[发明专利]一种直流输电线路故障在线定位终端、方法和系统

说明书

本发明提供一种直流输电线路故障在线定位终端、方法和系统，终端包括开口式磁环、高频脉冲发生器、非接触式传感器和转换装置，开口式磁环和高频脉冲发生器均接入直流输电耦合电容器中性点处，非接触式传感器和转换装置安装在换流站出口处第一级杆塔上。本发明不仅大大提高了故障定位的可靠性，且精度受直流输电线路长度和故障过度电阻影响均较小，提高了定位精度。本发明通过多个分布式故障在线定位终端对直流输电线路进行了分段，间接缩短了直流输电线路长；本发明对故障类型进行了辨识，并基于不同故障类型选择相应的故障在线定位，精度高，且实现了高阻故障的在线定位。

技术领域

本发明涉及电力系统自动化技术领域，具体涉及一种直流输电线路故障在线定位终端、方法和系统。

背景技术

近年来，高压直流输电在我国获得快速发展，直流输电线路故障定位对于直流输电线路故障后的快速排除、恢复供电、以及电网的安全稳定具有重要意义。输电线路故障定位从原理上可分为：主动定位法和被动定位法。被动定位法利用故障产生的稳态或暂态分量完成故障定位，被动定位方法由于无需一次设备配合，可在故障后自动完成定位分析，是实际工程中主要采用的定位方法。主动定位法是在故障后通过向线路注入特定信号方式完成故障定位，主动定位法需要人工操作以及一次设备的配合，使用上不如被动定位法方便。目前一般基于暂态行波原理的双端行波法(即被动定位法)实现直流输电线路故障定位，在精度上满足了平均误差在1km左右的要求，但具有如下缺点：

(1)可靠性低：由于行波法要求采样率在500kHz以上，难以利用直流互感器采集的数据；现有的直流输电线路故障定位利用换流站内的耦合电容器间接采集暂态电压信号，采样原理如图1所示。耦合电容器间接采集暂态电压信号的方式受线路长度及故障点位置影响大，定值设置也缺少统一规范，极大地影响了故障定位可靠性。

(2)精度及可靠性受故障过渡电阻影响较大：直流线路故障瞬间变化率与故障过渡电阻直接相关，接地/短路瞬间过渡电阻较大时，暂态量幅值较低，会显著降低线路电压变化率，双端行波法在高阻故障下的精度及可靠性明显降低。

(3)精度受直流输电线路长度影响较大：直流输电线路普遍较长，对于双端行波法而言，长距离线路使得波速误差影响相对扩大。假定故障点靠近线路一侧时，设定波速与实际波速误差1％时，会导致约线路全长0.5％的测量误差。

发明内容

为了克服上述现有技术中可靠性低且精度受直流输电线路长度和故障过度电阻影响均较大的不足，本发明提供一种直流输电线路故障在线定位终端，终端包括开口式磁环、高频脉冲发生器、非接触式传感器和转换装置；开口式磁环，接入直流输电耦合电容器中性点处，用于构建行波边界；高频脉冲发生器接入直流输电耦合电容器中性点处，用于基于行波边界将产生的高频脉冲信号注入直流输电线路；非接触式传感器安装在换流站出口处第一级杆塔上，用于采集直流输电线路的模拟电压信号；转换装置安装在换流站出口处第一级杆塔上，用于将所述模拟电压信号转换为数字电压信号，并发送数字电压信号，不仅大大提高了故障定位的可靠性，且精度受直流输电线路长度和故障过度电阻影响均较小，提高了定位精度。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一方面，本发明提供一种直流输电线路故障在线定位终端，包括：开口式磁环、高频脉冲发生器、非接触式传感器和转换装置；

开口式磁环接入直流输电耦合电容器中性点处，用于构建行波边界；

高频脉冲发生器接入直流输电耦合电容器中性点处，用于基于行波边界将产生的高频脉冲信号注入直流输电线路；

非接触式传感器安装在换流站出口处第一级杆塔上，用于采集直流输电线路的模拟电压信号；

转换装置安装在换流站出口处第一级杆塔上，用于将所述模拟电压信号转换为数字电压信号，并发送数字电压信号。

所述非接触式传感器包括感应电极、屏蔽电极、测量电容和防护罩；