[发明专利]一种基于单回信息的同塔双回直流线路行波故障定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及同塔双回直流输电线路的测距方法,具体涉及一种基于单回信息的同塔双回直流线路行波故障定位方法，该行波故障定位方法是一种基于同塔双回直流线路单回测量数据的两端量行波测距方法。

背景技术

与高压交流输电相比，高压直流输电具有输送容量大，控制灵活迅速，单极传输功率大，线路成本低等优势，在长距离大容量电能传输、异步电网互联等领域有着广泛的应用。随着经济不断发展，土地资源愈加紧张，同塔双回直流输电线路由于具有占用输电走廊通道小，节省投资，有利于保护环境，建设速度快等特点，已经被各个国家广泛关注并得到了具体的工程应用。可以预见，随着我国直流工程建设的推进，同塔双回直流输电技术必将成为电能传输的主要方式。

高压直流输电线路传输距离长，沿途经过的区域环境、地形等多变，是电力系统中比较容易发生故障的环节。因此，高压直流输电线路的故障测距意义重大。在故障发生后，快速准确的故障测距能大大减少巡线人员的工作量，迅速恢复供电，减少经济损失。在直流线路故障测距方法中，行波法测距通过测量暂态行波在故障点和测量点之间的传输距离进行测距，响应速度快，理论上不受线路类型、过渡电阻、故障类型等因素的影响，测距精度高，是直流输电线路故障测距的主要方法。然而，行波测距方法的精确性依赖于对初始行波达到时刻的准确标定。对于同塔双回直流线路，各回直流系统的控制保护对直流线路故障的判别还是基于本回电气量信息。在传统的双极单回直流线路行波故障定位方法中，通常采用相模变换的方法消去模量叠加对行波波头的影响。但对于同塔双回直流输电线路而言，由于同时存在线间耦合和相间耦合，且线路不采用对称换位措施，使得同塔双回直流输电线路的故障电磁耦合特性非常复杂，不能其简单地作为平衡线路进行处理，

因此，现有的传统的单回直流输电线路的相模变换方法以及故障测距算法不再适用同塔双回直流线路，亟需针对同塔双回直流输电线路的特点，研究新的单回直流输电线路变换矩阵并得到其适用的故障测距算法。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有同塔双回直流输电线路故障测距技术的空白，提供一种基于单回信息的同塔双回直流线路行波故障测距方法；该方法考虑到实际工程输电线路不采用对称换位措施，利用两端量行波法测距，具有响应速度快和测距精度高的特点。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种基于单回信息的同塔双回直流线路行波故障测距方法，包括以下步骤：

(1)构造解耦矩阵：由于故障后电压行波奇异值大于电流行波奇异值，因此根据电压行波进行故障测距。同塔双回输电线路不可视为对称线路，因此需要根据实际的线路阻抗矩阵和导纳矩阵构造相模变换矩阵。分别用1P、1N和2P、2N分别表示同塔双回线路的单回I正极、负极和单回II正极、负极线路。根据电力系统电磁暂态理论可以得到同塔双回的均匀传输线方程：

式中，[U_phase]＝[u_1Pu_1Nu_2pu_2N]^T为极线电压列向量；[I_phase]＝[i_1Pi_1Ni_2pi_2N]^T为极线电流列向量；[Z_phase]为线路的阻抗矩阵；[Y_phase]为线路的导纳矩阵。

根据上式可以得到电压电流的二阶微分方程：

依据矩阵特征值理论，把两个矩阵对角化，设[Z_phase][Y_phase]的特征值矩阵为[Λ]，特征向量矩阵为[T_v]，因此有：

[Z_phase][Y_phase]＝[T_v][Λ][T_v]^-1，

即得到了电压解耦矩阵[T_v]。

(2)构造单回变换矩阵：