基于直流电抗电压的柔性直流配电网故障测距方法

第46卷第19期电力系统保护与控制 Vol.46 No.19 2018年10月1日 Power System Protection and Control Oct. 1, 2018 DOI: 10.7667/PSPC171396

基于直流电抗电压的柔性直流配电网故障测距方法

周嘉阳1，李凤婷1，刘 渊2，辛超山3，达塔娜1

(1.新疆大学电气工程学院，新疆 乌鲁木齐 830047；2.国网新疆电力有限公司昌吉供电公司，新疆 昌吉 831100；

3.国网新疆电力有限公司经济技术研究院，新疆 乌鲁木齐 830047)

摘要：故障测距是柔性直流配电网发展所需的关键技术之一，传统的高压直流输电系统故障测距方法在直流配电系统中适应性不好。因此在考虑线路配置直流电抗器的情况下，提出一种基于直流电抗电压的直流配电网双端故障测距方法。该方法从直流故障的电容放电阶段进行研究，利用线路两端直流电抗电压构建包含故障距离和过渡电阻的两个未知参数的时域微分方程，并利用最小二乘法进行求解。PSCAD仿真结果表明该方法能够有效地进行故障定位，并且能够计算出故障点过渡电阻，可以满足直流配电网的故障测距要求。

关键词：直流配电网；故障测距；直流电抗电压；电容放电；R-L模型

A fault location method for flexible DC distribution network based on DC reactor voltage

ZHOU Jiayang1, LI Fengting1, LIU Yuan2, XIN Chaoshan3, DA Tana1

(1.College of Electrical Engineering, Xinjiang University, Urumqi 830047, China;

2.Changji Power Supply Company, State Grid Xinjiang Electric Power Company, Urumqi 831100, China;

3. Economics and Technology Research Institute, State Grid Xinjiang Electric Power Company, Urumqi 830047, China)

Abstract: Fault location is one of the key technologies for the development of flexible DC distribution network. The fault location methods of conventional HVDC transmission line are not applicable to the DC distribution network. Considering the DC reactor installed on the line, a fault location method based on DC reactor voltage for DC distribution network is proposed.

This method studies the capacitor discharging process of DC fault, and establishes the time domain differential equation based on the DC reactor voltages, which contains two unknown parameters of fault location and transition resistance, and solves the equation by least-squares method. Simulation results by PSCAD show that the proposed method can obtain the fault location and transition resistance accurately, and meet the requirement of DC distribution network fault location.

This work is supported by Natural Science Foundation of Xinjiang Uygur Autonomous Region (No. 2016D01C036).

Key words: DC distribution network; fault location; DC reactor voltage; capacitor discharging; R-L model

0 引言

随着分布式能源和直流负荷的大量接入，直流配电系统因能减少换流设备的投入，相较于交流系统更具经济优势[1]，并已成功应用于船舶供电、数据中心及深圳柔性直流配电网示范工程。我国直流配电技术仍处于起步阶段，故障检测隔离技术和定位方法是限制其发展的关键技术问题[2-6]。直流输电线路的低阻特性使得线路故障电流上升速度非常快，如果不能及时隔离故障，将会烧毁变流器造成

基金项目：新疆维吾尔自治区自然科学基金项目资助(2016D01C036) 严重的经济损失。因此直流线路保护必须在几毫秒内检测并隔离故障，同时有必要投入故障限流设备限制故障电流的快速上升，为故障检测及隔离提供更多的时间[7-8]。

国内外有关直流线路故障测距的研究主要集中在高压直流输电系统，对直流配电网的故障测距研究较少。文献[7-10]对柔性直流系统线路故障特征进行分析，研究了极间短路故障的电容放电、二极管依次导通以及全部导通3个阶段。文献[11-16]基于行波原理，利用暂态行波在测量点与故障点之间传输时间进行故障定位，但是该方法对采样精度要求非常高。文献[17-20]基于高压直流输电线路的分布参数模型，从时域的角度利用单/双端电气量进行

