[发明专利]基于输入导纳的直流输电线路故障定位方法

权利要求书

1.一种基于输入导纳的直流输电线路故障定位方法，其特征在于，建立直流输电线路的输入导纳的计算模型，所述方法具体包括：

当直流输电线路在实际运行中发生故障时，利用在直流输电线路的始发端设置的电压互感器和电流互感器采集故障行波数据；

将所述故障行波数据转换成输入导纳随频率变化的曲线，提取所述曲线中相邻的两个频率峰值的间隔；

根据所述相邻的两个频率峰值的间隔和所述直流输电线路的行波波速度值利用所述输入导纳的计算模型，计算出故障点到端点的距离，得到故障点的位置信息；

所述的建立直流输电线路的输入导纳的计算模型，包括：

定义直流输电线路的线路始发端的电流I₁与线路始发端的电压U₁的比值的绝对值作为输入导纳，将输入导纳用传递函数H的形式表示如下：

其中，tanh为双曲正切函数；

Z_c表示波阻抗，Z_l表示接地电阻，Z_cl表示为Z_c/Z_l的反双曲正切函数，v表示行波波速度，l表示故障点到线路始发端的距离；

设电能在直流输电线路上传输没有能量损耗，对式(9)做无损化处理，并忽略Z_cl

传递函数H写成如下形式，式中，s为拉普拉斯变换的复函数，ω为频域变换角速度，

传递函数H表示成正切函数的绝对值的形式，正切函数曲线的周期为π，则有，其中，L、C分别为线路的单位电感和单位电容,因为ω＝2πf，

化简可得

式中，v是行波波速度，f是每两个相邻的频率峰值的频率间隔，l是故障点到线路始发端的距离。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的当直流输电线路在实际运行中发生故障时，利用在直流输电线路的始发端设置的电压互感器和电流互感器采集故障行波数据，包括：

搭建直流输电线路，在直流输电线路的始发端设置电压互感器和电流互感器，当所述直流输电线路在实际运行中发生故障时，利用始发端的电压互感器和电流互感器将始发端的故障行波数据提取出来，所述故障行波数据包括电压值和电流值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的将所述故障行波数据转换成输入导纳随频率变化的曲线，提取所述曲线中相邻的两个频率峰值的间隔，包括：

利用傅里叶变换将所述始发端的故障行波数据从时域变换到频域，获得始发端的电压、电流的频域值；

根据始发端的电压、电流的频域值计算出始发端的输入导纳，用绘图软件画出输入导纳随频率变化的曲线；

根据所述输入导纳随频率变化的曲线找到相邻的两个频率峰值的间隔，并将相邻的两个频率峰值的间隔换算成实际的频率值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的根据所述相邻的两个频率峰值的间隔和所述直流输电线路的行波波速度值利用所述输入导纳的计算模型，计算出故障点到端点的距离，包括：

故障点到线路始发端的距离l的计算公式如下：

式中，v是行波波速度，f是每两个相邻的频率峰值的频率间隔，l是故障点到线路始发端的距离。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：

在直流输电线路的指定位置上预设故障；

利用在直流输电线路的始发端设置的电压互感器和电流互感器采集故障行波数据，将所述故障行波数据转换成输入导纳随频率变化的曲线，提取所述曲线中相邻的两个频率峰值的间隔；

利用下面的公式计算出行波波速度v：

v＝m×2f

式中，v是行波波速度，f是每两个相邻的频率峰值的频率间隔，m是预设的故障点到线路始发端的距离。