[发明专利]一种柔性直流输电系统中的单端故障测距方法

权利要求书

1.一种柔性直流输电系统中的单端故障测距方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1、基于柔性直流输电系统采用的贝瑞隆模型，通过电报方程求解柔性直流输电系统线路沿线电压和电流的分布；

步骤2、基于电压和电流的分布情况，将发生故障时故障点在故障前后时刻暂态电压变化量的不同构成故障测距判据，并根据该故障测距判据在故障发生时完成故障测距；

在所述步骤2中，

当线路故障前，线路各点所对应的电压在不同时刻的差值为0，如下式所示：

u_p(x,t)＝u_p(x,t+Δt)

当线路发生故障后，故障点处的电压会迅速发生变化，与线路其他各点的电压变化差异存在明显区别，故选取故障时刻作为参考时间，故障前后时刻故障点会产生一个暂态电压变化量，表示为：

u_p(x,t)-u_p(x,t+Δt)＝F

式中，F为故障前后时刻故障点的暂态电压变化量；

将发生故障时故障点在故障前后时刻暂态电压变化量的不同构成故障测距判据，如下所示：

式中，x_(k)为故障位置；E为暂态电压变化量的整定值；并根据该故障测距判据在故障发生时完成故障测距；

其中，计算出故障刚发生时的电流值带入步骤1得到的线路各点电压分布，与正常状态下计算所得到的电压值相减，将其作为暂态电压变化量的整定值E；

所述方法还包括：

在原暂态电压变化量的整定值不变时，基于滤波的情况下，在原有测距结果的基础上加入补偿系数Δx，以保证所述方法在不同噪声下也具有较好的测距精度；

所述基于滤波的情况下，在原有测距结果的基础上加入补偿系数Δx的过程具体为：

滤波的原理主要是通过一个传递函数对测量得到的电压值进行变换，其表达式如下：

式中，M为分子的阶数；N为分母的阶数；

进一步将其表示成差分方程的形式，如下所示：

y(n)＝b₀x(n)+b₁x(n-1)...+b_Mx(n-M)-a₁y(n-1)-...-a_N(n-N)

式中，a₁,a₂,…,a_N,a_N+1及b₁,b₂,…,b_M,b_M+1为与系统有关的常数；x(n-M),…,x(n)表示滤波器的输入量；y(n-N),…,y(n)表示滤波器的输出量；n为输出量的个数；

通过上式求得滤波后电压数据的变化，波形上反映在其斜率的变化，通过斜率的变化便可求得滤波后需要补偿的补偿系数Δx，如下式所示：

式中，U_set为暂态电压变化量的设定值；k₁、k₂表示滤波前后的波形斜率；

因此根据上式，在原暂态电压变化量的整定值不变时，在原有测距结果的基础上加入补偿系数Δx，以保证所述方法在不同噪声下也具有较好的测距精度。

2.根据权利要求1所述柔性直流输电系统中的单端故障测距方法，其特征在于，所述步骤1的过程具体为：

首先构造如下解耦矩阵对电压电流进行相模变换：

式中，S为解耦矩阵，T为转置符号；

基于柔性直流输电系统采用的贝瑞隆模型，通过测量端的电压电流经过相模变换计算得到线路沿线分布的模电压及模电流，表达式如下：

式中，i_k(t)和u_k(t)分别为t时刻测量端的k模电流和电压；i_k(x,t)和u_k(x,t)分别为t时刻距离测量端x处的k模电流和电压；r_k为k模下的电阻；Z_ck为k模下的波阻抗；v_k为k模下的波速度；k为模量标号，可取1或者0；

通过上式计算出线路沿线分布的模电压及模电流，然后通过相模反变换矩阵得到线路沿线各点的正负极电压和正负极电流，如下式所示：

式中，u_P为测量端正极电压；u_N为测量端负极电压；i_P为测量端正极电流；i_N为测量端负极电流；u₁为测量端1模电压；u₀为测量端0模电压；i₁为测量端1模电流；i₀为测量端0模电流。