万方数据

配电网故障定位现状及方法综述

配电网故障定位现状及方法综述 发表时间：2019-12-06T17:15:09.787Z 来源：《科技新时代》2019年10期作者：李家成何沁鸿 [导读] 配电网故障定位可大幅度减少故障排查的工作强度，从长远角度看，能有效提高配电网供电稳定性。 （国网湖北省电力有限公司钟祥市供电公司湖北钟祥 431900） 摘要：随着人们对配电网供电安全稳定性的不断提升，尽早发现配电网故障点就显得越来越重要。而电力系统配电网的故障精准定位问题一直没有得到很好地解决，对该问题的研究能够减少经济损失，保障人们的正常生活。因此，本文分析了现阶段常用的故障定位方法的优点和缺点以及各自的适用范围。 关键词：故障定位；优缺点；适用范围 引言：近年来，我国电网规模的不断扩大，配电网的线路结构也日益复杂，人们的生活越来越离不开电能的同时，用户对供电安全稳定的要求也不断提高。要提高供电稳定性首先要尽可能减少故障的发生情况；另一方面，在故障发生后要能迅速解决故障并重新供电。配电网故障定位可大幅度减少故障排查的工作强度，从长远角度看，能有效提高配电网供电稳定性。 常用的配电网故障定位方法及其优缺点 当前配电网故障定位方法主要有阻抗法、故障行波法、故障指示器法等。 1.阻抗法 阻抗法是根据发生故障的时间点所测得的对应电压和电流得出故障回路阻抗的方法，又因理想条件下，回路阻抗与距离大致呈正相关，由阻抗数值可定位故障发生点。阻抗法原理十分简单，但配电网线路很复杂，且受负荷影响较大。因此，故阻抗法不能直接的用于测距计算，在实际应用中常常用作估计大致故障点。 2.行波法 行波法一般可分为单端法、双端法。 （1）单端行波法 单端行波法是利用故障产生的暂态行波进行单端定位的方法。在线路发生故障时，故障点产生的暂态行波在故障点与母线之间来回反复，根据行波在测量点与故障点之间往返一次的时间和行波的波速即可求得故障点的距离。 单端行波法计算公式如下所示： l=（t1-t0）v/2 式中l为故障距离；L为线路全长；t0、t1分别为故障波头和反射波到达计算端母线的时间点；t2为另一边母线的反射波到达的时间点；v为行波的速度。该方法原理同样简单，但在实际工程中，由于故障点反射波、母线反射波难以识别，因此，单端行波法一般用作双端行波法的补充。 （2）双端行波法 双端行波法是利用在线路产生故障时，初始行波向线路两端的两个测量点发射到达的时间差计算故障点到两边分别的距离。计算公式如下： l1=L（t2-t1）v/2l2=L（t1-t2）v/2 式中：l1、l2分别为故障点到两端的距离；t1、t2分别为行波各自到达线路两端的时间，L为线路全长。双端行波测距由于是利用第一个行波波头，而不是故障点反射波、母线反射波，较易识别。因此，在实际应用中主要采用双端行波法测故障点的距离。（3）多端行波法 在双端行波故障定位原理的基础上，进一步提出了多端行波定位法。在现有的研究中，该方法主要有2种具体做法：一是将多个检测点处所采集的故障行波信息进行融合，以确定具体的线路分支在某一采集装置出现故障的时间，可以准确判断到故障分支，并且比较准确。但是在精准的同时该做法需对目标线路区段进行逐一排查，涉及过程复杂，消耗成本高，不能快速排查配电网故障。另一种是利用最先采集到故障行波信息的3个采集装置进行故障定位，然后将分支点位置同定位结果相比较，从而将伪故障点去除，该做法计算较小，实用性和快速性较高。但是，多端定位算法需要将行波采集装置安装在配电网每一个末端，因此在对复杂多分支的配电网进行故障定位时，需要巨额的投资和维护费用。 3.故障指示器法 整体而言，故障指示器在技术上已经较为成熟，结构简单，在国内电力系统已经获得广泛应用，便于大规模的推广应用。不过需要指出的是，与FTU类似，故障指示器的定位精度与配置密度相关，若为保证定位的精度，需要沿线逐点布设故障指示器，构建故障定位系统的成本仍然较高，因此，故障指示器适合于城市电网，不适合于长距离的农村电网故障定位。从实际运行经验看，故障指示器用于短路时定位效果较好，但用于单相接地故障时效果尚不理想。 4.结语: 本文介绍了国内外实际应用中常用的的配电网故障定位技术，有上述不难看出，不同的定位技术都有各自的优缺点及适用范围，为了缩短故障定位时间和容错性，可以尝试将多种算法共同运用到配电网故障定位中，作为检验。实际应用中应结合当地配电网的结构和已有条件综合多项指标选择最契合的定位方案。 参考文献： [1]刘健,毕鹏翔,杨文宇等.配电网理论及应用[M].北京:中国水利水电出版社,2007. [2]万家震，钱丹丹，金莉.配电网中重合器预分段器、熔断器的合理配置[J].吉林电力，2001（3）：28～32 [3]孙波,孙同景,薛永端,等.基于暂态信息的小电流接地故障区段定位[J].电力系统自动化,2008,32(3):52-55. [4]卢继平,黎颖,李健,等.行波法与阻抗法结合的综合单端故障测距新方法[J].电力系统自动化,2007,31(23):65-69. [5]杜红卫,孙雅明,刘弘靖等.基于遗传算法的配电网故障定位和隔离[J].电网技术,2000,24(5):52-55.

柔性直流配电系统稳定性及其控制关键问题

柔性直流配电系统稳定性及其控制关键问题 发表时间：2019-12-24T09:33:06.830Z 来源：《电力设备》2019年第17期作者：彭德猛 [导读] 摘要：经济的发展，城市化进程的加快，人们对电能的需求也逐渐增加。 （身份证号码：44170219871103XXXX 广东省惠州市 516000） 摘要：经济的发展，城市化进程的加快，人们对电能的需求也逐渐增加。相比于传统的交流配电系统，柔性直流配电系统包含了换流阀、直流变压器等大量可控的电力电子设备，呈现电力电子化的特征。直流配电系统故障特征、故障发展过程、故障隔离及供电恢复过程都与换流阀等电力电子器件控制策略密切相关。在直流配电系统中，保护原理的选择、保护整定值的选取、保护动作出口时间的设置都需要考虑与换流阀控制策略的协同配合。通过控制与保护的相互协同实现故障准确识别与供电快速恢复，在保证直流配电系统高可靠性的同时有效降低直流配电网投资建设成本，是直流配电系统研究与发展的重要思路。本文就柔性直流配电系统稳定性及其控制关键问题展开探讨。 关键词：柔性直流配电；稳定性；随机性 引言 随着城市用电负荷密度不断增大，城市电网面临着多重难题：一方面要扩大城市配电网容量以适应城市经济发展的需求，另一方面要接纳太阳能、风能等可再生清洁能源以减轻环境污染的压力。在该背景下，直流配电系统（DCS）是基于电压源换流器提供直流电力且具有先进能源管理系统的智能化配电系统，因其输送容量更大、供电质量更优、易于接纳分布式能源（DER）、可控性更高[2]等优势而受到关注。 1DCS的主要性能特点 （1）DCS的稳定性。随着大量DER和柔性电力电子设备的接入，DCS的稳定性问题也逐渐成为学术界和工业界的关注热点。特别是对于可以孤岛运行的直流微电网来说，其电源和负荷电力电子化带来的动态特性，改变了以同步发电机为主的传统电力系统的稳定性特征。目前，国内外已有相关学者通过DCS或微电网的小信号稳定性分析，利用阻抗匹配等系统稳定分析理论，对电力电子化配电系统中DER的并网动态特性进行了探究，但大部分研究仍然集中于单个并网逆变器或级联型逆变器。因此，需要深入开展电力电子化DCS的稳定性分析理论和方法的研究，并提出相应的稳定性提升策略，保障DCS的安全可靠运行。（2）低压DCS的安全性。中国广泛采用220V交流低压供电，超过了人体耐受的安全低压水平，人身触电造成伤亡事件屡屡发生，在城市暴雨后内涝引发的群众触电事故更是时有发生。全国每年触电死亡数千人，触目惊心，引起了广泛的关注。如果低压系统对多数家电采取±48V直流安全电压供电，将在很大程度上降低人身触电事故发生的概率，这也将是直流配电技术在低压系统领域应用的主要优势。不过，由于电压等级较低，且DCS设备占地面积大，其能量密度和功率密度将受到影响，因此可以考虑采用±375V和±48V直流组合供电，其中，户级配电采用±375V以提高能量密度（在珠海示范工程中验证了该电压等级的价值），非高功率用电设备级供电采用±48V以减少非安全电压与人们接触的机会。（3）DCS的稳定性。随着大量DER 和柔性电力电子设备的接入，DCS的稳定性问题也逐渐成为学术界和工业界的关注热点。特别是对于可以孤岛运行的直流微电网来说，其电源和负荷电力电子化带来的动态特性，改变了以同步发电机为主的传统电力系统的稳定性特征。 2直流配电系统保护原理 直流配电网保护可分为非单元式保护和单元式保护。非单元式保护不依赖保护装置之间的通信，当保护装置采集的故障测量值达到动作设定值时即开始动作。直流配电网非单元式保护主要包括过电流保护、电流微分保护、参数识别保护等。非单元式保护仅依赖单端故障特征量，保护速动性好。但在多端直流配电系统中，非单元式保护由于缺乏清晰的保护边界而影响保护的选择性。为此，提出了适用于环状直流配网的故障识别方法，利用线路附加电感电压初始值在区内、外故障时的差异识别故障位置，但该方法要求在每一条线路分段两端都安装电抗器，对于具有多个线路分段的直流配电网，基于线路电抗器的边界保护无法有效判断故障位于哪个区段内。单元式保护通过安装在系统不同位置的保护设备采集的电气信息确定故障发生的区段，需要保护装置之间彼此通信。常见的单元式保护包括差动保护和网络化保护。利用区内故障时差动电流的能量主要分布在低频段，而区外故障时差动电流的能量主要分布在高频段的特点，提出了基于能量分布的线路差动保护原理。在传统差动保护的基础上，提出了一种直流配电系统网络化的差动保护方案，通过安装在系统不同位置的传感器采集各处的故障电流信息，由中央控制器处理故障信息并判断故障位置，提高了保护的准确性。受到故障特征持续时间短、多分支短线故障选线困难、保护整定值选取缺乏依据、单元式保护装置成本较高等影响，实现直流配电系统保护的准确性和可靠性仍然是直流配电保护的难题。基于控制与保护协同的主动式保护为直流配电系统故障准确可靠定位提供了重要的研究思路。根据保护所依据的特征量的不同，将主动式保护分为信号注入式主动保护和故障特征控制式主动保护。 3直流配电网优化运行关键技术 3.1直流配电网基本优化运行架构 直流配电网以及含直流配电的交直流混合配电系统优化运行按时间尺度一般可分为2层：长时间尺度的日前调度和短时间尺度的实时滚动。日前优化调度的周期较长，一般为24h，即统筹制定未来1d时间的调度计划，优化目标通常与系统的经济运行有关，如有功调度成本最小、配电网运行成本最小等；实时滚动的调度周期较短，由于数据预测不准确，因此需要实时修正调度的运行计划，优化目标通常与系统的安全运行有关，如可调资源的调整量最小等以保证系统的稳定运行。本章将主要从基于SOP的柔性互联配电网和含微电网、新能源接入等的复杂交直流配电网这2类主要场景讨论直流配电网长时间尺度下的优化调度问题。 3.2柔性直流配电系统的稳定性分析方法 柔性直流配电系统中含有大量电力电子装置，且电力电子负载在系统中始终表现为恒功率负载，这使得系统朝着强非线性、高维和动态系统发展。传统稳定性分析方法多基于线性理论，忽略了大量的非线性信息与随机特性。目前，对柔性直流配电系统稳定性的研究多采用时域仿真法、频域分析法、直接法等，或进行联合论证分析。时域仿真方法通过计算特征根分布可以给出系统稳定性相关结论，或者利用数值积分方法进行时域仿真，给出状态量随时间变化的振荡曲线，可以定性给出稳定或者不稳定的结论，还可以定量分析振荡过渡时间以及超调量等信息。采用离散时间建模方法对所研究系统进行了定义，利用离散状态空间矩阵的一系列时域特征值来描述系统的动态特征，并根据该方法预测稳定边界，有效地应用于参数自适应优化，且通过时域仿真验证了分析的正确性。文针对系统中存在的多动态交互与多频率耦合现象，以及时域仿真计算时间长、CPU利用率高的弊端，提出利用谐波状态空间建模技术对直流系统进行建模与仿真，并通

