[发明专利]一种柔性直流配电线路的故障定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及柔性直流配电网技术领域，尤其涉及一种柔性直流配电线路的故障定位方法。

背景技术

柔性直流配电系统是基于电压源型换流技术，采用IGBT等具有可关断电流能力的晶闸管构成的换流器，通过脉冲调制技术实现无源整流逆变，以直流电流向负荷送电的配电系统。与传统交流配电系统相比，直流配电系统具有线路成本低、电能损耗小、能源利用率高、供电可靠性高、供电半径及能量大、电能质量好、不存在短路容量越限问题等优点，特别适用于新能源并网、构筑城市直流配电网、向孤立的远方小负荷区供电等领域，具有广阔的应用前景。

目前关于柔性直流配电线路的故障诊断研究集中在故障分析和保护方案上，对于进行准确的故障定位的研究相对较少，直流配电网中故障电流上升速度快、稳态幅值大，同时电力电子设备承受电流能力小，导致保护动作时间短，故障特征不明显，使得传统的保护方案难以同时保证选择性和速动性，因此难以精确定位故障区域。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性直流配电线路的故障定位方法，该方法能够精准且快速的实现故障定位，并且具有一定耐受过渡电阻和噪声的能力。

一种柔性直流配电线路的故障定位方法，所述方法包括：

步骤1、当故障发生后，在柔性直流配电线路失电的情况下，利用快速机械开关给所述柔性直流配电线路串联一个由电感、电容以及开关装置组成的LC注入装置，构成关于直流电流的衰减振荡扰动，并得到注入电流的表达式；

步骤2、基于所述注入电流的表达式，利用测量的电流暂态数据求得振荡频率、衰减系数，并利用所得到的振荡频率、衰减系数与故障位置距离的关系，精确定位到该故障位置；

步骤3、针对各种故障情况，得到柔性直流配电线路不同的测量数据，并按照步骤2的方法定位到相应的故障位置。

在所述步骤1中，所得到的注入电流的表达式为：

i_p(t)＝Ke^-αt sin(w_dt)

其中，t为时间，i_p(t)为注入电流，w_d和α分别是阻尼振荡频率和注入电流的衰减系数；

V_p是注入的电源电压，L是线路总电感。

在所述步骤2中，利用注入电流的表达式i_p(t)＝Ke^-αt sin(w_dt)求得振荡频率w_d、衰减系数α；

利用非线性最小二乘拟合方法求算震荡频率和衰减系数，根据固有频率w_n与振荡频率w_d，衰减系数α的关系以及w_n与故障位置距离d的关系得到下式：

其中，C_p为注入电容，L_p为注入电感，L_u为线路单位长度的电感，d为故障位置距离；

进而得到故障位置距离d的表达式为：

根据上式求出故障位置距离d，进而精确定位到该故障位置。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述方法能够精准且快速的实现故障定位，并且具有一定耐受过渡电阻和噪声的能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例所提供的柔性直流配电线路的故障定位方法流程示意图；

图2为本发明实施例所述LC注入装置的原理图；

图3为本发明实施例所举出的故障位置距离8km，过渡电阻4Ω时测量电流波形与拟合电流波形示意图；

图4为本发明实施例所述故障距离10km，过渡电阻2Ω时测量电流波形与拟合电流波形示意图；

图5为本发明实施例所述故障距离为4km，过渡电阻为0.5Ω时的电流波形示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。