[发明专利]模型参数识别的直流配电网单极接地故障线路检测方法

摘要

一种模型参数识别的直流配电网单极接地故障线路检测方法，主要针对具有多条出线的采用高阻接地的中压柔性直流配电网，属于电力系统继电保护技术领域，其特点是：结合单极接地故障特征，获取柔性直流配电网的0模故障网络；以健全线路的0模故障网络为基础，对每条线路建立数学模型；利用线路集中参数模型适用频带范围内的0模暂态电流和电压求解该数学模型在最小二乘意义下的对地电容参数；通过该电容参数判断线路0模故障网络与所建模型是否相符来识别故障线路。本发明所述方法原理简单，易于实现，除了本线路首端电气量，不需要其它信息来进行故障线路检测，每条线路可独立选线，耐受过渡电阻能力强。

主权项

1.一种模型参数识别的直流配电网单极接地故障线路检测方法，其具体步骤包括：步骤1 获取故障暂态过程中直流母线0模电压u0及第M条直流线路0模电流i0M，直流母线0模电压u0及第M条直流线路0模电流i0M的具体计算公式如下：其中：upn和unn为直流母线正极对地电压和负极对地电压；ipM和inM为第M条直流线路的正极电流和负极电流；步骤2 获取第M条直流线路π型集中参数等值电路下的0模故障网络，对第M条直流线路进行数学建模，第M条直流线路的0模故障网络数学模型公式如下：其中：k为采样点数，k＝3，4，5，...，S‑2，一个采样点对应一个采样值，S为采样值个数；u0(k+1)为故障暂态过程中的第k+1个采样点对应的直流母线0模电压采样值；u0(k‑1)为故障暂态过程中的第k‑1个采样点对应的直流母线0模电压采样值；u0(k+2)为故障暂态过程中的第k+2个采样点对应的直流母线0模电压采样值；u0(k‑2)为故障暂态过程中的第k‑2个采样点对应的直流母线0模电压采样值；i0M(k+1)为故障暂态过程中第k+1个采样点对应的第M条直流线路0模电流采样值；i0M(k‑1)为故障暂态过程中第k‑1个采样点对应的第M条直流线路0模电流采样值；i0M(k)为故障暂态过程中第k个采样点对应的第M条直流线路0模电流采样值；RM为第M条直流线路π型等值电路集中参数的电阻值；LM为第M条直流线路π型等值电路集中参数的电感值；CM为直流线路π型等值电路集中参数的对地电容值；Ts为采样间隔；步骤3 利用步骤1所得故障暂态过程中的直流母线0模电压u0和第M条直流线路0模电流i0M以及最小二乘法，求解步骤2所建的第M条直流线路0模故障网络数学模型，可得第M条直流线路0模故障网络对地电容参数CM，具体包括以下步骤：步骤3.1 利用截止频率为f_z的低通滤波器对步骤1所得故障暂态过程中的直流母线0模电压u₀以及第M条直流线路0模电流i_0M进行滤波，获得滤波后直流母线0模电压及滤波后第M条直流线路0模电流步骤3.2 令步骤2所建的第M条直流线路0模故障网络数学模型中的R_M＝x₁、R_MC_M＝x₂、L_M＝x₃、L_MC_M＝x₄、1/C_M＝x₅，每连续取5个滤波后直流母线0模电压的数据以及5个滤波后第M条直流线路0模电流的数据，代入到步骤2所建的第M条直流线路0模故障网络数学模型中，便可获得(S‑4)个方程，S为采样值个数，具体方程式如下：方程式中：为故障暂态过程中第k+1个采样点对应的直流母线0模电压采样值滤波后数据；为故障暂态过程中的第k‑1个采样点对应的直流母线0模电压采样值滤波后数据；为故障暂态过程中的第k+2个采样点对应的直流母线0模电压采样值滤波后数据；为故障暂态过程中的第k‑2个采样点对应的直流母线0模电压采样值滤波后数据；为故障暂态过程中第k+1个采样点对应的第M条直流线路0模电流采样值滤波后数据；为故障暂态过程中第k‑1个采样点对应的第M条直流线路0模电流采样值滤波后数据；为故障暂态过程中第k个采样点对应的第M条直流线路0模电流采样值滤波后数据；令：并将至少5个这样的方程式联立，得到如下方程组：方程组中：方程式的个数为(J+1)个，且(J+1)≥5。而j＝k‑2，将k＝3，4，5，...，S‑2代入j＝k‑2，则可得j＝1，2，3，...，S‑4‑J。若j从j＝1，2，3，...，S‑4‑J中依次取值，则可得到(S‑4‑J)个方程组；利用最小二乘原理，分别求解这(S‑4‑J)个方程组的优化解：x₁(j)、x₂(j)、x₃(j)、x₄(j)、x₅(j)，j＝1，2，3，...，S‑4‑J，从而得到第M条直流线路0模故障网络对地电容参数序列其中的元素C_M(j)则为每个方程组计算所得的第M条直流线路0模故障网络对地电容参数，而C_M(j)＝1/x₅(j)；步骤3.3 求解第M条直流线路对地电容参数的平均值及其计算波动值η_M，和η_M的计算公式如下：其中：N为序列中对地电容参数的个数，N＝S‑2‑J；步骤4 利用第M条直流线路0模故障网络对地电容参数的平均值计算波动值η_M以及计算对地电容参数为正的个数Num来判断第M条线路是否发生单极接地故障，具体判断步骤如下：步骤4.1 若计算所得：则第M条直流线路被判为健全线路，σ为第M条直流线路0模故障网络对地电容参数的计算波动整定值；步骤4.2 若计算所得：或则第M条直流线路仍被判为健全线路，krel为可靠系数，要求0.5＜Krel＜1，N为所计算的第M条直流线路0模故障网络对地电容参数序列中对地电容参数的个数；步骤4.3 若计算所得：或则第M条直流线路被判为故障线路。