[发明专利]一种柔性直流接入的交流混合线路双端故障测距方法

说明书

本发明提供一种柔性直流接入的交流混合线路双端故障测距方法，包括以下步骤：(1)在检测到交流架空线‑电缆混合线路故障发生后，采集线路交流电源侧的电压和电流信息，采集换流器并网点处的电压信息，得到电压和电流的负序分量。(2)基于分布参数模型，以交流电源侧采集到的电压和电流的负序分量计算得到沿线负序电压分布。(3)以交流电源侧电气量信息计算得到的沿线负序电压幅值分布，将其与换流器并网点处采集到的负序电压幅值比较，根据故障点处两者幅值差最小的特点，通过幅值差函数确定故障距离。

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，具体涉及一种柔性直流接入的交流混合线路双端故障测距方法。

背景技术

柔性直流由于具有控制灵活、不存在换相失败和输电损耗低等突出优势，近几年在交流电网大区异步互联、区域输电网改造加强等方面取得了大量的实际工程应用，逐步形成了柔性交直流混合输电系统的格局。对于柔性直流接入的交流输电线路，在向城市负荷中心变电站输送电能过程中，考虑到投资成本和高压电缆中间接头故障率较高，无法使用大段长距离的电缆线路。但是为了配合城市现代化发展，由于电缆线路具有占地面积小、不受恶劣天气影响、市容市貌美观等优点，在特定路径上需要改设为电缆线路。交流架空线-电缆混合线路兼具了经济性和环保性的优势，具有广阔的应用前景。交流架空线-电缆混合线路的线路参数不均匀，架空线和电缆的故障原因和性质大不相同，在故障发生后，准确有效地计算出故障位置并及时清除故障，对于提高电网供电可靠性具有重要意义。因此，有必要研究有效的故障测距方法。

目前，已有的交流混合线路故障测距方法可分为行波法、人工智能算法和故障分析法三大类。行波法以检测暂态电流行波波头为主，辅以信号处理手段。但要求的采样频率极高，且混合线路连接点处折反射复杂，波头识别较为困难。人工智能算法处理过程复杂，且依靠大量仿真数据用于训练，性能尚待实际工程检验。故障分析法可分为单端和双端两种，单端故障测距方法原理简单，但受对侧系统信息影响带来的误差难以避免。双端测距方法一是从线路两端分别计算沿线电压分布，根据故障点处电压幅值相等确定故障测距，二是建立混合线路连接点处的故障区域识别函数，先确定故障区段再计算故障距离。双端测距方法更为精确可靠，但是与单端测距方法相比过程非常复杂，且对数据同步和通信技术要求较高。

柔性直流接入为交流混合线路带来了新的故障特性，其换流器配置的控制策略会影响交流输出特性，近而影响现有双端故障测距方法的性能。换流器的低电压穿越控制策略使并网点处的正序电压和流过的正序电流在故障暂态的调节过程中呈现非线性时变，因无法准确提取基频电气量而影响基于双端正序电气量的故障测距方法的精度。换流器的负序电流抑制策略使其输出的负序电流被抑制为零，使得基于双端负序电气量的故障测距方法失效。因此，有必要考虑换流器控制策略的影响，提出适用的故障测距方法。

发明内容

本发明针对柔性直流接入的交流架空线-电缆混合线路，设计一种双端故障测距方法。相较传统的双端故障测距方法，该方法从柔性直流换流器配置的控制策略出发，利用控制策略下的负序网络仅包含交流电源侧，换流器并网点至故障点间的输电线路上流过的负序电流为零的故障特性，将交流电源侧电气量信息计算得到的沿线负序电压幅值分布与换流器并网点处采集到的负序电压幅值比较，寻找幅值差最小点确定故障距离，有效地提高了测距精度。本发明的技术方案如下：

一种柔性直流接入的交流混合线路双端故障测距方法，包括以下步骤：

(1)在检测到交流架空线-电缆混合线路故障发生后，采集线路交流电源侧的电压和电流信息，采集换流器并网点处的电压信息，得到电压和电流的负序分量。

(2)基于分布参数模型，以交流电源侧采集到的电压和电流的负序分量计算得到沿线负序电压分布。

(3)以交流电源侧电气量信息计算得到的沿线负序电压幅值分布，将其与换流器并网点处采集到的负序电压幅值比较，根据故障点处两者幅值差最小的特点，通过幅值差函数确定故障距离。