[发明专利]一种直流系统线路故障定位方法

说明书

本发明公开了一种直流系统线路故障定位方法，首先推导基于VSC直流系统的线路上不同故障类型下的电压电流暂态特性方程，求取故障时电流微分的初始值；接着利用正负极在不同故障类型下的突变量进行故障判别，判定故障发生后的故障类型以及故障极；然后求解故障后电流电压特性方程，求得故障回路的过渡电阻；最后利用故障时电流微分的初始值推导出故障定位值，实现线路故障的精确定位。本发明对于高过渡电阻与长距离的直流系统的故障定位精度较高，可用于单端辐射型直流配网，船舶直流配电系统，以及输送功率具有分散性、小型性、随机性的直流系统。

技术领域

本发明涉及一种直流系统线路故障定位方法，属于直流线路故障定位领域。

背景技术

目前，直流系统故障定位方法基于离线技术，主要方法有阻抗法、行波法两种。但阻抗法受故障电阻、线路负荷、互感器误差和电源参数等因素的影响较大，实际应用效果不理想。行波法原理简单，准确度高，因此在实际中广泛采用。行波法原理是采用人工模式检测故障线路上暂态行波在母线与故障点之间的传播时间来实施定位。

行波故障定位是依靠识别波头、标定波头起始时刻来实现故障定位的。波头的识别与标定工作，对人员素质有较高要求、难以实现自动化。当存在过渡电阻、行波波头幅值受到限制时，波头的起始点便更难准确标定，严重影响定位的精度和可靠性。随着过渡电阻的继续增大，行波故障定位法就会由于没有启动而无法定位故障。

发明内容

发明目的：本发明提出一种直流系统线路故障定位方法，避免了行波故障定位过程中受过渡电阻、行波波头幅值等因素的影响。

技术方案：本发明采用的技术方案为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。

优选地，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：

优选地，所述步骤2)中由于双极故障时：