一种高压直流输电线路故障测距方法技术

本发明专利技术公开了一种高压直流输电线路故障测距方法，包括以下步骤：S1、对Bergeron模型中的输电线路方程进行解耦，分别得到高压直流输电线路的暂态电压分量，以及整流侧和逆变侧的暂态电流分量；S2、基于所得暂态电压，以及整流侧和逆变侧的暂态电流分量，确定沿线电压、电流分布，并根据所得沿线电压、电流分布，计算沿线电压电流比值分布；S3、分别对沿线电压电流比值分布进行采样，计算采样所得的沿线电压电流比值的标准差，标准差最小的沿线电压电流比值所对应的距离即为故障距离。该方法无需滤波算法介入，通过在确定故障电流时引入了逆变侧助增电流，所需数据时间窗短，在复杂环境进行故障测距时，故障测距的准确性较高，具有更好的稳定测距性能。

A fault location method for HVDC transmission lines

【技术实现步骤摘要】
一种高压直流输电线路故障测距方法
本专利技术属于电力故障诊断领域，更具体地，涉及一种高压直流输电线路故障测距方法。
技术介绍
我国地域辽阔，能源与负荷呈逆向分布，西部能源中心的电能需要远距离输送到东部用电负荷中心。为满足大容量送电需求，我国大力发展直流输电技术，相继建成各大特高压直流输电工程，包括锡盟-江苏泰州±800千伏特高压直流工程、甘肃酒泉-湖南±800千伏特高压直流工程、滇西北-广东±800千伏特高压直流工程等。直流输电的特点是能够实现长距离“点对点”输电，这是它的优点，也是它的弊端。其弊端在于：如此长距离的送电，使得其输电线路所处的地理环境气候变化复杂，遭受雷击导致线路故障的概率增加，而且故障巡线的难度增大。虽然目前在故障巡检方面，已有公司投入无人机巡检，以减轻人工巡检的工作量，但最重要最根本的还是对故障的准确定位。故障的准确定位可以减少巡检维修工作量、加快故障修复速度、从而减少停电损失。故障测距是在故障发生后，测距装置利用故障后至保护装置动作重启前这段时间的数据进行故障测距。为了实现故障的准确定位，研究一种故障测距方法具有重要意义。现有的高压直流输电线路故障测距方法包括：基于两端测量故障处电压时时相等指标的双端故障分析法和基于电阻值方差指标的单端故障分析法，其中，基于两端测量故障处电压时时相等指标的双端故障分析法利用输电线路两端数据计算得到的沿线电压在故障点处时时相等来确定故障点的位置，比较依赖模型的准确性。基于电阻值方差指标的单端故障分析法利用故障点上的电压和电流比值相对稳定确定故障点的位置，但该方法用整流侧电流代替故障电流进行计算，而忽略了逆变侧电流的影响，在复杂环境下进行故障测距时，准确性较低。
技术实现思路
本专利技术提供一种高压直流输电线路故障测距方法，用以解决现有的故障测距方法由于仅考虑了整流侧电流而导致的在复杂环境进行故障测距时测量的准确性较低的问题。为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提出了一种高压直流输电线路故障测距方法，包括以下步骤：S1、对Bergeron模型中的输电线路方程进行解耦，分别得到高压直流输电线路的暂态电压分量，以及整流侧和逆变侧的暂态电流分量；S2、基于所得暂态电压，以及整流侧和逆变侧的暂态电流分量，确定沿线电压、电流分布，并根据所得沿线电压、电流分布，计算沿线电压电流比值分布；S3、分别对沿线电压电流比值分布进行采样，计算采样所得的沿线电压电流比值的标准差，标准差最小的沿线电压电流比值所对应的距离即为故障距离。进一步优选地，上述沿线电压、电流分布分别为：其中，ujk(x，t)为t时刻距离k端x处的j模电压，ijk(x，t)为t时刻距离k端x处的j模电流，k为M或N，M和N分别为高压直流输电线路整流侧和逆变侧的标号，j＝1或0，为模量标号；Zcj，rj，vj分别为j模下的特征阻抗、单位长度电阻、和波速度；ukj(t)为t时刻k端的j模电压；ikj(t)为t时刻k端的j模电流。进一步优选地，当以直流线路整流侧为基准时，上述沿线电压电流比值分布的表达式为：其中，RM(xM，t)为t时刻距离M端xM处的电压电流比值，uM(xM，t)为t时刻距离M端xM处的电压，iM(xM，t)为t时刻距离M端xM处的电流，iN(l-xM，t)为t时刻距离N端l-xM处的电流，l为高压直流输电线路的全长，M和N分别为直流线路整流侧和逆变侧的标号；当以直流线路逆变侧为基准时，上述沿线电压电流比值分布的表达式为：其中，RN(xN，t)为t时刻距离N端xN处的电压电流比值，uN(xN，t)为t时刻距离N端xN处的电压，iN(xN，t)为t时刻距离N端xN处的电流，iM(l-xN，t)为t时刻距离M端l-xN处的电流。进一步优选地，采样所得的沿线电压电流比值的标准差表示如下：其中，sk(xk)为距离k端xk处的电压电流比值在时间尺度上的标准差，k为M或N，M和N分别为直流线路整流侧和逆变侧的标号，n为采样点的个数，Rk(xk，ti)为距离k端xk处时间尺度上的第i个电压电流比值，为距离k端xk处的电压电流比值在时间尺度上的平均值。进一步优选地，故障距离为用直流线路整流侧和逆变侧测出的故障点距离的平均值。进一步优选地，所得故障距离xf为：其中，sM(xM)为距离M端xM处的电压电流比值在时间尺度上的标准差，l为高压直流输电线路的全长，sN(xN)为距离N端xN处的电压电流比值在时间尺度上的标准差，M和N分别为高压直流输电线路整流侧和逆变侧的标号。