[发明专利]模型参数识别的直流配电网单极接地故障线路检测方法

权利要求书

1.一种模型参数识别的直流配电网单极接地故障线路检测方法，其具体步骤包括：

步骤1 获取故障暂态过程中直流母线0模电压u₀及第M条直流线路0模电流i_0M，直流母线0模电压u₀及第M条直流线路0模电流i_0M的具体计算公式如下：

其中：u_pn和u_nn为直流母线正极对地电压和负极对地电压；i_pM和i_nM为第M条直流线路的正极电流和负极电流；

步骤2 获取第M条直流线路π型集中参数等值电路下的0模故障网络，对第M条直流线路进行数学建模，第M条直流线路的0模故障网络数学模型公式如下：

其中：k为采样点数，k＝3，4，5，...，S-2，一个采样点对应一个采样值，S为采样值个数；u₀(k+1)为故障暂态过程中的第k+1个采样点对应的直流母线0模电压采样值；u₀(k-1)为故障暂态过程中的第k-1个采样点对应的直流母线0模电压采样值；u₀(k+2)为故障暂态过程中的第k+2个采样点对应的直流母线0模电压采样值；u₀(k-2)为故障暂态过程中的第k-2个采样点对应的直流母线0模电压采样值；i_0M(k+1)为故障暂态过程中第k+1个采样点对应的第M条直流线路0模电流采样值；i_0M(k-1)为故障暂态过程中第k-1个采样点对应的第M条直流线路0模电流采样值；i_0M(k)为故障暂态过程中第k个采样点对应的第M条直流线路0模电流采样值；R_M为第M条直流线路π型等值电路集中参数的电阻值；L_M为第M条直流线路π型等值电路集中参数的电感值；C_M为直流线路π型等值电路集中参数的对地电容值；T_s为采样间隔；

步骤3 利用步骤1所得故障暂态过程中的直流母线0模电压u₀和第M条直流线路0模电流i_0M以及最小二乘法，求解步骤2所建的第M条直流线路0模故障网络数学模型，可得第M条直流线路0模故障网络对地电容参数C_M，具体包括以下步骤：

步骤3.1 利用截止频率为f_z的低通滤波器对步骤1所得故障暂态过程中的直流母线0模电压u₀以及第M条直流线路0模电流i_0M进行滤波，获得滤波后直流母线0模电压及滤波后第M条直流线路0模电流

步骤3.2 令步骤2所建的第M条直流线路0模故障网络数学模型中的R_M＝x₁、R_MC_M＝x₂、L_M＝x₃、L_MC_M＝x₄、1/C_M＝x₅，每连续取5个滤波后直流母线0模电压的数据以及5个滤波后第M条直流线路0模电流的数据，代入到步骤2所建的第M条直流线路0模故障网络数学模型中，便可获得(S-4)个方程，S为采样值个数，具体方程式如下：

方程式中：为故障暂态过程中第k+1个采样点对应的直流母线0模电压采样值滤波后数据；为故障暂态过程中的第k-1个采样点对应的直流母线0模电压采样值滤波后数据；为故障暂态过程中的第k+2个采样点对应的直流母线0模电压采样值滤波后数据；为故障暂态过程中的第k-2个采样点对应的直流母线0模电压采样值滤波后数据；为故障暂态过程中第k+1个采样点对应的第M条直流线路0模电流采样值滤波后数据；为故障暂态过程中第k-1个采样点对应的第M条直流线路0模电流采样值滤波后数据；为故障暂态过程中第k个采样点对应的第M条直流线路0模电流采样值滤波后数据；

令：

并将至少5个这样的方程式联立，得到如下方程组：

方程组中：方程式的个数为(J+1)个，且(J+1)≥5。而j＝k-2，将k＝3，4，5，...，S-2代入j＝k-2，则可得j＝1，2，3，...，S-4-J。若j从j＝1，2，3，...，S-4-J中依次取值，则可得到(S-4-J)个方程组；

利用最小二乘原理，分别求解这(S-4-J)个方程组的优化解：x₁(j)、x₂(j)、x₃(j)、x₄(j)、x₅(j)，j＝1，2，3，...，S-4-J，从而得到第M条直流线路0模故障网络对地电容参数序列其中的元素C_M(j)则为每个方程组计算所得的第M条直流线路0模故障网络对地电容参数，而C_M(j)＝1/x₅(j)；

步骤3.3 求解第M条直流线路对地电容参数的平均值及其计算波动值η_M，和η_M的计算公式如下：

其中：N为序列中对地电容参数的个数，N＝S-2-J；

步骤4 利用第M条直流线路0模故障网络对地电容参数的平均值计算波动值η_M以及计算对地电容参数为正的个数Num来判断第M条线路是否发生单极接地故障，具体判断步骤如下：

步骤4.1 若计算所得：

则第M条直流线路被判为健全线路，σ为第M条直流线路0模故障网络对地电容参数的计算波动整定值；

步骤4.2 若计算所得：

或

则第M条直流线路仍被判为健全线路，k_rel为可靠系数，要求0.5＜K_rel＜1，N为所计算的第M条直流线路0模故障网络对地电容参数序列中对地电容参数的个数；

步骤4.3 若计算所得：

或

则第M条直流线路被判为故障线路。