基于同杆架设线路的直流输电线路故障定位方法及系统与流程

本发明涉及电力系统自动化，具体涉及基于同杆架设线路的直流输电线路故障定位方法及系统。

背景技术：

1、高压直流输电的线路故障定位(也称为故障测距)对于线路故障后的快速排除、恢复供电、以及电网的安全稳定具有重要意义。直流输电线路故障定位重点应用双端行波法，线路两端分别部署行波故障测距装置，两端装置构成行波定位系统。直流输电线路故障定位装置在精度上较好地满足了电力运营单位的要求。

2、目前，采用双端行波法，实用化的直流输电线路故障定位装置的工作流程是：先启动装置录波，两侧互传数据最终完成故障定位。因此，装置可靠启动是系统能否正常工作的关键因素。且由于行波法对数据采样率要求较高(500khz以上)，难以直接利用换流站的电子互感器数据；现有直流线路测距装置都是利用换流站内的耦合电容器中性点电流采集行波信号的，其采样原理如图1所示。由于直流输电线路故障定位装置采集的耦合电容器中性点电流对应的是线路电压变化率(暂态量)而非实际线路电压，现有直流线路测距装置均采用暂态量启动算法，在实际运行中暴露出以下问题：

3、定值整定困难，启动可靠性较差：直流输电线路故障定位装置由于信号采集方式与换流站内控保系统差异较大，难以直接参考换流站内控包系统的定值设置定值。考虑到故障定位装置允许适当误动的特点，在缺少参考值情况下，多数装置定值设置较低。但在实际运行中发现，直流输电系统由于换流阀导通关断带来数量较多的暂态扰动信号，直流线路测距装置的暂态量定值设定过低装置会出现连续启动现象，特别是在负荷侧，严重时会影响装置的正常工作。

4、信号谐振较为严重：由于直流线路的末端为平波电抗器，而行波信号是通过耦合电容器采集的，因此，平波电抗器与耦合电容器在特定频率上会构成谐振，影响后续故障分析。

5、即现有的采用双端行波法的直流输电线路故障定位装置在故障定位时，存在定值整定困难，进而产生其他暂态信号干扰，导致装置启动可靠性差的问题，以及耦合电容器与平波电抗器产生信号谐振，干扰行波信号进而会影响故障分析。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明提出基于同杆架设线路的直流输电线路故障定位方法，包括：

