[发明专利]一种直流配电网线路单极接地故障定位方法

说明书

本发明公开了一种直流配电网线路单极接地故障定位方法，包括：1)根据故障电流的暂态特性方程，获得故障电流微分初始值表达式；2)利用插值算法对故障电流微分初始值进行替代；3)获得包含故障电流微分初始值的故障定位值表达式；4)将故障定位值表达式与回路电流方程结合，得到基于故障定位方程；5)获取单极接地故障发生前后电压、电流值信息，结合步骤2)得到的故障电流微分初始值以及步骤4)得到的故障定位方程，得到故障定位值。本发明计算简单，应用范围广，且不受过渡电阻等因素的影响，计算结果可用于离线维护，可实现自动化操作，具有较强的耐受过渡电阻能力，过渡电阻增加时，仍具有很高的定位精度。

技术领域

本发明涉及一种直流配电网线路单极接地故障定位领域，尤其涉及一种基于解析法的适用于两电平电压源型变换器(Voltage Source Converter,VSC)的直流配电网线路单极接地故障定位方法。

背景技术

由于线路老化、损伤等原因，线路发生故障概率相较于直流配电系统中其它部分最大。目前，直流配电系统故障定位相关研究较少，且主要借鉴目前故障定位技术相对成熟的直流输电系统。直流输电系统线路故障定位方法主要有阻抗法、行波法与故障分析法等。阻抗法由于受接地电阻、线路类型、系统参数等因素的影响较大，在实际工程中应用并不理想。行波法原理简单，准确度高，不受线路类型与故障类型的影响，在实际工程中应用较多，但当存在过渡电阻、行波波头幅值受到限制时，波头的起始点便更难准确标定，严重影响定位的精度和可靠性，随着过渡电阻的继续增大，行波故障定位法就会由于没有启动而无法定位故障。故障分析法主要借助故障录波器的录波数据进行分析计算，从而达到测距定位目的，故障分析法可直接借助故障录波器的录波数据实现故障定位，对设备采样率要求低，可靠性较高，但该方法是建立在精确的线路参数模型上的，当线路参数模型不精确或频变特性发生改变时，均会影响故障定位的精度。直流配电网中80％以上故障类型均是单极接地故障，因此，研究单极接地故障类型的故障定位方法则显得尤为重要。

发明内容

发明目的：本发明提出一种直流配电网线路故障定位方法，其精度高、操作方便，且具有较强的耐受过渡电阻能力。

技术方案：本发明提供一种基于VSC的直流配电网线路单极接地故障定位方法，该方法包括以下步骤：

1)根据基于VSC的直流配电网线路发生单极接地故障时欠阻尼和过阻尼情况下电流的暂态特性方程，获得故障电流微分初始值表达式；

2)根据故障电流微分初始值表达式，利用插值算法对故障电流微分初始值进行替代；

3)根据故障电流微分初始值表达式，获得包含故障电流微分初始值的故障定位值表达式；

4)将步骤3)得到的故障定位值表达式与回路电流方程结合，得到基于VSC的直流配电网线路发生单极接地故障时的故障定位方程；

5)获取单极接地故障发生前后电压、电流值信息，结合步骤2)得到的故障电流微分初始值以及步骤4)得到的故障定位方程，得到故障定位值。

步骤1)中，故障电流微分初始值表达式为：

v_c(0)是故障前的直流电压，i_L(0)是故障前的直流电流，R＝R_eq+R_f，L＝L_eq，R及L分别为直流侧出口处到正、负极线路上故障点的总电感及总电阻，R_f为过渡电阻，R_eq及L_eq为直流侧出口处到正、负极线路上故障点的线路电阻与电感。

步骤2)中，利用插值算法对所述故障电流微分初始值进行替代的方法为：

在t＝0⁺时刻，取得极大值，因此，