[发明专利]一种柔性直流输电线路行波双端测距方法及系统

说明书

本发明涉及一种柔性直流输电线路行波双端测距方法及系统，属于电力系统继电保护技术领域。本发明首先从柔性直流输电线路两端行波耦合箱分别采集容性电流行波信号；再分别提取双端行波耦合箱容性电流行波的自由振荡分量，计算其频域信号，获得自由振荡分量对应的等间隔频谱；最后计算频域信号的等间隔频差值，计算两端频差值的比值，利用该比值进行故障测距。本发明利用柔性直流输电线路两端的故障行波信号在线路两端平波电抗器边界和故障点来回折反射的等间隔分布频谱规律实现故障定位，无需识别行波波头性质、无需标定波到时刻、无需双端时钟同步，抗干扰能力、抗过渡电阻能力强，测距结果准确、可靠，具有良好的稳定性、鲁棒性。

技术领域

本发明涉及一种柔性直流输电线路行波双端测距方法及系统，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

柔性直流输电技术在新能源并网、电网异步区域互联、无源网络供电等多方面都具有突出的技术优势。随着新型电力电子装置、多电平模块化换流器的研发、有故障自清除功能的子模块拓扑、新型直流断路器拓扑的出现，进一步促进了柔性直流输电技术应用的推广。与传统直流输电相比，柔性直流换流站不存在换相失败问题，相比于传统直流输电更为可靠。与直流电缆相比，架空线路更适用于远距离输电，架设及维修较为方便，成本较低，但容易受到气象和环境影响而引起故障，且直流线路故障具有发展速度快，故障电流大的特点，因此，研究适用于柔性直流输电线路故障测距方法具有重要的理论意义和工程价值。

柔性直流输电线路故障测距方法主要借鉴交流输电线路和传统直流输电线路故障测距。主流测距方法按原理上的不同主要包括故障分析法、行波法和固有频率法。故障分析法根据线路参数和电气量之间的关系列写方程，通过优化求解实现故障测距，该方法对采样率要求较低，但依靠固定线路参数实现算法，其精度受线路参数品变特性影响较大。行波法测距主要利用故障行波的传播特性，其关键在于正确找出反应故障位置的波头，现有行波法测距技术研究主要从波头奇异性检测可靠性出发，提出了多种波头检测方法和手段，在波头奇异性可靠提取的前提下，行波法测距具有精度高，速度快的优势，但其波头奇异性检测受干扰影响严重，波头极性辨识不易、需要较高采样率。相比之下，固有频率法测距对采样率要求不高，其测距原理是根据故障行波在故障点与线路边界来回折反射的周期性规律，提取故障行波的固有频率主频，根据波速和固有频率主频、故障距离之间的数学关系计算故障距离。固有频率法测距的优势在于其计算结果比较稳定，无需进行波头的标定、抗干扰、抗噪声能力较强等，但是其测距精度受固有频率主频值大小影响，而该频率与系统边界条件有关，与计算时窗长短有关，与波速有关，固有频率法测距结果会因此出现偏差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种柔性直流输电线路行波双端测距方法及系统，用以解决上述故障测距的问题。

本发明的技术方案是：一种柔性直流输电线路行波双端测距方法，具体步骤为：

Step1：从柔性直流输电线路两端行波耦合箱分别采集容性电流行波信号，构造容性电流测距信号。

Step2：分别提取双端容性电流测距信号的自由振荡分量，计算其频域信号，获得自由振荡分量对应的等间隔频谱。

Step3：计算频域信号的等间隔频差值，计算两端频差值的比值，利用该比值进行故障测距。

所述Step1具体为：

Step1.1：从柔性直流输电线路两端行波耦合箱分别采集容性电流行波信号。

Step1.2：通过Karenbauer变换矩阵解耦直流线路，求取极空间模量容性电流行波信号，并求取该信号的相邻采样点的值之差，作为前一个采样点的新值，以此构造容性电流测距信号。

所述Step2具体为：

Step2.1：分别提取双端容性电流测距信号的自由振荡分量。

Step2.2：计算Step2.1所得信号的高阶奇次方后的信号。