[发明专利]一种直流电缆故障类型和位置判断方法及系统

说明书

本发明涉及一种直流电缆故障类型和位置判断方法及系统，该方法包括以下步骤：在直流电缆线路上逆变器二次侧和负载DC/DC变换器一次侧的两隔离开关处分别设置一个磁环；根据线路的实际情况仿真不同故障位置、不同故障类型的一定时间窗的1模故障电压初始行波，得到故障仿真数据库，并将其分为区内故障和区外故障仿真数据库；在线路一端设置行波采集装置，记录实际故障电压初始行波；根据实际故障电压初始行波波形对故障点位于区内外进行区分；根据判断结果在对应的故障仿真数据库中寻找与实际故障电压初始行波的皮尔森(Pearson)相关系数最大的仿真电压初始行波，完成故障类型和位置的判断。本发明可同时完成故障类型和位置的识别，方便快捷、准确度高。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种直流电缆故障类型和位置判断方法及系统。

背景技术

在直流配电网中突发故障时，会引起阶跃性压降。当直流输电电缆发生故障(如两极短路故障)时，电容放电阶段的峰值电流能达到正常运行时电流的20-30倍，随着直流配网规模的不断扩大，负荷电流的迅速增长，甚至个别区域短路电流已远超目前所用断路器水平，引发更加严重的电网事故。因此，如何快速检测、判定故障位置，并做出进一步的保护动作，对于直流配电网的安全运行有十分重要的意义。电压初始行波法是目前电网线路常用的故障判定方法，现有的电压初始行波法大多是以双端法为主，单端法为辅。双端法是通过计算局部放电脉冲信号到达电缆两端的时间差，结合电缆长度、传播波速等进行定位。虽然双端法的原理更加简单可靠，但需电缆两端高精度的时间同步，精确获取局部放电脉冲到达电缆两端的绝对时间，在目前的直流线路建设中大量施行难度较大、额外检测设备成本过高。

单端法是通过计算局部放电脉冲初次到达本侧母线的时间和电缆对端母线反射波信号到达时间差，结合传播波速进行定位。相对而言，单端法对硬件要求较低，只需要在线路一侧母线处安装信号检测装置，提取辨识电压初始行波波头，无需同对侧线路进行通信联系和信号同步，测距成本大大降低，但单端行波测距时存在行波折反射过程复杂，行波波头辨识难度大的技术问题，同时在长距离线路中，由于高频信号传输过程中的衰减及波形畸变，使得反射波识别难度进一步增大，可靠性偏低。

现有的单端法还存在着不能准确、快速地判断故障的具体类型和位置的缺陷，只能确认有故障发生，无法判断该故障是短路故障、断路故障还是外部冲击故障；也难于简便快捷又准确可靠地判断故障发生点的具体位置，因为现有的单端法采用时间差来定位故障点的核心为确定故障行波传播到线路两端的时间差，进而实现故障精确定位，要求获得和暂态电压信号相对应的精准时间信息，对暂态电压测量装置的精度要求很高。

更重要的是，目前没有任何一种方法，能够高效、准确地同时判断出直流电缆线路故障的具体类型和发生位置。

发明内容

基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种能够准确高效地同时判断出直流电缆线路故障的具体类型和发生位置的手段，且能够克服现有技术的单端法存在的电压初始行波波头难于提取辨识、只能确认有故障发生但无法判断故障类型，也不能快速准确地定位故障的缺陷。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种直流电缆故障类型和位置判断方法，包括以下步骤：

S100：在直流电缆线路上逆变器二次侧的隔离开关处和负载DC/DC变换器一次侧的隔离开关处分别各设置一个磁环；

S200：在直流电缆线路长度范围内从线路始端到末端按照一定间隔距离取不同的位置点，采用一定的采样频率，仿真模拟前述不同的位置点的每一点处分别发生短路、断路和外部冲击这三种不同的故障类型时的一定时间窗的1模故障电压初始行波，行波的横坐标为采样点，纵坐标为电压值，得到故障仿真数据库，并按照故障位置是否在两磁环限定的区域内，将故障仿真数据库分为区内故障仿真数据库和区外故障仿真数据库，所述区内故障仿真数据库是指故障点位于两磁环限定的区域内的所有仿真电压初始行波集合，所述区外故障仿真数据库是指故障点位于两磁环限定的区域外的所有仿真电压初始行波集合；