摘要: 直流输电在中国及世界范围内应用越来越多，并且随着电力电子器件的迅速发展及现实问题所迫，如城市可用土地面积越来越小、远距离跨海输电、多端输电电网的应用等，柔性直流输电(VSC.HVDC)工程的应用也越来越广泛，并且出现了架空线与电缆组成的混合... 展开 直流输电在中国及世界范围内应用越来越多，并且随着电力电子器件的迅速发展及现实问题所迫，如城市可用土地面积越来越小、远距离跨海输电、多端输电电网的应用等，柔性直流输电(VSC.HVDC)工程的应用也越来越广泛，并且出现了架空线与电缆组成的混合输电线路。当直流线路发生故障时，会对电能质量及系统稳定造成极大的影响，固然各种保护原理可以在很短的时间内切除故障，但是无法确定准确的故障位置，增加了巡线及永久故障时清除故障的难度。因此，一种可靠且准确的故障测距算法对于确定故障位置，减轻巡线压力，提高工作效率有重要的现实意义。 到目前为止，柔性直流输电工程中采用的故障测距方法多基于行波原理，与此同时，故障分析法、固有频率法、智能学习法也在研究中，但是故障分析法原理复杂且算法耗时较多，固有频率法存在较大的死区，智能学习法的精度与原始的数据集有很大关联。现有的故障测距算法中，第一，对单一架空线的测距方法研究较多，但大多数都忽略的行波的色散对波速的影响，没有考虑波速对测距结果的影响;第二，对架空线和电缆混合输电线路的研究较少，其关键在于架空线与电缆的线路参数不同，折反射情况复杂且波速不同对测距算法造成困难。 针对上述两点在直流线路测距中出现的问题，本文就以下三个方面做更深入的研究: (1)分析了行波在输电线路上传播的色散特性与零模分量的波前特性。 当电力线路出现故障工况，行波会沿线路进行传播，但考虑到实际线路呈现有损不均匀特性，分析行波在线路传播时存在的色散特性，即可得出行波时频特性，进而得到相应波速;对行波零模分量与线模分量的不同点进行分析，可知零模分量衰减特性相较于线模分量更为显著，且其更加受制于故障距离及过渡电阻影响。 (2)提出了基于VMD—SWT的单一架空线故障测距新算法。 在传统的双端测距原理中，测距结果受波速影响较大，通过上述分析提出了一种考虑波速变化的测距算法。当线路故障时，首先做相模变换得到其线模分量，利用连续小波变换与巴氏距离相结合的方法确定分解层数，将确定好的层数带入VMD算法中得到分解后的对应数量的分量，并且取其最高频的分量做形态学滤波得到滤波后分量，对此分量做SWT得到突变点对应的时间和频率，由此频率可以得到该时刻对应的波速，将两端突变点的时间与波速信息带入公式即可得到故障距离;最后通过不同故障情况的算例验证了该算法的有效性以及准确性。 (3)提出了一种柔性直流输电架空线.电缆混合线路故障测距方法。 由于架空线和电缆的线路参数存在较大差异，行波的传播速度以及波阻抗不同，在连接处会发生折反射现象，传统的对于单一线路的测距算法已经不再适用。所提算法首先根据电流突变量的极性判断出故障发生在电缆或者架空线，然后分析了线缆混合线路不同位置的折反射系数，采用单端和双端测距原理结合的方法，消除波速对测距结果的影响。当计算故障距离时，首先利用行波零模分量的波前信息判断出故障的初步位置，然后针对不同位置选择不同的测距公式计算精确的故障距离。通过算例仿真，所提算法能准确识别故障区段，所得测距结果误差在允许范围内，且耐受过渡电阻能力较强。 收起