[发明专利]一种基于模量网络分析的接地极线路故障定位方法及装置

说明书

本发明涉及电力系统保护与控制领域，公开了一种基于模量网络分析的接地极线路故障定位方法及装置，包括：S1、采集接地极线路的量测端的电气量数据；S2、利用S变换提取所述电气量数据中的特征谐波分量；S3、将所述特征谐波分量结合所述接地极线路的故障等效电路和故障点边界条件，建立所述接地极线路的故障模量网络；S4、基于解耦后的所述故障模量网络，根据所述接地极线路的阻抗和导纳参数计算所述接地极线路的沿线的电压、电流和测量阻抗；S5、建立故障定位函数，并将计算得到的沿线的电压、电流带入至所述故障定位函数中。本发明所提方法在接地极线路发生远距离、高阻接地故障时仍能保证很高的测距精度。

技术领域

本发明涉及电力系统保护与控制领域，具体涉及一种基于模量网络分析的接地极线路故障定位方法及装置。

背景技术

特高压直流输电系统处于双极大地回线运行方式下，接地极则起到流通系统不平衡电流和钳制中性点电压的作用。若双极直流输电系统发生单极故障闭锁，正常极会采用单极-大地回线方式运行，此时直流系统的运行电流则会通过接地极线路流入大地。为避免直流偏磁对换流站设备的影响和大电流入地威胁人畜安全，部分接地极线路的长度已超过100km。接地极线路采用同塔双回线路并联方式运行，随着接地极线路长度的增加，在恶劣的天气和地理条件下运行使得接地极线路很容易出现故障。

当前建成投运的特高压直流输电系统接地极线路的故障定位方法主要分为：脉冲注入法、故障行波法和故障分析法。脉冲注入法受其原理和注入脉冲的影响，该方法需安装额外的信号注入设备，且接地极线路发生近端故障和瞬时性故障时方法易失效。而基于行波的算法根据故障暂态行波沿接地极线路传播的时间来估算故障位置，这种算法的定位精度取决于行波波头的准确识别和行波波速的计算精度，且特高压直流输电系统处于双极平衡运行方式下，接地极线路中的行波信号较弱难以准确检测，利用故障暂态行波的测距算法将难以适用。故障分析法是基于接地极线路的线路参数和两端量测信号，获取沿线电压和等效阻抗的分布规律，进而利用规律特征得出故障点位置的方法，但该方法在接地极线路发生远距离、高阻故障时定位结果误差较大。不满足现场需求。

因此，有必要提出一种能实现高精度的接地极线路故障定位方法，对于快速排查和处理接地极线路故障，确保系统安全稳定运行具有重要意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明针对接地极线路发生不同类型接地故障，通过结合接地极线路故障等效电路和故障点边界条件建立接地极线路故障模量网络，在此基础上利用接地极线路不平衡电流蕴含的12次谐波分量计算接地极沿线电气量分布和测量阻抗，最后基于故障点处测量阻抗虚部最小的特征提供一种基于模量网络分析的接地极线路故障定位方法及装置。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于模量网络分析的接地极线路故障定位方法，包括：

S1、采集接地极线路的两端(首端和末端)的电气量数据。

本发明需要利用接地极线路电压、电流测量信号，因此在接地极线路首、末两端装设电流测点获取两回接地线路(相互并联设置的第一回线路和第二回线路)的电流录波数据和在接地极中性母线装设电压测点获取接地极线路首端测量电压为了消除谐波分量在接地极线路末端的反射，提高沿线分布电压、电流的计算精度，在接地极线路末端装设一个匹配电阻R_p，其阻值等于接地极线路波阻抗。为减少匹配电阻对实际运行的影响，在匹配电阻两端装设一个谐振频率为600Hz的LC并联带阻滤波器，其作用是为直流分量提供通路。

S2、利用S变换提取所述电气量数据中的特征谐波分量。