[发明专利]一种直流系统线路故障定位方法

权利要求书

1.一种直流系统线路故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据直流电容放电原理，推导得出基于VSC直流系统的线路上发生不同故障类型下的电压电流暂态特性方程，并推导电流暂态特性方程的微分方程，求取故障时电流微分方程的初始值；

2)利用正负极在不同故障类型下的突变量来进行故障判别，判定故障发生后的故障类型以及故障极；

3)求解故障后电流电压暂态特性方程，求取故障回路的过渡电阻；

4)利用故障时电流微分的初始值推导出故障定位值。

2.根据权利要求1所述的直流系统线路故障定位方法，其特征在于，所述步骤1)中所述电压电流暂态特性方程为：

当时，电压电流的暂态特性方程为：

上式中，v_c(0)与i_L(0)是故障前的直流电压电流，R＝2R_eq+R_f，L＝2L_eq，C＝C_eq/2，R_f为过渡电阻，双极接地过渡电阻较小，可近似认为R_f≈0，β＝arctan(ω/δ)；

此时电流微分方程为：

R＝R_eq+R_f,L＝L_eq,C＝C_eq；

当时，电压电流的暂态特性方程为：

式中，

此时电流微分为：

3.根据权利要求2所述的直流系统线路故障定位方法，其特征在于，所述步骤2)中由于双极故障时：

正极：ΔU₁<0，ΔI₁>0；负极：ΔU₂>0，ΔI₂<0；则有单极故障时，正极故障：

正极：ΔU₁<0，ΔI₁>0；负极：ΔU₂<0，ΔI₂>0；则有，单极故障时，负极故障：

正极：ΔU₁>0，ΔI₁<0；负极：ΔU₂>0，ΔI₂<0；则有，

判定方法：先判断若双极故障；若单极故障；

若判断ΔI₁、ΔI₂即可判定故障发生后的故障类型以及故障极。

4.根据权利要求3所述的直流系统线路故障定位方法，其特征在于，所述步骤3)中测得电压测量值v'_c,mea与电流测量值i'_L,mea，以及v'_c,mea跌落值低于任何一相电网电压v_ga,b,c的时间t_1,mea，则整个回路的总电阻与电感可求解得：

假设忽略电路中其余部分的电阻与电感，如IGBT与二极管，则故障时回路总电阻与总电感为

由式(14)、(15)即可得过渡电阻R_f；

由上分析指出，在t＝0⁺时刻，取得极大值，则有

5.根据权利要求4所述的直流系统线路故障定位方法，其特征在于，所述步骤4)中双极故障时的故障定位值x：

上式中：R_u和L_u分别为单位电缆长度的电阻与电感参数，x为故障定位值；

对于单极故障，由于过渡电阻的存在，已经不能近似看成R_f≈0，由式(14)、(15)可得过渡电阻R_f，则式(17)改写为：

利用式(17)、(18)可实现基于VSC的直流系统线路上发生单双极故障时的故障定位。