[发明专利]HVDC传输线路中的单端故障定位的方法

说明书

发明领域

本发明涉及传输线路中的故障定位的方法，尤其是HVDC（高压直流）混合线路中的故障定位的方法，在该混合线路中，线路的一部分是架空线路，并且一部分是线缆线路。故障定位基于由传输线路中的故障所感应的估计到达时间，行进波沿着线路从故障点传播至位于传输线路的一端的测量点。

发明背景

在传输线路中，可以使用用于故障检测和故障定位的不同的方法，以便对故障位置准确地进行定位。例如，传输线路中的最准确的解决方案是，利用行进波原理——自线路两端起的在时域测量中的同步。采取故障定位器的形式的计算机装置对在出现故障的期间感应的行进波进行监测。波在传输线路中从故障位置以接近光速的速度在架空线路中双向地传播。在传输线路的终点，检测到波，并且确定波到达测量点的时间。

从专利申请WO2011127967A1得知存在有用于确定故障波到达输电系统的测量点的时间的方法及设备。该方法对作为均质线路的传输线路中的故障位置的定位有用。对于长的传输混合线路，如架空线路和海底线缆或地下线缆，期望的是，在刚刚出故障之后，确定这样的故障出现于何处。故障位置的距离与两站中的第一故障波到达测量点的时间之间的差成比例，并且与传输线路中的故障波的速度成比例。能够以用于检测故障波到达的时间的同步装置的准确度确定与故障的距离。通常，同步误差接近于200ns。此发明通常是双端方法。

从专利US 4 766 549得知单端传输线路故障定位器。呈现了用于在传输线路中对故障进行定位的系统。用于在高压直流（HVDC）传输线路中对故障进行定位的系统仅使用从传输线路的一端取得的测量。系统包括用于由位于传输线路中的故障所生成的瞬变、即行进波进行检测的部件和用于通过进行极性检测而将瞬变分类为由于故障而产生的瞬变和从传输线路的一端反射的瞬变的部件。此外，系统包括用于确定瞬变到达传输线路的一端的时间的部件和用于计算这些瞬变的到达时间之间的差、以便确定故障的位置的部件。这样的系统在均质类型的传输线路–纯架空线路或纯线缆线路中运行，但在传输线路由两个或更多个不同的段，架空段和线缆段构成时，发生一些故障，其中，每个段具有不同的浪涌阻抗和不同的波传播速度，这导致这样的两个段的结点处的另外的波反射。本发明提供优先于上文所讨论的单端技术的改进。

利用本发明来创建行进波方案，以便使用比利点阵图(Bewley lattice diagram)来计算理论故障点的行进波脉冲和这些脉冲到达测量点的理论时间，例如从CRC出版社在2001年出版的第4版第3章的由Philip C.Magnusson、Gerald C.Alexander、Vijai K.Tripathi、Andreas Weisshaar创作的文献“传输线路和波传播”得知该行进波方案。

发明内容

本发明的要素由如下的步骤组成：

•创建参考数据库，该参考数据库包括在由用户针对已知的线路参数而建立的已知的理论距离X1的理论故障点生成的至少第一、第二和第三理论行进波脉冲P1'、P2'、P3'的理论时间方案，并且在测量点（S1）计算这些脉冲到达时间T1'、T2'、T3'，

• 通过在故障线路的一端测量行进波脉冲P1、P2、P3，从而检测线路的未知的距离的未知的实际点的故障脉冲的存在，并且在计算机装置中，针对故障线路的未知的距离而计算行进脉冲P1、P2、P3的第一到达时间T1、第二到达时间T2和第三到达时间T3，其中，在第一脉冲P1的幅值具有比由用户赋予的阈值Th更大的值时，T1等于0，并且创建在故障点生成的脉冲P1、P2、P3的实际时间方案，

• 将在故障点生成的脉冲P1、P2、P3的实际时间方案与在已知的理论故障点生成的脉冲P1'、P2'、P3'的理论时间方案比较，并且通过极性检查而将未知的点的实际时间方案与所有的理论时间方案匹配，

• 指示已知的距离的理论时间方案，该理论时间方案是与未知的距离的实际时间方案最佳地匹配的时间方案，

• 将未知的距离指示为等于已知的距离的值，该值确定故障点的位置。

优选地，在理论故障点生成的第一、第二和第三理论行进波脉冲P1'、P2'、P3'的理论时间方案基于这些脉冲的比利点阵图，并且取得针对由用户赋予的理论已知的距离而计算的理论到达时间T1'、T2'、T3'，以便创建理论时间方案。