[发明专利]一种基于贝杰龙模型的高压直流接地极线路时域故障测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于贝杰龙模型的高压直流接地极线路时域故障测距方法，属于电力系统故障测距技术领域。 

背景技术

接地极线路是直流输电系统中不可缺少的一部分，实际中接地极极址的选择相对比较困难。为了减少接地极电流对换流站设备的影响，直流系统中接地极的极址一般选择在距离换流站几十到一百多千米的地方，极址与换流站之间通常架设双导线并联的接地极引线。 

接地极线路电压较低，发生故障的概率较大，其发生故障后不仅会影响直流系统的安全运行，而且对电网骨干网架的稳定运行也存在很大影响。目前，尽管接地极线路大多装有脉冲行波测距装置，但在实际运行过程中，仍多次出现无法对接地极线路故障进行准确测距的情况。因此，针对现有接地极线路故障测距装置的不足，我们迫切需要寻找一种新型的故障测距方法来准确可靠实现故障定位，以保证骨干电网的安全稳定运行。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是在现有保护和测量装置的基础上，通过接地极引线测量端的电压和两回出线电流推算故障点的左侧及右侧电压值。根据故障点左右两侧电压值相等的关系确定故障定位函数，以求出故障距离。 

本发明的技术方案是：一种基于贝杰龙模型的高压直流接地极线路时域故障测距方法，当高压直流接地极线路发生接地故障时，分别实测接地极线路首端引线的电压和两回出线电流，根据贝杰龙模型，利用故障线路上首端电压、电流计算出接地极线路上故障点左侧电压；同时利用非故障线路上首端电压、电流计算出接地极线路极址处电压和极址处非故障线路电流，再通过极址边界条件计算出极址处故障线路电流，然后利用极址电压和极址处故障线路电流计算出接地极线路上故障点右侧电压；根据故障点左右两侧电压相等列写故障定位方程，通过求解定位方程得到故障距离。 

具体步骤如下： 

（1）当高压直流接地极线路发生接地故障时，分别实测接地极线路首端引线的电压和两回出线电流，提取接地极引线测量端的电压u_M(t)和故障线路电流i_dee2(t)，基于贝杰龙线路模型的沿线电压分布公式计算故障点左侧电压值 ：

   （1）

式中，r、、v分别为电阻率、特征阻抗、波速度，u_M(t)为t时刻测量端电压，i_dee2(t)为t时刻测量端故障线路电流，x为离测量端的距离。

（2）提取接地极引线测量端的电压u_M(t)和非故障线路电流i_dee1(t)，利用非故障线路上首端电压、电流计算出接地极线路极址处电压u_g(t)和极址处非故障线路电流i_dee1(t)： 

         （2）

 （3）

再通过极址边界条件计算出极址处故障线路电流i_gright(t) ： 

                                （4）

基于贝杰龙线路模型的沿线电压、电流分布公式计算沿线电压、电流分布，并利用极址处边界条件通过极址电压和极址处故障线路电流计算出故障点右侧电压：

 （5）

上述2～5式中，u_g(t)为t时刻极址处电压，i_dee1(t)为t时刻测量端非故障线路电流，i_gleft(t)为t时刻极址处非故障线路电流，i_gright(t)为t时刻极址处故障线路电流，R_g为极址电阻，l为接地极引线全长。

（3）根据故障点两侧电压相等的关系，得故障定位函数为： 

          （6）

式中，x_f为计算所得故障距离。