[发明专利]一种基于罗氏线圈微分输出的柔性直流线路故障测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，特别是涉及基于罗氏线圈微分输出的柔性直流线路故障测距方法。

背景技术

随着电压源换流器(voltage sourced converter，VSC)的发展以及电源和负荷中电流变换中直流环节的增加，柔性直流系统由于其具有控制灵活、便于接纳分布式电源与直流负荷、供电容量大、电能质量好等优点已引起国内外广泛关注。然而柔性直流系统的故障特性与交流系统存在本质不同，交流系统的故障测距方法难以直接用于柔性直流系统。

R-L模型算法是交流系统中非常成熟的故障测距方法。一些研究利用R-L模型算法构成柔性直流线路故障测距方法，但将R-L模型算法用于柔性直流系统存在一定的局限性：传统变量获取方法在低采样频率下存在较大误差并无法补偿，会影响故障测距的精度。

因此希望有一种柔性直流线路故障测距方法可以克服或至少减轻现有技术中的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于罗氏线圈微分输出的柔性直流线路故障测距方法，利用罗氏线圈可利用输出电压值直接计算所测电流微分的特点提高故障测距的精度。

本发明提供一种基于罗氏线圈微分输出的柔性直流线路故障测距方法，包括以下步骤：

步骤一：在直流线路中增设罗氏线圈；

步骤二：根据步骤一中的罗氏线圈的电压输出信号计算所测量故障电流的微分；

步骤三：对故障线路列写微分方程，获得最终的故障测距结果。

优选地，所述步骤一中的罗氏线圈不经过积分环节直接连接到低通模拟滤波器，低通模拟滤波器的输出端连接A/D数模转换模块，A/D数模转换模块的输出端通过光纤连接故障测距装置。

优选地，所述低通模拟滤波器为500Hz。

优选地，所述步骤二中罗氏线圈的电压输出值与所测量故障电流的微分成正比，所测量故障电流的微分公式为：

u_R(t)为罗氏线圈的电压输出值，M为罗氏线圈的互感系数。

优选地，所述步骤三中故障测距的公式为：

其中，D为需测量点至故障点的故障距离，R和L分别为柔性直流线路中单位长度的电阻和电感；u(t)、i(t)分别为电压传感器和电流传感器测量到的电压、电流的瞬时值；u_R(t)为罗氏线圈输出的电压，M为罗氏线圈的互感系数。

优选地，所述故障测距公式根据故障采样数据计算出多个时刻的测距结果，用所有测距结果的平均值作为最终的故障测距结果。

本发明公开了一种基于罗氏线圈微分输出的柔性直流线路故障测距方法，可避免传统变量获取方法在低采样频率下带来的误差，提高故障测距的精度。

附图说明

图1为罗氏线圈的结构示意图。

图2为本发明的基于罗氏线圈微分输出的柔性直流线路故障测距方法的流程图。

图3为本发明的基于罗氏线圈微分输出的柔性直流线路故障测距方法的测量点示意图。

图4为罗氏线圈输出回路示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

传统微分变量获取方法可能存在的误差。常用的微分获取方法是用两点采样值的差分值代替中点时刻的微分值，平均值代替中点时刻的瞬时值。柔性直流系统的故障电气量主要包含衰减振荡分量、衰减直流分量、直流分量以及谐波分量，下面对这四种分量的替代误差分别进行理论定性分析。

对于衰减振荡分量：

x(t)＝Ae^-αtsin(ω_dt+θ)(1)

式中衰减系数α和振荡角频率ωd与线路参数和故障位置有关，是未知的，A与θ分别为衰减振荡分量的幅值和初相角。

相邻的两个离散采样值可表示为：

式中Ts为采样间隔。

如用n和n+1两点的平均值代替中点t时刻的瞬时值，可得如下误差系数公式：