[发明专利]一种基于改进注入法的直流配电网双端测距故障定位方法

说明书

本发明提出了一种基于改进注入法的直流配电网双端测距故障定位方法，直流配电网两端均设有故障测距模块，故障测距模块包括电容、电感和单刀三掷开关；通过调整电容、电感的大小，使故障测距模块与故障线路构成欠阻尼振荡的二阶RLC放电电路，利用非线性最小二乘拟合确定放电电流衰减的振荡频率和衰减系数，通过引入双端信息量改进了传统注入法中的故障测距算法，得出了以线路总长、故障测距模块电感和电容值为参数的故障距离计算公式，消除了直流线路电感和电阻对故障定位的影响。本发明的故障测距模块可以重复测量，避免偶然情况，又以线路总长代替线路电阻和电感，原理简明，较大提高了测距的可靠性和精确度。

技术领域

本发明涉及直流配电网故障测距技术领域，特别是指一种基于改进注入法的直流配电网双端测距故障定位方法。

背景技术

目前，能源和环境问题愈发突出，以光伏发电、风力发电等清洁式分布式电源为主的发电方式，因其具有清洁、经济、灵活等特点，成为非常重要的研究内容，但是，分布式电源间歇性、波动性会对传统交流电网的稳定性造成影响。此外，传统交流配电网的弊端也逐渐显露出来，例如，交流线路的容量裕度不满足日益增长的用电需求；直流设备增多致使所使用的交直流换流器加大了电网的二次成本，等等，因此，迫切需要改革传统的交流配电网。由于电力电子技术中功率半导体器件的研究取得了快速发展，因此，以电压源换流器为主的直流配电在技术上可以投入实际使用。与交流配电相比，直流配电的电能及线路损耗要小得多，随着新型直流设备逐渐增多，直流配电将具有更大的优势。但是，目前的直流配电系统不具备清除线路故障的能力，而只是在断开断路器之后进行故障定位，因此，研究直流配电网的故障定位方法对于直流配电网的安全稳定运行具有重要的理论意义和实用价值。

目前，国内外现有的直流线路故障定位方法大多适用于高压长距离直流输电的情况，对于线路距离较短的直流配电网误差较大，难以满足精度要求。文献[贾科,李论,宣振文,李猛,李晨曦.基于扰动注入的柔性直流配电网主动故障定位及其仿真研究[J].电力系统保护与控制,2019,47(04):99-106.]在系统失电的情况下给系统串联一个LC注入装置，通过调整参数使电路满足欠阻尼振荡的条件，利用非线性最小二乘拟合对振荡电流进行拟合，获得振荡频率和衰减系数，从而得到故障距离，但是该方法需要预知线路的单位电感，而实际直流线路的电感分布是非均匀的，而且测量时放电电流产生的集肤效应也会影响电感值。为此，文献[1]---[徐铭铭,肖立业,王海风,林良真.一种基于Prony算法的直流配电网电缆故障定位方法[J].电工电能新技术,2015,34(04):1-5+30.]提出了利用双端测量的方法消除电感不均匀所造成的影响，并应用Prony算法的一阶分解来提取放电电流的振荡频率和衰减系数。该方法需要预知线路的单位电阻以及线路总长，尽管线路的总长基本不会发生变化，但是线路的单位电阻会受到周围环境和集肤效应的影响而发生改变，此外，该方法在实际测距中考虑线路分布电容时，具有较大的测距误差。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出了一种基于改进注入法的直流配电网双端测距故障定位方法，解决了现有测距方法测距误差较大的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于改进注入法的直流配电网双端测距故障定位方法，直流配电网两端均设有故障测距模块，故障测距模块均包括一个电容、一个电感、第一单刀三掷开关和第二单刀三掷开关；第一单刀三掷开关的输出端分别与a、b、c端连接，a端与直流电源的正极相连接，b端与直流配电网的正极相连接，c端接地，第一单刀三掷开关的输入端与电感连接，电感与电容连接，电容与第二单刀三掷开关的输入端连接，第二单刀三掷开关的输出端分别与d、e、f端连接，d端与直流电源的负极相连接，e端与直流配电网的负极相连接、f端接地；

当两端直流配电网正常运行时，断路器闭合，第一单刀三掷开关连接a端，第二单刀三掷开关连接d端，直流电源与电容接通为电容充电；当发生短路故障时，第一单刀三掷开关与a端断开，第二单刀三掷开关与d端断开，故障测距模块接入故障线路中，根据故障测距步骤进行故障测距。