，n为录波文件的采样时刻总数。进一步的，按下式确定所述故障分析时窗Tc内的电压变化量的故障分量总能量ΔE：其中，按下式确定所述直流输电线路的故障分量uf(i)：其中，a(t0)为t0时刻的低频分量，a(t0-1)为t0-1时刻的低频分量，ks为故障初始时刻之前的直流输电线路故障前电压变化量的稳态分量拐点时刻，a(ks)为ks时刻的低频分量，Tf为故障前稳态信号持续时间，Tf＝t0-ks。进一步的，按下式确定故障初始时刻之前的直流输电线路故障前电压变化量的稳态分量拐点时刻ks：其中，ks∈[0，n]，n为录波文件的采样时刻总数，δ为邻域宽度，a"(ks)为第ks时刻低频分量的二阶导数，a"(ks+δ)为第ks+δ时刻低频分量的二阶导数，a"(ks-δ)为第ks-δ时刻低频分量的二阶导数。一种直流输电线路行波故障测距装置启动系统，其改进之处在于，所述系统包括：获取单元，用于根据直流输电线路电压变化量获取故障后的直流输电线路电压情况；确定单元，用于根据故障后的直流输电线路电压情况确定所述直流输电线路的故障分析时窗；判断单元，用于根据所述直流输电线路的故障分析时窗内的直流输电线路的电压变化量判断所述直流输电线路是否故障，当所述直流输电线路故障时，启动行波故障测距装置。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的技术方案，根据直流输电线路电压变化量获取故障后的直流输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流输电线路行波故障测距装置启动方法，其特征在于，所述方法包括：根据直流输电线路电压变化量获取故障后的直流输电线路电压情况；根据故障后的直流输电线路电压情况确定所述直流输电线路的故障分析时窗；根据所述直流输电线路的故障分析时窗内的直流输电线路的电压变化量判断所述直流输电线路是否故障，当所述直流输电线路故障时，启动行波故障测距装置。

【技术特征摘要】
1.一种直流输电线路行波故障测距装置启动方法，其特征在于，所述方法包括：根据直流输电线路电压变化量获取故障后的直流输电线路电压情况；根据故障后的直流输电线路电压情况确定所述直流输电线路的故障分析时窗；根据所述直流输电线路的故障分析时窗内的直流输电线路的电压变化量判断所述直流输电线路是否故障，当所述直流输电线路故障时，启动行波故障测距装置。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据直流输电线路电压变化量获取故障后的直流输电线路电压情况，包括：获取所述直流输电线路电压变化量及所述直流输电线路电压变化量的低频分量和高频分量；根据所述高频分量的模极大值确定故障初始时刻t0及高频谐振结束时间te；当tmin≤te-t0≤td时，所述故障后的直流输电线路电压存在高频谐振，当te-t0≥td时，所述故障后的直流输电线路电压不存在高频谐振；其中，tmin直流输电线路电压的高频谐振的下限值，td为预先设定的时间整定值。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述直流输电线路电压变化量及所述直流输电线路电压变化量的低频分量和高频分量，包括：对PLC中性点电流采样信号进行时域积分，得到直流输电线路电压变化量；利用样条函数小波对所述直流输电线路电压变化量进行单尺度小波变换，将其分解为低频分量a(i)和高频分量d(i)，i＝0,1,……,n，n为录波文件的采样时刻总数。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述高频分量的模极大值确定故障初始时刻t0及高频谐振结束时间te，包括：将所述高频分量的模极大值序列中的最大值对应的时刻作为所述故障初始时刻t0；将所述高频分量的模极大值序列中故障初始时刻t0之后时刻所对应的模极大值大于零且小于阈值ζ的最接近所述初始时刻t0的时刻作为所述高频谐振结束时间te。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据故障后的直流输电线路电压情况确定所述直流输电线路的故障分析时窗，包括：若所述故障后的直流输电线路电压存在高频谐振，则所述直流输电线路的故障分析时窗Tc＝te-t0；若所述故障后的直流输电线路电压不存在高频谐振，则所述直流输电线路的故障分析时窗Tc＝ke-t0；其中，ke为故障初始时刻之后的直流输电线路故障后电压变化量的稳态分量的拐点时刻。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，按下式确定故障初始时刻之后的直流输电线路故障后电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宁明，杜向楠，冯志畅，陈东，许勇，李倩，王涛，
申请(专利权)人：中电普瑞电力工程有限公司，南瑞集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11