[发明专利]一种风电场集电线路单相弧光高阻接地故障测距方法

说明书

一种风电场集电线路单相弧光高阻接地故障测距方法，测量风电场集电线路出口保护安装处故障20ms后的故障相电压、相电流以及零序电流作为输入量；基于均分原则求解各风机支路故障电流，利用风电场集电线路出口处零序电流拟合故障支路电流，结合对数电弧模型求解故障支路压降，基于集电线路的拓扑结构写出集电线路出口处至接地点之间的时域电压回路方程，假设故障区段初值，采用阻尼最小二乘法对测距方程进行非线性拟合求解，逐段计算故障距离，当计算的故障距离值恰好位于假设的故障区段时，搜索结束，此时的故障距离值即为测距结果；本发明可直接应用于变电站标配的故障录波装置中，无需安装新量测设备，成本低，算法收敛速度快。

技术领域

本发明属于电力系统故障检测与保护领域，特别涉及一种风电场集电线路单相弧光高阻接地故障测距方法。

背景技术

随着风力发电的迅速发展，电力系统中风电渗透率不断提高，风电场故障对系统安全稳定运行产生的影响也越来越大。风电场选址大多地理位置恶劣，受自然环境等因素影响，集电线路单相接地故障概率高，常发生电缆头击穿、树障等弧光高阻接地故障，人工寻线故障定位难度大，严重制约了风力发电的安全经济运行。因此风电场集电线路单相弧光高阻接地故障的测距具有重要意义。

风电场集电线路结构复杂，具有多个风机支路电源接入，进行集电线路故障测距时，一般情况下只能获取集电线路出口处风电场升压变低压侧的电压、电流信息，各风机支路的机端电压和电流则无法获取，导致流经集电线路内部的电流未，因此测距信息严重不足，测距较为困难。针对这一问题，发明人在2017年已申报专利“一种风电场集电线路单相接地故障测距方法”(专利申请号：201710341377.7)，提出了一种基于故障区段搜索的频域阻抗测距算法，充分利用了风机箱式变压器高压侧采用三角形接法导致零序电流无法通过的特点，利用集电线路出口电流量对风机支路电流进行简化等效求解，并基于集电线路出口处零序电流推导故障支路压降，初步解决了风电场集电线路的单相接地故障测距问题。但该发明中将故障支路简化为纯电阻支路，当线路发生弧光高阻接地故障时已不再适用。对于弧光高阻接地故障的测距，发明人在2019年获授权专利《输电线路弧光高阻接地故障单端测距方法》(专利号：201610012500.6)，但是其参数只适用于高压输电线路无法应用于低压配电线路，而且输电线路拓扑结构也与集电线路不同，针对该问题，本发明将在已有测距方法中引入对数电弧模型，结合风电场集电线路的实际情况对模型中的参数进行相应修正，实现风电场集电线路单相弧光高阻接地故障的精确测距。

发明内容

为了克服上述现有技术的问题，本发明提出了一种风电场集电线路单相弧光高阻接地故障测距方法，基于均分原则求解各风机支路故障电流，利用风电场集电线路出口处零序电流拟合故障支路电流，结合对数电弧模型求解故障支路压降，基于集电线路的拓扑结构写出集电线路出口处至接地点之间的时域电压回路方程，假设故障区段初值，采用阻尼最小二乘法对测距方程进行非线性拟合求解，逐段计算故障距离，当计算的故障距离值恰好位于假设的故障区段时，搜索结束，此时的故障距离值即为测距结果。

一种风电场集电线路单相弧光高阻接地故障测距方法，包括以下步骤：

1)测量风电场集电线路出口保护安装处故障20ms后的相电压、相电流以及零序电流数据，作为输入量，即：

故障相电压故障相电流零序电流i₀；

其中为故障相别：A相、B相或C相；

2)基于均分原则，计算故障后每台风机的支路电流i_DFIG：

其中n为该集电线路上所连接的风机支路数量；