[发明专利]一种高压直流输电线路雷击点与短路故障点的定位方法

说明书

本发明公开了一种高压直流输电线路雷击点与短路故障点的定位方法，其步骤主要是：当高压直流输电线路发生雷击短路故障时，检测并记录雷击电流及故障电流行波信号并进行相模变换，得到整流侧和逆变侧的电流行波模信号；利用小波变换获取电流行波数据的模极大值对应的时刻，进而得到雷击点与整流侧的初步距离；根据雷击点在输电线路上的位置分区，分别采用多信号分类的谱估计方法提取相应侧电流行波模信号的固有频率的主成分，并利用基于固有频率的单端故障测距方法求取输电线路故障点与整流侧的距离。该方法对高压直流输电线路短路故障点的定位精度高，定位运算量小，定位速度快。

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术中的故障点定位方法，具体地说是一种高压直流输电线路雷击点与短路故障点的定位方法。

背景技术

高压直流输电具有线路造价低、能量损耗小、不存在功角稳定问题等优点，在远距离、大容量输送和电网互联方面起到越来越重要的作用。但由于输电线路长且沿线地理环境复杂多变，存在着线路故障率高、故障点难以查找等问题。在实际运行中，雷击是导致线路短路故障的主要原因之一。当雷绕击导线(雷绕过杆塔的避雷线直接击在导线上)，雷击电流幅值大时，会在雷击点发生短路故障，此时雷击点与短路故障点一致；雷击电流幅值小时，在雷击点并不发生短路故障，但是雷击电流行波在沿输电线路传输过程中，会在一定距离内的绝缘薄弱处发生闪络，导致短路故障，出现雷击点与短路故障点不一致的情况。通常的行波测距方法只能测出雷击点而不能测出短路故障点，导致无法快速、准确的对输电线路短路故障进行修复。

针对雷击点与短路故障点不一致的情况，目前主要的测距方法有两种，均为时域方法。第一种方法的基本原理是，在一定的时窗内，雷击侧采样到的电流高频分量占总能量的比值大于短路故障侧采集到的故障电流高频分量占总能量的比值，所以可利用线路两侧能量分布的差异确定雷击点和短路故障点的相对位置，随后采用单端测距的方法定位短路故障点。其识别的准确性和可靠性受雷电流的相关参数和线路物理边界元件等因素影响较大。第二种方法的基本原理是，根据双端采集到的后续波头中与首波头极性相同的第一个波头含有的时域故障信息，先对雷击点和短路故障点一致性进行判定，再定位故障点。但是在雷击点与故障点不一致时，雷电行波和短路故障行波在线路上反复折射、反射并交替反映在测量端的时域信息，将增大后续波头识别的难度，会导致算法复杂度高、测距误差大。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压直流输电线路雷击点与短路故障点定位方法，该方法对高压直流输电线路短路故障点的定位精度高，定位运算量小，定位速度快。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为，一种高压直流输电线路雷击点与短路故障点的定位方法，其步骤为：

A、数据采集与预处理

高压直流输电线路的测控系统检测到发生了雷击及短路故障时，安装于输电线路整流侧的录波装置和逆变侧的录波装置分别获取得到整流侧电流行波信号和逆变侧电流行波信号，并传送至故障定位装置；故障定位装置对收到的两个电流行波信号进行克拉克相模变换，分别得到整流侧电流行波模信号i_R(t)和逆变侧电流行波模信号i_I(t)，其中t表示采样时刻；

B、雷击点的定位

故障定位装置利用小波变换计算出整流侧电流行波模信号i_R(t)的第一个模极大值对应的时间t_R和逆变侧电流行波模信号i_I(t)的第一个模极大值对应的时间t_I；进而得到雷击点与输电线路整流侧的距离x_R，同时得到雷击点与输电线路逆变侧的距离x_I，实现对雷击点的初步定位；其中L为输电线路的总长度、v为行波在输电线路上的传播速度；

C、短路故障点的定位