基于特勒根拟功率定理的输电线路故障测距方法及系统技术方案

本发明专利技术属于输电线路故障测距技术领域，提供了基于特勒根拟功率定理的输电线路故障测距方法及系统，提出一种特勒根拟功率定理应用于直流线路故障分析的思想，将其与贝瑞隆分布参数模型结合，形成一种适用于直流线路故障测距的方案。通过理论分析得出故障线路存在数值明显的拟功率分量，并将其与贝瑞隆分布参数模型拟功率基准值对比实现故障测距。仿真结果表明理论推导的正确性，并且本方案在不同的故障距离、过渡电阻、故障类型均具有较高测距精度。故障类型均具有较高测距精度。故障类型均具有较高测距精度。

【技术实现步骤摘要】
基于特勒根拟功率定理的输电线路故障测距方法及系统


[0001]本专利技术属于输电线路故障测距
，尤其涉及基于特勒根拟功率定理的输电线路故障测距方法及系统。

技术介绍

[0002]大多数高压直流线路都用于长距离电力传输，不可避免地要经过崎岖的地形并在恶劣的天气条件下运行，这会导致线路上频繁发生故障。如果不能快速定位和排除高压直流输电线路上的故障，这将破坏电力系统的稳定性，并导致严重的社会和经济后果。因此，研究高压直流输电线路准确快速故障定位技术具有重要意义和实用工程价值。
[0003]目前直流线路故障测距方法可以分为以下三类，行波法、固有频率法和故障分析法。
[0004]行波法利用故障后沿输电线路传播的正反行波之间的相关性，在已知行波波速及行波到达线路终端时间基础上来确定故障距离。行波法测距精度高，不受系统运行方式的影响，是直流工程主要应用的测距原理，但是该方法存在波头检测失败的风险。小波变换提供时域和频域的多分辨率特性，是目前常用的波头识别算法，然而小波变换对于不同的信号需要人工选择小波基函数，导致其自适应下降。
[0005]现有技术提出将验模态分解和希尔伯特变换相结合来反应信号的奇异点，在提高其自适应的基础上保留了小波变换多分辨率的优势，但是与之带来的端点效应、模态混叠、筛分停止等问题有待解决。特别地对于单端行波测距需要考虑虚假小波变换模极大值带来的影响，现有技术提出一种预测矫正的故障测距方案，有效消除小波变换模极大值假点的影响，解决高阻抗故障时反射波检测损失的问题，然而该方案依赖于对电流的拟合精度，拟合目标函数、拟合初值、拟合方式均会对该故障测距方案造成影响。
[0006]固有频率法指出故障后行波信号的频谱主成分与故障距离有明确函数关系，利用峰值频率幅值来实现故障定位，不依赖故障首行波到达时间，所需采样频率较低，而精确提取行波固有频率必然成为提升该方法测距精度的主要措施。目前提取行波固有频率的算法主要有傅里叶算法、PRONY算法、MUSIC算法等。固有频率法受干扰信号影响较大，故需对原始信号进行滤波处理，相关提出了一种滤波器的设置方式并得到良好测距效果，但在近端故障存在测距死区，这也较大限制其工程应用。
[0007]故障分析法通过求解输电线路波动方程获得沿线分布的电压、电流，利用故障点的电气量特征来求解故障位置。现有技术指出在故障点处电压电流的比值为过渡电阻，利用这一性质实现单端故障测距，然而由于双极故障过渡电阻以电弧电阻的形式存在，该原理将会失效。故障分析算法在时域中实现故障测距，无需滤波处理，不依赖波头的提取，可以在较低采样频率下获得较高测量精度，但是目前基于故障分析法的测距原理实现手段单一。