含光储系统的柔性直流配电网可靠性评估方法与制作流程

图片简介: 本技术介绍了一种含光储系统的柔性直流配电网可靠性评估方法，它包括：建立IGBT的失效模式，选择RC热网络法建立IGBT的电热耦合模型并得到工作时的结温，最后采用Coffin Manson Arrhenius广延指数模型对IGBT 进行可靠性评估；选择部件计数法对直流配电网关键设备进行可靠性预测；通过冗余方法分析后分别对三种不同结构的MMC型换流器、ISOP型直流变压器以及光伏储能并网用的AC/DC变流器和DC/DC变流器进行可靠性建模；对直流配电系统可靠性评估；对交直流互联配电系统可靠性评估；解决了对含光储系统的交直流混合电网的可靠性评估采用现有技术的评估方法存在准确性较差等技术问题。 技术要求 1.一种含光储系统的柔性直流配电网可靠性评估方法，它包括： 步骤S1：建立IGBT的失效模式，选择RC热网络法建立IGBT的电热耦合模型并得到工作时的结温，最后采用Coffin-Manson-Arrhenius广延指数模型对IGBT进行可靠性评估； 步骤S2：选择部件计数法对直流配电网关键设备进行可靠性预测；通过冗余方法分析后分别对三种不同结构的MMC型换流器、ISOP型直流变压器以及光伏储能并网用的AC/DC变流器和DC/DC变流器进行可靠性建模； 步骤S3：根据步骤S1和S2建立的模型对直流配电系统可靠性评估； 步骤S4、根据步骤S1和S2建立的模型对交直流互联配电系统进行可靠性评估。

2.根据权利要求1所述的一种含光储系统的柔性直流配电网可靠性评估方法，其特征在于：步骤S1具体包括： 步骤S11：对IGBT和二极管进行损耗计算，包括通态损耗、开关损耗以及截止损耗； 步骤S12：建立IGBT的电热耦合模型并得到工作时的结温；将IGBT内部温度的运算转化为由Foster模型等效的电流源、电阻和电容串联的一阶电路运算，IGBT和二极管的功率损耗分别作为对应的电流源输入，IGBT 和二极管的热阻热容作为对应的电阻电容，则IGBT和二极管芯片到壳之间的电压即为结温； 步骤S13：采用Coffin-Manson-Arrhenius广延指数模型对IGBT进行可靠性评估，下式所示： 式中，ΔTj是IGBT的结温差，α、β是模型参数，根据功率循环曲线通过函数拟合得到；Tm为平均结温。Ea是激活能，数值为9.89×10-20J，kB是玻尔兹曼常数。 3.根据权利要求1所述的一种含光储系统的柔性直流配电网可靠性评估方法，其特征在于：步骤S2包括以下步骤： 步骤S21：冗余方法分析，不同冗余设计可靠性计算公式如下： 主动冗余：当单元系统的冗余设计为主动冗余时，n个子模块中至少有k个子模块投入运行可以保证单元系统的正常运行，假设子模块数量为n，当单元系统正常运行时需要k个子模块正常工作，子模块的故障率为 λSM，可靠度可表示为： 则单元系统的故障率为： 式中Rs(t)为系统可靠度，i为流过系统的电流大小； 被动冗余：当单元系统的冗余设计为被动冗余时，有n-k个备用子模块，它们服从尺度参数为λSM、形状参数为n-k+1的伽马分布，可靠度可表示为：

