[发明专利]一种基于π型等效电路直流接地极线路故障测距方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于π型等效电路直流接地极线路故障测距方法，属于电力系统保护和测距技术领域。 

背景技术

接地极线路是直流输电系统中不可缺少的一部分，直流系统换流站一般距离接地点几十到一百多千米，其间通常架设双导线并联的接地极引线。由于接地极线路电压等级较低，容易发生接地短路和断线故障，进而对整个高压直流输电系统产生影响，造成单极闭锁，严重的可能造成双极闭锁，导致系统无法正常输送功率。所以，准确地测量出故障点的位置排除故障变得十分重要。 

现有测距方法有阻抗法、行波法和故障分析法。行波法测距的可靠性和测量的精度较高，在理论上不受线路类型、故障电阻及量测系统的影响，但是在实际中则受到许多工程因素的制约。阻抗法的优点是比较简单可靠。 

本发明基于π型等效电路进行故障测距。利用单端电压电流量计算出等效输入阻抗，根据故障点的阻抗虚部为零确定故障定位函数，通过求解故障定位函数计算出故障距离。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种基于π型等效电路直流接地极线路故障测距方法，以解决接地极线路故障准确定位的问题 

本发明的技术方案是：一种基于π型等效电路直流接地极线路故障测距方法，其特征在于：当高压直流接地极线路发生接地故障时，将故障点到量测端的线路等效为π型等效电路，利用单端电压电流量计算输入阻抗，根据故障点的阻抗虚部为零确定故障定位函数，通过求解故障定位函数计算出故障距离。

所述测距方法的具体步骤如下： 

（1）假设接地极线路中的一条线路距离测量端M点的 处发生接地故障，采用集中参数模型，将故障点到量测端M的线路等效为π型等效电路，则等效阻抗为： 

                （1）                                                                            

 式中，为从M端到故障点的系统等效阻抗，为线路的单位长度电阻；为线路的单位长度电抗；为线路的单位长度导纳；为故障距离，为待求量。

（2）根据接地极引线M端测量的电压和电流，提取接地极引线M端电压和电流，计算出量测端的测量阻抗Z_meas： 

                                   （2）                        

 式中，为引线M端的电压；为引线端部流入故障线路的电流；为输入阻抗；

（3）在故障点处，输入阻抗与M端到故障点的等效阻抗相等，故障定位函数为：

                                        （3）

式中， 为故障距离，表示取复数Z的虚部。              

（4）求解故障定位函数，当的值最小时即为故障距离。

本发明的工作原理是：当高压直流接地极线路发生接地故障时，将故障点到量测端的线路等效为π型等效电路，利用单端电压电流量计算出输入阻抗，根据输入阻抗等于故障点到量测端的线路等效阻抗，确定故障定位函数，通过求解故障定位函数计算故障距离，为了提高测距精度，可以采用增加π模型的节数。 

本发明的有益效果是： 

（1）本方法基于π型等效模型对线路模型进行等效，简化了计算，基于现场录波数据，易于现场实现。

（2）本方法本测距方法仅利用单端可测的电压和电流量，无需对端的数据。 

附图说明

图1为本发明中直流输电系统中的接地极线路：图中，UdN1为极I换流站中性母线测量电压，Idee1为接地极线路测量电流，Idee2为接地极线路测量电流； 

图2为本发明中图1的高压直流接地极线路π型等效模型：图中，为两侧端电压；为极址点电压，和分别为接地极线路l₁和l₂量测端电流；I₃、I₄分别为接地极线路l₁和l₂极址端电流；为线路的单位长度电阻；为线路的单位长度电抗；为线路的单位长度导纳；l为线路的全长；为极址电阻；为故障点到量测端的距离。