[发明专利]基于电流自适应控制的双端直流配电网故障定位方法

说明书

本发明公开基于电流自适应控制的双端直流配电网故障定位方法，其特征在于，所述故障定位方法包括以下步骤：步骤S1：构建双端柔性直流配电网模型；步骤S2：故障检测和应对措施；步骤S3：系统采样；步骤S4：获取计算公式；步骤S5：计算最终故障距离。本发明故障定位方法利用双端法消去过渡电阻，具有较高的耐过渡电阻干扰能力，采用故障电流自适应控制，提取切换控制模式时刻的故障实际电流为参考信号的峰值，参考信号过零点仍然不变，可以大大缩小P I的调节时间，提高电流主动控制的准确度，对传统双端法故障定位的分子分母一元线性回归分析，能够有效降低不同采样点之间的误差，大大提高故障定位精度。

技术领域

本发明涉及柔性直流配电网故障检测技术，具体是基于电流自适应控制的双端直流配电网故障定位方法。

背景技术

近年来，随着电力电子技术的发展，柔性直流配电网凭借其线路造价低、损耗小、可实现有功和无功的单独控制、电能输送容量大，同时还可以减少光伏、风电等分布式电源及直流负荷接入电网的中间环节，进一步减少接入成本、提高功率转换效率和改善电能质量等优点成为未来城市智能配电的重要发展方向。

目前已建成的柔性直流配电工程多采用运行维护费用更低、可靠性更高的电缆线路输送电能。这样虽可以提高配电网的供电可靠性，但电缆线路一旦发生故障，大多是永久性故障。而且城市内的电缆线路多铺设于地下，给故障检修带来一定困难。因此，需要依靠故障精确定位方法，确定故障位置，降低检修难度。

按照利用故障信息不同，可将柔性直流配电网故障定位方法分为单端法和双端法。单端法利用单端换流站的故障信息进行故障定位，具体可分为行波法、主动注入法和故障分析法。行波法通过识别行波波头来测量检测端与故障点之间往返一次的时间差进行故障距离计算，理论上不受线路类型、过渡阻抗、故障类型的影响具有很高的测量精度。行波法适用于高压直流输电线路，对直流线路较短的配电网来说定位误差较大。主动注入法利用附加模块或换流站向故障点注入电压或电流信号，构建RLC模型，提取故障电流衰减系数中的故障信息进行定位，但是柔性直流配电网故障初期暂态量复杂，造成衰减系数的提取困难。故障分析法通过列写故障距离和电气量之间的关系来进行故障定位。但是无法忽略过渡电阻、线路参数分布不均以及微分项计算误差带来的影响。双端法可以消除过渡电阻对测距精度的影响，利用每个采样点的信息计算一次故障距离，但是双端法引入的分母项会出现过零点，带来数值稳定性问题。针对这种情况，现提出基于电流自适应控制的双端直流配电网故障定位方法。

发明内容

本发明的目的在于提供基于电流自适应控制的双端直流配电网故障定位方法，能够有效解决上述问题，结合半、全混连的模块化多电平换流器(multilevel modularconverter，MMC)的高可控性，在检测到直流故障后，将双端换流站同时切换为故障电流控制模式，故障电流参考信号为以特定斜率衰减的直流信号，在不同过渡电阻及故障距离下，检测到故障发生时刻的故障电流实际值都不相同，因此采用特定参考信号将会延长PI控制器的调节时间，为减小PI调节时间，考虑对故障电流进行自适应控制，采用切换控制模式时刻的故障实际电流为参考信号的峰值，参考信号的过零点仍然不变，然后利用双端法消掉过渡电阻，双端法得到的故障距离计算公式的分子分母，同时利用线性回归算法进行拟合处理，以降低不同采样点之间的误差。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于电流自适应控制的双端直流配电网故障定位方法，所述故障定位方法包括以下步骤：

步骤S1：构建双端柔性直流配电网模型；

步骤S2：故障检测和应对措施；

步骤S3：系统采样；

步骤S4：获取计算公式；

步骤S5：计算最终故障距离。

进一步地，所述步骤S1中换流站1、2均采用半全混合MMC，全桥占比设计为50％。