直流配电系统故障分析与保护技术研究

直流配电系统故障分析与保护技术研究 发表时间：2019-09-18T10:31:29.667Z 来源：《电力设备》2019年第7期作者：高峰刘伟郑锦欢 [导读] 摘要：直流系统可将分布式发电、配电供电及储能等优点进行充分发掘，以便为电气企业的供电与用户的用电提供新效益与新价值。 （国网山西省电力公司检修分公司） 摘要：直流系统可将分布式发电、配电供电及储能等优点进行充分发掘，以便为电气企业的供电与用户的用电提供新效益与新价值。系统保护是配电安全运行的保障，其实施难点主要是电流未能经过零点，使灭弧较难，且控制相对复杂，需给予灭弧更大的空间。国家电气工程相关工作人员在研究直流保护的过程中，应对其运行动态与常见故障间的关联进行充分考虑，以此来获得更佳的保护效果。文章依据直流组成及其原理，分析总结出了其系统的常见故障类型，提出的一系列故障解决策略，对直流配电系统的完善具有理论性意义，对解决其建设中的实际问题具有现实性的指导意义。 关键词：直流配电系统；故障分析；保护技术 直流配电在有效接纳分布式电源、高效稳定电压变换及控制、系统优化配置、供电可靠性等方面的技术问题已基本解决。直流配电保护是其安全运行的关键，但国内外对直流配电的保护研究尚处于理论研究和试验探索阶段，可以预见一旦突破直流保护这一瓶颈，直流配电技术及装备将快速的发展和广泛应用。 直流配电保护实现的难点在于：直流电流无过零点，灭弧困难，需要更大的灭弧空间和复杂的控制，直流过流速断保护是一个尚需研究和攻克的难题；直流配电系统无论是故障类型、故障发展过程、故障电压电流特性还是故障后果与交流配电网都有所不同；直流配电网中接入多元化的分布式电源、负荷、储能，直流配电系统存在多种不同的运行状态，大量电力电子装置的存在，给保护配合带来了挑战。直流保护的研究与应用必须考虑不同运行状态、源荷敏感特性与故障类型之间的关系。保护模型需要改进或优化以得到更佳的系统参数；保护的算法及程序需要优化以得到更准确的保护整定值及更好的保护效果。 1.直流主动保护构成及其原理 直流保护系统的构成分为单母线配电、两端配电以及放射状与环状配电等四种系统，无论是应用哪一种系统，均是以DC/AC 和 DC/DC 器为载体，使储能、多型负荷及分布式发电相连接，系统保护便集成于 DC/AC 和 DC/DC 中。其主动保护构成由短路与接地保护、绝缘下降、交直流混接、环网保护、交流电网、储能电池、光伏电池及燃料电池等组成，其借助 DC/DC 或 DC/AC 接受配电，将电供给负载。其原理是在电子转换器构造监控与拓扑原理基础上，将其保护行为“融入”转换器的逻控之中，遵循双重保护原则，充分利用隔离单元与电子器件，使诸多故障线路与正常运行的线路自然断离，并对故障较为严重的回路进行切断处理，可阻止轻微故障变严重扩大危害范围，尽可能确保系统正常工作。因电子转换器具有自己的保护性能，所以诸多学术研究人员对其进行探究的兴趣颇高。此项技术具有继电保护作用，已经被国人广泛应用于电气企业当中。直流继电器结合断路器，可对故障进行快速检测与断离。 2.直流配电系统常见故障解析 非高压直流系统中，常见的故障有短路故障与接地故障。 ①短路故障：正负电极均悬空的系统，如若正负极其中一极接地，则无法造成电路短路；如若唯有接地线电压出现异常，且正负极其中一极线路接地，便会引发短路故障。直流系统的短路故障，其电流输送速度飞快，影响范围广泛，且未经过零点。解决直流短路故障的方法诸多，其中切除电路的方式最为直接且效果较好。 ②接地故障：前期线路绝缘性能的下降与交直流交接混乱等问题并未引发接地故障，当接地电压发生异常时，如若未能对其进行有效控制，可使其最终演变成接地故障。近几年，我国的直流断路技术还未发展成熟，对于其他故障的保护方法仅限于监测与报警，而对于接地故障保护，我国已有一定的技术成果，例如环网技术。 ③直流故障具有自身独特的直流电压，其故障点位较难寻找。直流电系中，导致线路故障形成的原因之一是直流环网出现问题。环网故障会使直流电系统之间产生电环流，最终造成输电异常的危害，严重的情况下，很有可能导致线路出现短路或是接地故障。 3.非高压直流系统故障保护方法探析 3.1直流环网维护法 直流环网法的内涵主要指在直流系统未能并列期间，环网存有的多数电气连接。在环网运行的过程中，受倒负荷与绝缘度降低等因素的影响，极易使其出现故障，导致产生火灾、电池使用年限缩短以及空气开关失效等问题。若出现两个直流等级各不相同的系统电压，则会造成更为严重的后果。例如，异常发电现象，会引发电路短路或接地等危害。DC/DC 属于隔离型转换器，具有稳定电压的作用，在直流环网中，可确保各负荷电压始终保持平衡状态。各支流通过使用 DC/DC可完成单独供电。当负荷出现故障时，DC/DC 可保证各直流系统正常运作。面对多条直流线路同时出现问题的危急时刻，借助环网监测可检测出其问题所属的故障种类，并将故障点前后电路封锁，阻止转换器输出电流，实现故障隔离，可有效避免直流主干线与其他支干线的输电工作受到影响。 3.2短路故障保护法 依照主动保护原理，短路故障的保护应以电子器件内部的运行原理及算控法为基础，通过逻辑管控与诊断，对短路电流进行切断处理。单元隔离法将部分因故障问题流失电流进行回吸，可降低故障的破坏力，避免直流系统整体运行中断。ASP 集成器的应用，可将DC/AC 或者是 DC/DC 器中，需要被保护的各直流线路进行串联。考虑到转换器中电力 IGBT 的全控型运作特点及原理，一旦馈线电路或直流干线出现短路问题，可通过逻辑法实现对 IGBT 的控制。快速完成主动保护，使功率输出停止运行，可将短路线路与主干线、分布式发电线、负载线进行脱离，加快了主动保护的速度，增强了其可靠性，使其作用得以充分发挥。短路故障保护的主要控制开关是半导器件，其电路开关通断的控制法与其他方法不同，其故障保护总通断时长应被局限于μs 级范围内。 3.3接地故障维护法 接地保护法是指依靠快速检测，由 DC/DC 器通过将单元进行隔离，进而完成隔离接地故障的目的。在线路馈线处，便将故障限制于此，可有效阻止主干线与电源、负载间的故障传播，为主干线路与其馈线的正常运作提供保障。接地危害的监测工作，是实现直流保护的最大难题。当前，经常被使用的监测方法包括三种，分别是电阻平衡法、漏电检测法及低频交流法等。此三种方法虽然均能为故障的检测工作带来一定的效果，但是，仅能起到报警的作用，无法从根源处解决接地故障问题，防止其危害的发生。此外，漏电后，若绝缘不及