2、当接地极线路的电流大于直流输电线路的行波定位装置的启动定值，则启动所述行波定位装置；

3、根据行波定位装置获取的接地极线路的耦合行波信号到达接地极线路两端的时间，确定直流输电线路的故障位置；

4、所述启动定值根据直流输电线路的过流保护定值确定；所述接地极线路与直流输电线路同杆架设。

5、可选的，启动定值的确定过程，包括：

6、获取直流输电线路与接地极线路之间耦合电流的耦合系数；

7、基于所述耦合系数和直流输电线路的过流保护定值，结合耦合关系式，得到行波定位装置的启动定值。

8、可选的，所述耦合关系式为：

9、ids＝ifs×k

10、其中，ids表示直流输电线路的行波定位装置的启动定值；ifs表示直流输电线路的过流保护定值；k表示直流输电线路与接地极线路之间耦合电流的耦合系数。

11、可选的，所述耦合系数通过直流输电线路与接地极线路之间的短路实验得到。

12、可选的，所述接地极线路的电流通过接地极线路上套接的电流传感器测量得到，并传输至所述行波定位装置。

13、可选的，所述接地极线路的耦合行波信号通过接地极线路上套接的电流传感器测量得到，并传输至所述行波定位装置。

14、可选的，确定直流输电线路的故障位置的计算式为：

15、

16、其中，l1、l2表示故障位置到直流输电线路两端的距离；l表示直流输电线路全长；t1、t2分别表示耦合行波信号到直流输电线路两端的时间；v表示波速。

17、基于同一发明构思，本发明提出基于同杆架设线路的直流输电线路故障定位系统，包括：

18、装置启动模块：用于当接地极线路的电流大于直流输电线路的行波定位装置的启动定值，则启动所述行波定位装置；

19、故障定位模块：用于根据行波定位装置获取的接地极线路的耦合行波信号到达接地极线路两端的时间，确定直流输电线路的故障位置；

20、所述启动定值根据直流输电线路的过流保护定值确定；所述接地极线路与直流输电线路同杆架设。

21、可选的，所述装置启动模块中启动定值的确定过程，包括：

22、获取直流输电线路与接地极线路之间耦合电流的耦合系数；

23、基于所述耦合系数和直流输电线路的过流保护定值，结合耦合关系式，得到行波定位装置的启动定值。

24、可选的，所述装置启动模块中耦合关系式为：

25、ids＝ifs×k

26、其中，ids表示直流输电线路的行波定位装置的启动定值；ifs表示直流输电线路的过流保护定值；k表示直流输电线路与接地极线路之间耦合电流的耦合系数。

27、可选的，所述装置启动模块中的耦合系数通过直流输电线路与接地极线路之间的短路实验得到。

28、可选的，所述装置启动模块中，接地极线路的电流通过接地极线路上套接的电流传感器测量得到，并传输至所述行波定位装置。

29、可选的，所述故障定位模块中，接地极线路的耦合行波信号通过接地极线路上套接的电流传感器测量得到，并传输至所述行波定位装置。

30、可选的，所述故障定位模块中确定直流输电线路的故障位置的计算式为：

31、

32、其中，l1、l2表示故障位置到直流输电线路两端的距离；l表示直流输电线路全长；t1、t2分别表示耦合行波信号到直流输电线路两端的时间；v表示波速。

33、与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：

34、本发明提供的基于同杆架设线路的直流输电线路故障定位方法及系统，包括：当接地极线路的电流大于直流输电线路的行波定位装置的启动定值，则启动所述行波定位装置；根据行波定位装置获取的接地极线路的耦合行波信号到达接地极线路两端的时间，确定直流输电线路的故障位置；所述启动定值根据直流输电线路的过流保护定值确定；所述接地极线路与直流输电线路同杆架设；本申请中由于接地极线路与直流输电线路同杆架设，所以线路之间的耦合关系是稳定的，因此可以将直流输电线路的过流保护定值作为参考值，结合线路之间的耦合关系确定行波定位装置的启动定值，得到的启动定值更加可靠；直流输电线路末端无需加装耦合电容器，避免了产生谐振信号，影响故障分析结果，且显著降低了直流线路行波故障定位的成本。

技术特征：

1.基于同杆架设线路的直流输电线路故障定位方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于同杆架设线路的直流输电线路故障定位方法，其特征在于，启动定值的确定过程，包括：

3.如权利要求2所述的基于同杆架设线路的直流输电线路故障定位方法，所述耦合关系式为：

4.如权利要求2所述的基于同杆架设线路的直流输电线路故障定位方法，其特征在于，所述耦合系数通过直流输电线路与接地极线路之间的短路实验得到。

5.如权利要求1所述的基于同杆架设线路的直流输电线路故障定位方法，其特征在于，所述接地极线路的电流通过接地极线路上套接的电流传感器测量得到，并传输至所述行波定位装置。

6.如权利要求1所述的基于同杆架设线路的直流输电线路故障定位方法，其特征在于，所述接地极线路的耦合行波信号通过接地极线路上套接的电流传感器测量得到，并传输至所述行波定位装置。

7.如权利要求1所述的基于同杆架设线路的直流输电线路故障定位方法，其特征在于，确定直流输电线路的故障位置的计算式为：

8.基于同杆架设线路的直流输电线路故障定位系统，其特征在于，包括：

9.如权利要求8所述的基于同杆架设线路的直流输电线路故障定位系统，其特征在于，所述装置启动模块中启动定值的确定过程，包括：

10.如权利要求9所述的基于同杆架设线路的直流输电线路故障定位系统，其特征在于，所述装置启动模块中耦合关系式为：

技术总结本发明提供了基于同杆架设线路的直流输电线路故障定位方法及系统，包括：当接地极线路的电流大于直流输电线路的行波定位装置的启动定值，则启动所述行波定位装置；根据行波定位装置获取的接地极线路的耦合行波信号到达接地极线路两端的时间，确定直流输电线路的故障位置；所述启动定值根据直流输电线路的过流保护定值确定；所述接地极线路与直流输电线路同杆架设；本申请中由于线路之间的耦合关系稳定，因此结合耦合关系确定行波定位装置的启动定值，得到的启动定值更加可靠；直流输电线路末端无需加装耦合电容器，避免了产生谐振信号，影响故障分析结果，且显著降低了直流线路行波故障定位的成本。技术研发人员：罗海平,王同云,杨磊,赵海鹏,湛杨,杨小莹,王尚德,李冰,郭志全,崔向伟,郭宁明受保护的技术使用者：国网新疆电力有限公司超高压分公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25