第二方面，本专利技术还提供了一种存储介质，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行本专利技术第一方面所提供的一种高压直流输电线路故障测距方法。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：1、本专利技术提供了一种高压直流输电线路故障测距方法，基于高压直流输电线路的暂态电压分量，以及整流侧和逆变侧的暂态电流分量，计算沿线电压电流比值分布，从而求取故障位置；该方法无需滤波算法介入，通过在确定故障电流时引入了逆变侧助增电流，所需数据时间窗短，在复杂环境进行故障测距时，故障测距的准确性较高。2、由于在实际电力系统或者仿真算例中，存在测量误差、线路模型参数误差、计算模型误差等，导致利用单端测量数据计算得到的测距结果存在一定的误差，本专利技术所提供的高压直流输电线路故障测距方法，通过在确定故障电流时引入了逆变侧助增电流，同时在计算故障位置时考虑两端计算结果取平均的方法，在一定程度上抵消线路模型参数误差和计算模型误差带来的故障测距误差，在测距原理上具有更优的准确度和稳定性。3、本专利技术所提供的高压直流输电线路故障测距方法，基于Bergeron分布参数模型，利用暂态数据进行故障定位，所需数据时间窗短，适用于高压直流输电线路单极接地短路故障和双极短路故障。4、本专利技术提供的高压直流输电线路故障测距方法，在原理上将沿线电压电流比值作为故障测距的指标，并且以电压电流比值在时间尺度变化做小的性质作为故障测距的依据。在故障点处，电压电流比值为实际故障的过渡电阻，在耐受过渡电阻能力方面展现出较强的优势。另外根据本方法计算的电压电流比值，可以实现对故障过渡电阻的测量，为后续排除故障以及进行故障事后分析提供依据。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种高压直流输电线路故障测距方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的双极直流输电线路单极故障示意图；图3为本专利技术实施例提供的不同过渡电阻场景下故障位置为500km时采用测距方法3的故障测距图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。实施例1、<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压直流输电线路故障测距方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、对Bergeron模型中的输电线路方程进行解耦，分别得到高压直流输电线路的暂态电压分量，以及整流侧和逆变侧的暂态电流分量；/nS2、基于所得暂态电压，以及整流侧和逆变侧的暂态电流分量，确定沿线电压、电流分布，并根据所得沿线电压、电流分布，计算沿线电压电流比值分布；/nS3、分别对沿线电压电流比值分布进行采样，计算采样所得的沿线电压电流比值的标准差，标准差最小的沿线电压电流比值所对应的距离即为故障距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种高压直流输电线路故障测距方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对Bergeron模型中的输电线路方程进行解耦，分别得到高压直流输电线路的暂态电压分量，以及整流侧和逆变侧的暂态电流分量；
S2、基于所得暂态电压，以及整流侧和逆变侧的暂态电流分量，确定沿线电压、电流分布，并根据所得沿线电压、电流分布，计算沿线电压电流比值分布；
S3、分别对沿线电压电流比值分布进行采样，计算采样所得的沿线电压电流比值的标准差，标准差最小的沿线电压电流比值所对应的距离即为故障距离。


2.根据权利要求1所述的高压直流输电线路故障测距方法，其特征在于，所述沿线电压、电流分布分别为：






其中，ujk(x，t)为t时刻距离k端x处的j模电压，ijk(x，t)为t时刻距离k端x处的j模电流，k为M或N，M和N分别为高压直流输电线路整流侧和逆变侧的标号，j＝1或0，为模量标号；Zcj，rj，vj分别为j模下的特征阻抗、单位长度电阻、和波速度；ukj(t)为t时刻k端的j模电压；ikj(t)为t时刻k端的j模电流。


3.根据权利要求1所述的高压直流输电线路故障测距方法，其特征在于，当以直流线路整流侧为基准时，所述沿线电压电流比值分布的表达式为：



其中，RM(xM，t)为t时刻距离M端xM处的电压电流比值，uM(xM，t)为t时刻距离M端xM处的电压，iM(xM，t)为t时刻距离M端xM处的电流，iN(l-xM，t)为t时刻距离N端l-xM处的电流，l为高压直流输电线路的全长，M和N分别为直...

【专利技术属性】
技术研发人员：李本瑜，任俊谕，刘源，赵明，石恒初，游昊，杨远航，张琳波，陈金富，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司，华中科技大学，
类型：发明
国别省市：云南;53