配电网故障定位的方法

配电网故障定位的方法 快速，准确的故障定位是迅速隔离故障和恢复供电的前提，对于维护配电网的安全运行具有重要意义。 配电网故障定位 快速，准确的故障定位是迅速隔离故障和恢复供电的前提，对于维护配电网的安全运行具有重要意义。那么，如何对配电网进行快速，准确的故障定位呢？ 一、配电网故障处理特点 配电网络馈线上一旦发生单相、相间、三相等短路时，设备上的F1U及时将故障信息卜传至主站系统。即变电站SCADAS系统，若变电站运行人员处理不了，再次将信息上传至上一级调度，经调度SCADAS系统分析进行定位、隔离、恢复。一般来说，配电网故障处理有以下几个特点： （1）配电网不仪有集中在变电站内的设备，而且还有分布于馈线沿线的设备，如柱上变压器、分段开关、联络开关等。信号的传输距离较远，采集相对比较困难，而且信号具有畸变的可能性，如继电器节点松动。开关检修过程中的试分/合操作及兀’U本身的误判断等都会干扰甚至淹没有用信号，导致采集到的信号产生畸变。 （2）配电网设备的操作频度及故障频度较高，因此运行方式具有多变性，相应的网络拓扑也具有自身的多变性。 （3）配电网的拓扑结构和开关设备性能的不同。对故障切除的方式也不同。如多分段干线式结构多采用不具有故障电流开段开关和联络线开关，故障由变电站的断路器统一切断，这种切除方式导致了停电范围的扩大。 配电网故障定化是配电网故障隔离、故障恢复的前提，它对于提高配电网的运行效率、改善供电质量、减小停电范围有着重要作用。 二、配电网故障定位的方法 1、短路故障定位技术方法 配电网系统中短路故障是指由于某种原因，引起系统中电流急剧增大、电压大幅下降等不利运行工况，同时该故障发生后会进一步引发配电网系统中变配电电气设备损坏的相与相、相对地间的大电流短接故障。按照短路发生部位，可以分为三相短路、两相短路、两相对地短路、以及单相对地短路故障。由于配电网发生短路故障后，其电流、电压等特征故障参量较为明显，故障定位技术方法的实现相对较为简单，工程中最常用的是“过电流法”。

直流配电网的关键技术

直流配电网的关键技术 未来配电网的形态将是多个电压等级构成多层次环网状、交直流混联、具备统一规范的互联接口、基于复杂网络理论灵活自组网的架构模式。 直流配电网是未来能源互联网的基本支撑环节，以柔性直流技术为代表的中压配用电网也会是未来的发展趋势。 本期的主题为《直流配电网的关键技术》。 目前，直流配电网各项技术尚不成熟，需要进行更深入的研究。 (一)直流配电网的规划与设计 1、直流配电网接地方式：无论是单极还是双极系统，都要对直流配电网VSC 换流器直流侧的接地问题进行研究。若直流侧不接地，接地电位将因VSC的开关频率而发生振荡，影响直流传输线上的电压。因此，对于单极系统而言，直流侧多采用线路接地方式，而双极系统则采用分裂电容接地的方式。此外，交流侧的联接变压器多数采用Yo/A或YdY接线方式，以避免构成零序回路对低压直流配电网影响。 2、直流配电网电压等级的选择：直流配电网电压等级是直流配电网研究的重要内容：①直流配电网的供电距离(供电半径)；②电气绝缘和保护；③系统成本和设计。若考虑将交流配网改造为直流配网，直流电缆允许直流电压为交流额

定线电压峰值，因此可据此对直流配电网的电压等级进行初步选择，即将现有中压交流配电网线电压的峰值选择为直流配网的额定电压。 在直流配网低压侧，过大的直流电压不利于负荷接入，且会引起较为严重的安全问题，因此需将电压中点接地成为双极系统，并利用线电压对大功率负载供电，小功率负载则利用单极对地电压供电，即每个极所接入的负荷并不完全平衡。 在目前欧洲230V交流配电网平台上，采用截面积分别为1.5mm2和2.5mm2的交流导线，对326V、230V、120V、48V四种直流电压进行了研究。研究结果表明，当直流电压降低时，压降、电流和损耗快速增高，当直流电压下降至48V 时，直流电流和直流压降均超出允许值。 当前，直流配网电压等级的选择方法尚未有定论，还需进一步的探索研究。 3、直流配电网储能设备的优化布点及其容量配置：在直流配网中配置蓄电池、超级电容等储能设备，可以达到提升网络运行稳定性，抑制直流电压闪变以及提高故障穿越能力的目的。当前，超级电容响应速度快，便于测量、安全无毒，但其储存电能的容量相对较小，供电时间短；相对而言，蓄电池能量密度高、供电时间长，但是响应速度慢。然而，目前尚未有文献研究储能装置的优化布点及容量配置，相关内容还需要深入探索和验证。 (二)直流配电网的调度与控制 1、直流配网的调度方案-调度是直流配电网运行的关键，应综合考虑实际负荷曲线以及储能设备和分布式电源的类型与容量，进而具体分析直流配网的调度方案。 直流配网调度方案，低压配网中各类电源与负载的等效电路及相关控制。直流配电网正常运行时，分布式电源始终输出最大功率，网络中压侧经直流变压器提供或吸收电能，为储能设备充电。当进入孤岛运行状态时，根据实际情况控制分布式电源的输出功率，系统不足或剩余的电能由储能设备提供或吸收。 2、直流配电网的协调控制：中压直流配电网与柔性多端直流输电系统的协调控制策略相类似，即采取电压下垂控制或主从控制方式，进而对多个换流器进行协调控制。 利用负载侧换流器带有的储能单元，对换流器的等效阻抗进行调节，避免换流器负阻特性引起的稳定性问题。给出了低压直流配电网各类电源与相关设备在正常工作与故障情况下的控制策略，如超级电容、蓄电池、各类换流器、柴油发

