直流配电网线路故障测距新方法研究.docx

          直流配电网线路故障测距新方法研究                    摘要：直流配电网是未来城市配电网的重要组成部分，文章对目前国内外学者关于直流配电网方面的研究工作进行了综述首先分析了基于两电平VSC换流器和基于模块化多电平换流器的直流系统的故障特征，将故障过程划分为多个阶段，通过理论分析得到了各阶段的故障电流解析表达式其次介绍了各种适用于直流配电网的故障检测和定位原理，主要包括电压/电流保护、边界保护、纵联保护、分区保护、“握手法”等然后，通过对比采用交流断路器、利用换流器自清除能力和采用直流断路器的3种故障隔离方案，对直流配电网的故障隔离策略进行了分析最后从接地方式、保护与控制一体化、故障电流限制等方面，对配电网故障分析与处理的研究提出了建议关键词：直流配电网；故障分析；继电保护综述引言配电网中的故障恢复问题，是指配电网故障发生以后，经过故障定位和隔离，将故障排除，然后采用一系列的故障恢复策略，对配电网的联络开关及分段开关进行操作，将失电负荷转移到其他馈线或其他供电区域进行供电，快速有效的寻找到非故障区断的最佳恢复供电路径，完成配电网故障恢复的任务配电网故障恢复是一个多目标、多维数、多约束、多时段非线性的组态优化问题，是配电网故障自愈中的重要一环。

传统的交流配电网故障恢复问题是在系统允许的操作条件及电气约束下，利用网络重构将停电区域的失电负荷转供到正常供电线路上，恢复非故障区段的供电实际上，配电网调度员不仅需要快速有效的恢复供电，而且需要考虑开关操作寿命及有限的人力资源，要求开关操作次数尽量少1概述柔性直流输电技术凭借其在传输容量、线损、可靠性以及有功和无功的独立灵活控制等方面的巨大优势，已经广泛应用于远距离大容量输电领域［1］而在电压等级较低的中低压配电网领域，直流配电技术虽然也具有可靠性高、线损小、便于光伏等分布式新能源接入等优点，但应用才刚刚起步，目前还仅应用于一些大规模工业园区、船舶供电、轨道交通等领域随着电力电子技术、储能技术、分布式电源的发展，未来直流配电技术有望广泛应用于城市供电系统，直流配电网是未来城市配电网的重要发展趋势虽然柔性直流配电技术相较于传统的交流配电技术拥有众多优势，但其目前还处在发展阶段，依然面临着许多问题柔性直流配电技术目前的发展瓶颈主要包括以下3点：①直流潮流控制技术；②直流变压技术；③直流故障检测、识别和隔离技术其中直流故障快速检测、可靠隔离对保证柔性直流配电网的安全可靠运行具有重要意义，也是本文关注的重点2直流配电网线路测距新方法的研究2.1配电网络线路测距三大基本方法的原理阻抗法属于一种单端的测量线路故障的方法，主要是通过路的某一端测量阻抗来计算发生故障的位置。

阻抗线路故障距离测量法的准确性有待提高，受到很多因素的影响例如受过度电阻、暂态故障分量等传统阻抗法无法应用于直流线路故障测距注入法也是属于单端的测量方法，注入法是将测距模块提前分布在直流配电网线路中，核心元器件就是电感和电容主要通过固定周期向直流接地的线路中发射脉冲信号，通过重复计量脉冲信号从发射端到故障点往返时间，从而计算出故障发生的位置行波法测距是行业研究的热点，也是应用最多的测距手段行波法的应用条件更加大，不受线路类型、故障电阻和两侧系统的影响，可以很好的应用在多种故障测距模型中现代行波法主要分为行波相关法和高频行波法行波相关法主要是抓住向故障点运动过去的电压行波和从故障点返回的反向电压行波波形相同，极性处于反向，找到两者行波的时间延迟差对应行波运动在母线和故障点花费的时间来计算故障距离，从而定位故障点；高频行波法是提取电压或者电流的高频分量，进行数字信号处理来进行故障测距2.2 等效RLC测距模块RLC测距模块是直流线路故障发生的时候，断路器迅速转换，在发生故障区间的位置等效测距模块的电容、电感和阻抗为RLC串联电路，利用RLC二阶电路的特性和能量守恒，建立起一套测距算法，来进行故障测距。

