[发明专利]一种柔性直流电网金属回线故障检测方法

说明书

本发明公开一种柔性直流电网金属回线故障检测方法，步骤是：在金属回线正常的状态下，初始存入原始波形；周期性地向金属回线注入激励脉冲，持续计算当前波形与原始波形的波形差异Dxy1，当Dxy1小于波形差异门槛Thrd1时，用当前波形更新参考波形；持续计算当前波形与参考波形的波形差异Dxy2，与波形差异门槛Thrd2比较：若Dxy2不大于Thrd2，判别金属回线正常；若Dxy2大于Thrd2，判别金属回线故障，并计算当前波形与参考波形的分歧点与激励脉冲的时间差dt1，并计算等效行波波速v，最后基于dt1和v计算故障点位置。此种方法可提高故障点反射脉冲检测的可靠性和灵敏度，可适应不同的同杆并架形式导致的波阻抗不连续问题，并提高在线路波速缓变情况下的故障测距的精度。

技术领域

本发明属于高压直流输电技术领域，特别涉及一种柔性直流电网金属回线故障检测方法。

背景技术

直流输电系统中目前接地极选址越来越困难，故近期在柔性直流工程采用了金属回线的方式，即用金属回线代替大地构成回路，且金属回线与直流极导线同感架设。金属回线的长度和直流线路的长度一致，可能达到几十到几百多公里。金属回线短路或开路故障时，都会对直流系统运行造成安全隐患，因此需要对金属回线进行故障检测，包括监视是否发生故障，以及进行故障测距。金属回线的运行方式和接地极线路运行方式类似，正常情况下均无压无流。金属回线与极导线同杆并架，有单回线同杆并架、双回线同杆并架两种情况，两种情况下金属回线有着不同的波阻抗，在单回、双回线连接点存在着波阻抗不连续的问题。目前接地极线路故障检测的实用方法主要有两种：一种是阻抗法，如专利EP0360109所述，注入高频信号，检测故障时的阻抗变化情况，可监测是否存在故障，但无法实现故障测距；另一种是脉冲反射法，故障检测系统如图1所示，故障检测装置向线路注入激励脉冲，通过检测线路反射脉冲实现故障监视和故障测距。如图2(a)所示，当线路正常时，在波阻抗不连续点和线路末端会产生反射脉冲；如图2(b)所示，当线路上存在故障点时，故障点会产生额外的反射脉冲。

传统的脉冲反射法原理简单，只需检测故障点反射脉冲即可实现故障检测，但在工程应用中存在如下问题：

(1)由于线路的沿线地理及电磁环境影响，其线路参数并不均匀，因此在线路处于正常状态下也会产生很多反射脉冲，如图3所示，这些反射脉冲与故障点反射脉冲难以区分；

(2)随着季节、天气、导线弧垂等因素变化，金属回线参数实际上会发生缓变，由此会导致线路等效波速的变化，由此会导致传统测距方法的误差。

因此，需要设法提高故障点反射波形检测的可靠性和灵敏度，并提高在线路波速缓变情况下的故障测距的精度。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种柔性直流电网金属回线故障检测方法，通过比较激励脉冲及其反射脉冲的原始波形、参考波形和当前波形，提高故障点反射脉冲检测的可靠性和灵敏度，可适应不同的同杆并架形式导致的波阻抗不连续问题，并提高在线路波速缓变情况下的故障测距的精度。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种柔性直流电网金属回线故障检测方法，包括如下步骤：

步骤1，在金属回线正常的状态下，初始存入原始波形；

步骤2，周期性地向金属回线注入激励脉冲，并采集当前波形；

步骤3，持续计算当前波形与原始波形的波形差异Dxy1，当波形差异Dxy1小于波形差异门槛Thrd1时，用当前波形更新参考波形；

步骤4，持续计算当前波形与参考波形的波形差异Dxy2，并与波形差异门槛Thrd2进行比较：若Dxy2不大于Thrd2，判别金属回线处于正常状态；若Dxy2大于Thrd2，判别金属回线处于故障状态，并转步骤5；