柔性直流配电网故障特征分析

直流配电网拓扑结构 直流配电网的拓扑结构可以分为3种类型：辐射状、双端以及多端直流配电网。其中辐射状直流配电网的拓扑结构较为简单，供电可靠性低，双端和多端直流配电网的供电可靠性高，但是故障识别和保护配置较为复杂。本文针对如图1所示的双端直流配电网的故障测距方法进行研究。双端直流配电网采用双级供电方式，直流系统经AC/DC换流器从变流电网获取电能，通过DC/AC、DC/DC 换流器为负荷供电，亦可经换流器接入分布式电源和储能设备。 图1：双端供电系统结构图 直流线路故障特征分析 直流线路故障可以分为单极接地和极间短路故障。单极接地故障特征与直流配电系统的接地方式有关，比较典型的接地方式是TN-S接地方式即换流器的中性点连接大地，故障发生时，会有较大的故障电流和电压暂变现象。极间短路危害更大，其故障特征与接地方式无关。

图2为极间短路故障示意图，故障发生后，IGBT会因自身保护而关断，故障过程升为3个阶段：电容放电阶段，二极管依次导通阶段以及全都导通阶段。 图2：极间短路故障示意图 结合图2可知电容放电阶段可以用二阶微分方程表示，如式： 式中μc为极间电容电压；压一为线路电流，i为线路电流，L为包含直流电抗器的故障回路电感值，A为故障回路电阻：c为级间电容。忽略过渡电阻影响

时，由于线路电阻非靠小，显然R < 2√L/C。假定故障发生时刻为t0．电容电压为额定电压V0；线路初始电流为I0，求解微分方程（1）可得： 当电容电压μc下降到交流线电压时，交流侧开始经过二极管依次向故障点注入电流，该过程属于二极管依次导通阶段。考虑到交流侧线路电感的限流作用，注入电流上升速度不会很快，此时故障电流还是以电容放电电流为主。若在tl 时刻电容电压降为0，结合式(2)可得电容放电时间为： 当电容电压降为0后，交流侧短路电抗的反向电压使续流二极管全部导通，相当于三相短路。 单极接地故障的故障极电容放电过程原理相同，在此不再赘述。 武汉三新电力设备制造有限公司是一家集电力检测、调试及电力技术服务为一体的高端解决方案提供商，电力测试设备一站式服务平台，变频串联谐振专业制作商，欢迎咨询采购交流！

配电网故障定位方法及系统与制作流程

本技术公开了一种配电网故障定位方法，该方法包括：对包含多层网络模块和双向长短时记忆网络模块的深度神经网络模型框架进行机器学习训练，从而得到最优深度神经网络模型；各监测终端对配电网进工况录波得到录波数据，并对录波数据进行截取获得故障波形区域；利用最优深度神经网络模型中的多层网络模块对故障波形区域进特征提取；各监测终端将特征数据上传至系统主站，并有系统主站进行特征数据归集，并根据配电网拓扑结构将位于同一传输线路上的监测终端的特征数据组合成特征数据序列；将特征数据序列输入双向长短时记忆网络模块从而获得各监测终端与故障点之间的相对位置。 权利要求书 1.一种配电网故障定位方法，其特征在于，该方法包括： 对包含多层网络模块和双向长短时记忆网络模块的深度神经网络模型框架进行机器学习训练，从而得到最优深度神经网络模型； 各监测终端对配电网进行工况录波得到录波数据，并对录波数据进行截取获得故障波形区域；

利用最优深度神经网络模型中的多层网络模块对故障波形区域进行特征提取得到特征数据； 各监测终端将特征数据上传至系统主站，并由系统主站进行特征数据归集，根据配电网拓扑结构将位于同一传输线路上的监测终端的特征数据按线路位置组合成特征数据序列； 将特征数据序列输入双向长短时记忆网络模块从而获得各监测终端与故障点之间的相对位置。 2.根据权利要求1所述的配电网故障定位方法，其特征在于，所述多层网络模块内置于监测终端内部，由监测终端完成对工况录波的特征提取。 3.根据权利要求2所述的配电网故障定位方法，其特征在于，所述多层网络模块包含输入卷积层、卷积块、平均池化层及全连接层。 4.根据权利要求3所述的配电网故障定位方法，其特征在于，所述卷积块的结构为双层卷积层叠加结构，或者为多通道的且每一通道由双层卷积层叠加的结构构成，或者为多通道的且每一通道包含1至3层卷积层的结构构成。 5.根据权利要求4所述的配电网故障定位方法，其特征在于，所述卷积层区域中的卷积块之间设置有残量连接，所述残量连接是指将一个卷积块的输入和输出取和，并将取和结果作为输入传递至下一卷积块。 6.根据权利要求1所述的配电网故障定位方法，其特征在于，所述双向长短时记忆网络模块中的每一长短时记忆单元均对应于一个监测终端，且长短时记忆单元的排列顺序对应于特征数据序列中特征数据的排列方式。 7.一种用于配电网故障定位的系统，该系统使用权利要求1-6之一所述的配电网故障定位方法进行故障定位，该系统包括系统主站以及布置于配电网拓扑中不同位置的多个监测终端；其特征在于，该系统使用端对端的深度神经网络对配电网的故障进行定位判定；所述深度神经网络中包含多层网络模块和双向长短时记忆网络模块，其中多层网络模块布置于监测终端内部，双向长短时记忆网络模块布置于系统主站内部。