等效RLC测距模块属于一种在注入法基础上的一种改进的方法，是一种在传统交流配电网线路基础上的改进适合直流配电网线路的方法，也是顺应直流配电网线路故障定位的新方法，利用传统的RLC等效模型结合新的算法，能够更准确的定位故障点，快速的算出线路故障距离这种方法能够准确定位故障点，尤其双极短路故障测距误差极其小，这种方式耐过渡电阻能力更强2.3采用神经网络对直流配电网线路进行故障测距神经网络对于直流线路故障测距方法主要用于高压直流输电，主要采用固有频率和故障距离两者间的函数关系，神经网络能够实现非线性条件下的拟合能力，能够很好的进行高压直流线路故障测距神经网络测距方式有着自身的限制，只要针对高压直流输电，同时神经网络需要大量的样本学习，才能保证神经网络测距的准确性，神经网络本身就是一个模拟学习的过程累积，能够在大量的样本学习中实现1对1的函数，能够在样本中进行模拟优化，样本选取的关键在于要涉及各种故障的样本，在各种故障样本下的模拟，大大增加线路故障测距的准确性，可以很大程度上提高电力从业者在高压直流线路故障的修复效率2.4现代行波法行波法利用故障发生的暂态电压和电流向端点传播，通过分析端点行波包含故障位置的信息，从而可以很快的分析出故障点的距离。

A型和C型波主要通过单端信息监测故障信息实现线路故障测距，而B行波是两端信息监测法，需要两端信息同步进行监测A型是通过监测初始行波和故障反射行波到达测量端的时间不同，通过二者的时间差进行计算线路故障距离；B型是故障发生产生的初始行波到达二边端子的时间不同，分别计算出距离二个监测端子的距离，可以更准确的确定故障发生的位置；C型是路一段施加脉冲或者高频信号，来计算到达监测端和脉冲端时间差来确定故障发生的初始位置行波法是直流配电网线路故障测距的主要手段，也是适应性最强的方法，能够在各种环境下通用，有着很好的移植性和普适性，能够很方便的普及使用，帮助电力工作快速定位直流配电网线路故障，能够在最快的速度下解决线路故障，保障线路的正常运转，尽可能的减少因为线路故障引起的经济和财产的损失，也是未来需要重点应用和研究的线路测距手段，需要国家和电力工作者重视起来上述二种新的手段是在几种传统方法上的改进，可以提供直流配电网线路故障测距方法，在一定程度上给予未来越来越多直流配电网线路故障的定位检测维修，给予未来的电力工作者一定的参考，也希望国家能加大电力故障检测的研究投入，让更多的电力工作者加入进来，能够集思广益，能够在不同的环境下都有着相对应的直流配电网线路故障测距手段可以应用，为国家的电力稳定性护驾保航，直流配电网线路故障测距的速度和准确性可以很大程度上减少国家的经济损失和人民的幸福指数。

结束语众所周知，传统的线路故障测距方法适用大多数都是交流配电网络线路，现在和未来全球大力推行清洁能源，推行环保能源，都在大力发展风能、太阳能等环保能源，未来直流配电网将会更多的出现在我们生活中，对于直流配电网故障测距也会是新的挑战，更多的是对于我们电力从业者，需要不断的学习和研究适用于直流配电网或者混合配电网的故障测距手段，能够快速的解除电力故障，保障社会的稳定性参考文献：[1]谢紫汉.直流配电网线路故障测距新方法研究[J].通信电源技术,2020,37(12):10-12.[2]杨亚超,黄纯,汪星耀,刘鹏辉,汤涛.一种直流配电网线路故障测距新方法[J].电网技术,2019,43(05):1787-1794.[3]李泽文,颜勋奇,肖仁平,王梓糠,穆利智.基于暂态电流波形斜率的中压柔性直流配电线路故障定位方法[J].电力自动化设备,2020,40(08):88-96.  -全文完-。