技术实现思路

[0008]为了解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题，本专利技术提供基于特勒根拟功率定理的输电线路故障测距方法及系统，其首先验证特勒根拟功率定理在直流输电线路的适用性，之后利用贝瑞隆模型获取沿线拟功率分布基准值，将计算值与基准值对比获取故障点位置,通过仿真和理论推导验证了本专利技术的正确性，在不受过渡电阻的影响下具有较高测距精度。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]本专利技术的第一个方面提供基于特勒根拟功率定理的输电线路故障测距方法，包括如下步骤：
[0011]采用特勒根拟功率定理对直流输电线路故障前后的两个电路进行分析得到故障前故障端口电压值、故障后故障端口电流值与故障点的特勒根拟功率计算值；
[0012]基于贝瑞隆分布参数模型进行故障后沿线电流分布，得到沿线分布的拟功率基准值；
[0013]根据故障测距函数匹配特勒根拟功率计算值和拟功率基准值，若匹配结果一致，则该距离为实际故障距离，否则不是实际故障距离。
[0014]本专利技术的第二个方面提供基于特勒根拟功率定理的输电线路故障测距系统，包括：
[0015]特勒根拟功率计算值计算模块，被配置为：采用特勒根拟功率定理对直流输电线路故障前后的两个电路进行分析得到故障前故障端口电压值、故障后故障端口电流值与故障点的特勒根拟功率计算值；
[0016]沿线分布的拟功率基准值计算模块，被配置为：基于贝瑞隆分布参数模型进行故障后沿线电流分布，得到沿线分布的拟功率基准值；
[0017]故障距离匹配模块，被配置为：根据故障测距函数匹配特勒根拟功率计算值和拟功率基准值，若匹配结果一致，则该距离为实际故障距离，否则不是实际故障距离。
[0018]本专利技术的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
[0019]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的基于特勒根拟功率定理的输电线路故障测距方法中的步骤。
[0020]本专利技术的第四个方面提供一种计算机设备。
[0021]一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的方法中的步骤。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术提出一种特勒根拟功率定理应用于直流线路故障分析的思想，将其与贝瑞隆分布参数模型结合，形成一种适用于直流线路故障测距的方案。通过理论分析得出故障线路存在数值明显的拟功率分量，并将其与贝瑞隆分布参数模型拟功率基准值对比实现故障测距。仿真结果表明理论推导的正确性，并且本方案在不同的故障距离、过渡电阻、故障类型均具有较高测距精度。
[0024]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0025]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0026]图1是本专利技术实施例一高压直流输电系统示意图；
[0027]图2是本专利技术实施例一直流线路分布参数时域等值模型；
[0028]图3是本专利技术实施例一基于特勒根拟功率定理的测距原理示意图；
[0029]图4是本专利技术实施例一MMC
‑
MTDC网络仿真模型；
[0030]图5是本专利技术实施例一频率相关模型以及杆塔模型；
[0031]图6是本专利技术实施例一单极接地故障测距结果；
[0032]图7是本专利技术实施例一双极短路故障测距结果；
具体实施方式
[0033]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0034]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0035]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于特勒根拟功率定理的输电线路故障测距方法，其特征在于，包括如下步骤：采用特勒根拟功率定理对直流输电线路故障前后的两个电路进行分析得到故障前故障端口电压值、故障后故障端口电流值与故障点的特勒根拟功率计算值；基于贝瑞隆分布参数模型进行故障后沿线分布电流数值计算，得到沿线分布的拟功率基准值；根据故障测距函数匹配故障点的特勒根拟功率计算值和沿线分布的拟功率基准值，若匹配结果一致，则该距离为实际故障距离。2.如权利要求1所述的基于特勒根拟功率定理的输电线路故障测距方法，其特征在于，所述采用特勒根拟功率定理对直流输电线路故障前后的两个电路进行分析，包括：根据特勒根拟功率定理结合和线路分布参数时域等值模型得到满足特勒根拟功率定理的输电线路故障前电路和故障后电路拓扑结构；基于输电线路故障前电路和故障后电路拓扑结构得到故障前故障端口电压值、故障后故障端口电流值与故障点的特勒根拟功率计算值。3.如权利要求2所述的基于特勒根拟功率定理的输电线路故障测距方法，其特征在于，所述输电线路故障前电路和故障后电路拓扑结构满足：式中和＾分别代表故障前、故障后的1模分量，j代表分布参数模型支路编号，u
m
和i
m
、u
n
和i
n
分别代表线路MN两端的电压和电流，u
j
、i
j
、R
j
分别代表第j支路的电压、电流、电阻。4.如权利要求1所述的基于特勒根拟功率定理的输电线路故障测距方法，其特征在于，所述基于贝瑞隆分布参数模型进行故障后沿线分布电流数值计算，得到沿线分布的拟功率基准值，具体包括：通过贝瑞隆模型计算沿线分布拟功率基准值得到离散数据时域表达式；基于离散数据时域表达式得到故障后沿线分布电流，根据故障后沿线电流分布得到故障端口电流；采用故障端口电流和故障前故障端口电压值得到沿线分布的特勒根拟功率基准值。5.如权利要求4所述的基于特勒根拟功率定理的输电线路故障测距方法，其特征在于，所述沿线分布的特勒根基准值的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘世明，王波，赵永森，曾琦器，张超，赵文琛，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：