柔性直流配电系统稳定性及其控制关键问题

柔性直流配电系统稳定性及其控制关键问题 摘要：经济的发展，城市化进程的加快，人们对电能的需求也逐渐增加。相比 于传统的交流配电系统，柔性直流配电系统包含了换流阀、直流变压器等大量可 控的电力电子设备，呈现电力电子化的特征。直流配电系统故障特征、故障发展 过程、故障隔离及供电恢复过程都与换流阀等电力电子器件控制策略密切相关。 在直流配电系统中，保护原理的选择、保护整定值的选取、保护动作出口时间的 设置都需要考虑与换流阀控制策略的协同配合。通过控制与保护的相互协同实现 故障准确识别与供电快速恢复，在保证直流配电系统高可靠性的同时有效降低直 流配电网投资建设成本，是直流配电系统研究与发展的重要思路。本文就柔性直 流配电系统稳定性及其控制关键问题展开探讨。 关键词：柔性直流配电；稳定性；随机性 引言 随着城市用电负荷密度不断增大，城市电网面临着多重难题：一方面要扩大 城市配电网容量以适应城市经济发展的需求，另一方面要接纳太阳能、风能等可 再生清洁能源以减轻环境污染的压力。在该背景下，直流配电系统（DCS）是基 于电压源换流器提供直流电力且具有先进能源管理系统的智能化配电系统，因其 输送容量更大、供电质量更优、易于接纳分布式能源（DER）、可控性更高[2]等 优势而受到关注。 1DCS的主要性能特点 （1）DCS的稳定性。随着大量DER和柔性电力电子设备的接入，DCS的稳定 性问题也逐渐成为学术界和工业界的关注热点。特别是对于可以孤岛运行的直流 微电网来说，其电源和负荷电力电子化带来的动态特性，改变了以同步发电机为 主的传统电力系统的稳定性特征。目前，国内外已有相关学者通过DCS或微电网 的小信号稳定性分析，利用阻抗匹配等系统稳定分析理论，对电力电子化配电系 统中DER的并网动态特性进行了探究，但大部分研究仍然集中于单个并网逆变器 或级联型逆变器。因此，需要深入开展电力电子化DCS的稳定性分析理论和方法 的研究，并提出相应的稳定性提升策略，保障DCS的安全可靠运行。（2）低压DCS的安全性。中国广泛采用220V交流低压供电，超过了人体耐受的安全低压 水平，人身触电造成伤亡事件屡屡发生，在城市暴雨后内涝引发的群众触电事故 更是时有发生。全国每年触电死亡数千人，触目惊心，引起了广泛的关注。如果 低压系统对多数家电采取±48V直流安全电压供电，将在很大程度上降低人身触电事故发生的概率，这也将是直流配电技术在低压系统领域应用的主要优势。不过，由于电压等级较低，且DCS设备占地面积大，其能量密度和功率密度将受到影响，因此可以考虑采用±375V和±48V直流组合供电，其中，户级配电采用±375V以提 高能量密度（在珠海示范工程中验证了该电压等级的价值），非高功率用电设备 级供电采用±48V以减少非安全电压与人们接触的机会。（3）DCS的稳定性。随 着大量DER和柔性电力电子设备的接入，DCS的稳定性问题也逐渐成为学术界和 工业界的关注热点。特别是对于可以孤岛运行的直流微电网来说，其电源和负荷 电力电子化带来的动态特性，改变了以同步发电机为主的传统电力系统的稳定性 特征。 2直流配电系统保护原理 直流配电网保护可分为非单元式保护和单元式保护。非单元式保护不依赖保 护装置之间的通信，当保护装置采集的故障测量值达到动作设定值时即开始动作。

智能配电网故障定位研究

智能配电网故障定位研究摘要：我国电力行业快速发展,智能配电网因其具有互动性、可靠性以及优质性等多种优势,成为现代电网发展的主要方向，需要与时俱进研究有效的智能配电网故障定位与故障恢复方法。我国配电网主要采用的是小电流接地系统，本文针对其发生率最高的单相接地故障进行研究，提出故障检测定位方法。 关键词：智能配电网；故障定位；遗传算法 前言 如今，世界各国都在大力发展高效、环保的能源，分布式能源因此被大量接入到配电网中。另外，随着科技进步，用户的互动、需求侧管理等技术得到传播推广。智能配电网是智能电网重要部分，直接关系着智能电网的发展，在分布式能源大量接入和用户互动、需求侧管理技术的冲击下，对配电网结构、技术的更新发展提出新的要求，更是影响着整个智能电网的技术发展。为了应对时代的挑战，推动我国电力技术革命性地发展以及实现绿色能源经济的建设，必须深入研究发展智能配电网技术。近年来，我国电力用户平均停电时间与发达国家相比仍有较大差距，例如在2014年我国高达350分钟，而发达国家不到100分钟，而发生电力用户停电的主要原因是配电线路故障。由于配电网多存在与人口密集区域的原因，配电线路故障是严重的安全隐患，甚至导致死亡。为了保证社会生产和居民人身财产安全、避免损失，必须及时发现及处理配电线路故障。因此，思考研究配电网

故障实现快速定位的技术，具有深远的、重要的意义。随着科学技术的不断发展，智能电网中运用人工智能算法进行配电网故障定位，极大提高了定位效率。目前，应用较多有遗传算法、模糊理论、神经网络等等，每种算法都具有各自的优缺点。本文结合现有的智能算法经验，提出基于改进遗传算法的智能配电网故障定位算法，并通过仿真对其进行验证。 一、遗传算法概述 遗传算法是一种模拟生物进化过程搜索最优解的全局优化概率搜索计算模型，从代表问题参数的染色体开始，根据问题域中个体适应度来选择，最后借助遗传算子来组合交叉及变异，最终生成代表问题最优解的优化后染色体。遗传算法广泛应用在机器学习、模式识别等领域用。遗传算法具体的运算步骤如图1所示。 图1 遗传算法运算步骤 随着广泛应用中暴露的一些问题，以及对遗传算法研究的发展，

柔性直流输电在城市配电网中的应用

直流输电技术 课程报告 题目柔性直流输电在城市配电网中的应用 学院电气学院 学生xxx 学号xxx 哈尔滨工业大学 2014年4月3日

柔性直流输电在城市配电网中的应用 xxx 摘要：柔性直流技术的出现为城市高压电网的构建及微电网接入大电网提拱了新的技术手段和解决方案，因此研究柔性直流技术在城市电网中的应用具有重要意义。本文介绍了城市交流供电存在的问题，对城市配电网采用柔性直流输电方案的优点进行分析。在对柔性直流输电的主要研究内容进行研究的基础上，对城市供电系统采用直流输电的可行性进行分析。最后给出可行的家庭和办公直流供电方案。 关键词：柔性直流高压直流输电城市电网电压源换流器 1. 引言 随着科学技术的发展，到目前为止，电力传输经历了直流、交流和交直流混合输电三个阶段。早期的输电工程是从直流输电系统开始的，但是由于不能直接给直流电升压，使得输电距离受到较大的限制，不能满足输送容量增长和输电距离增加的要求。 19世纪80年代末发明了三相交流发电机和变压器，交流输电就普遍地代替了直流输电，并得到迅速发展，逐渐形成现代交流电网的雏形。大功率换流器的研究成功，为高压直流输电突破了技术上的障碍，因此直流输电重新受到人们的重视。直流输电相比交流输电在某些方面具有一定优势，自从20世纪50年代联接哥特兰岛与瑞典大陆之间的世界第一条高压直流输电（HVDC）线路建成以来，HVDC在很多工程实践中得到了广泛的应用，如远距离大功率输电、海底电缆输电、两个交流系统之间的非同步联络等等。目前，国内已有多个大区之间通过直流输电系统实现非同步联网：未来几年，南方电网将建成世界上最大的多馈入直流系统；东北电网也有多条直流输电线路正在建设或纳入规划。交直流混合输电是现代电网的主要发展趋势。 经过多年来的研究和工程实践工作，HVDC技术有了较大的提高，在降低损耗、控制和保护技术等方面取得了长足的进步。但是HVDC在应用中，仍然存在着一些固有的缺陷：受端网络必须是一个有源系统，不能向无源系统供电；在向短路容量不足的系统供电时易发生换相失败；换流器本身为一谐波源，需要配置专门的滤波装置，增加了设备投资和占地而使费用相对较高；同时，运行过程中吸收较多的无功功率等。尽管人们对传统HVDC输电技术进行了不断的改进，

柔性直流输电在配电网中的应用

2016 Year Spring Term Course examination （Reading Report、Research Report） : 直流输电技术 考核科目 Examination Subjects 学生所在院（系） :电气工程及其自动化学院 School/Department :电力系统及其自动化 学生所在学科 Discipline : 金昱 学生姓名 Student’s Name :15S006048 学生学号 Student No. : 考核结果 Examination Result 阅卷人Examiner

直流输电技术课程报告—— 柔性直流输电在城市配电网中的应用 （哈尔滨工业大学金昱 15S006048） 1 城市配电网输电技术研究现状 随着我国电力系统整体配置的不断发展，国家对城乡配电网建设日益重视，如何科学地设置城市配电网的规划显得尤为重要。在传统的电力建设中，我国总是将发电摆在第一位，输送配电摆在第二位，认为只要有充足的电能资源就可以做好电力系统的建设。但是，输送配电也在无形中影响着城市供电的能力和供电的可靠性。因此，合理适当的城市配电网规划在逐渐彰显着自己独特的优势，为电网建设的改造提供了合理性、科学性的指导经验。 1.1 我国配电网技术背景及现状 如今，我国有意识地改变原先的“重发电、轻输送配电”的现状，并取得了一定的成果，使得整体上配电网的设置都趋向了正规、合理。但是由于我国在配电网规划上发展较晚，依旧存在一些不合理的因素： (1)基础差、底子薄。基础差、底子薄是我国配电网建设的真实写照。在过去的电网建设中，由于缺乏早期的勘测、考察和规划，导致我国配电网的设置分布不合理，供电线路较长，损坏较严重。一些城市出现了市中心电源丰富，周边村落电源稀少的现状，这种情况致使一些周边农村长期处于没有电用的状态。 (2)电路结构不合理，转换复杂、不灵活。我国在电网建设中呈现出电路复杂、互相交错、难以移动等现象。近电远送、电网接线复杂、迂回供电、专用线路占有主线路过多等不合理的安排也为之后重新建设新电路结构带来了极大的不便，也增大了电路维修的困难。 1.1 直流输电供电与交流输电的优劣势 交流电的优点主要表现在发电和配电方面：利用建立在电磁感应原理基础上的交流发电机可以很经济方便地把机械能（水流能、风能……）、化学能（石油、天然气……）等其他形式的能转化为电能；交流电源和交流变电站与同功率的直流电源和直流换流站相比，造价大为低廉；交流电可以方便地通过变压器升压和降压，这给配送电能带来极大的方便．这是交流电与直流电相比所具有的独特优势。

基于行波法的交直流配电线路故障定位方法综述 孙永健

基于行波法的交直流配电线路故障定位方法综述孙永健 发表时间：2018-06-19T10:20:40.563Z 来源：《电力设备》2018年第4期作者：孙永健陈羽韩玘桓 [导读] 摘要：随着电力电子技术的不断发展，分布式电源大量接入，直流配电线路相较于交流配电线路效率高，交直流配电网的发展得到了重视。 (山东理工大学电气工程学院山东省淄博市 255049) 摘要：随着电力电子技术的不断发展，分布式电源大量接入，直流配电线路相较于交流配电线路效率高，交直流配电网的发展得到了重视。交直流配电网发生线路故障时，可靠、精确的故障测距方法对于保障配电系统的稳定运行具有重要意义。 关键词：直流配电网直流线路故障定位故障初始行波 0 引言 随着科学技术的不断进步，电力电子技术的不断发展，以太阳能、风能为主的新能源的普及利用，直流负荷的涌现，直流配电线路给直流负荷供电时比交流配电线路效率高，直流配电网已成为国内外研究发展的热点课题。直流配电网较交流配电网相比有以下优点：（1）供电容量大、线路损耗小；（2）供电效率高、供电稳定性好、电能质量好；（3）便于直流电源及直流负载的接入。环状直流配电网供电可靠性更高，发展前景广阔[1]。 行波法故障定位受故障距离、过渡电阻及系统运行方式小，测距精确，是输电系统最主要的故障测距方法。 1 交流配电线路定位方法 行波测距是通过测量线路发生故障时的特征电气量来实现的。对暂态电气量进行分析时，考虑到基波电压和电流波长的大小，网络大小不可做理想化处理，因此，需要对线路进行分部参数处理并在实际计算中考虑电磁波在传播过程中的速度和时间，此种在分布参数系统中的具有固定传播速度的电磁波被称为行波。行波测距法起源与19世纪60年代，如今也是非常实用的测距方法，主要利用线路故障时产生的暂态电气量—行波进行测距，一直以来，许多的研究着利用电压或电流行波的传播特点，提出了许多具有实际应用价值的观点。 行波测距法主要分为两种：一种是在故障点处产生的行波经线路传播到线路母线的时间与故障点处产生的行波经对侧母线反射到本侧母线或故障点自身反射到本册母线的时间之差进行测距，这种方法称为单端行波测距法，A性行波测距法便是利用单端行波测距法的基本原理实现的；另一按照故障点出行波达到两端母线监测点的时间差进行测距，这种方法被称为双端测距法。该方法的实现的关键是两端行波同步到达母线的测点的时间差，需要专用的同步时钟进行及时。虽然双端行波测距法会增大投资成本，但其只需要检测故障行波的第一个波头，受线路运行方式、过渡电阻以及分部电容等参数的影响较小，其测距结果更加准确。 2 直流配电线路定位方法 由于行波法测距精度高、响应速度快，并且受过渡电阻、线路阻抗、故障距离及系统运行方式影响较小，因此行波法是现如今直流系统中最主要的故障测距方法。 行波测距通过测量故障点行波波头到达母线监测点的时间实现测距，测量准确度高；具体实现又可分为单端行波法[2-5]和双端行波法[6-7]。单端行波法只需要测量故障行波波头达到其中一侧母线监测点的时间即可，不需要进行通讯，实现方式简单，精度较好，但可靠度取决于能否准确捕获故障点行波反射波和透射波。双端行波法是根据故障点行波到达两端母线监测点的时间之差确定距离的，测量准确度和可靠性更高，但对于数据采样的准确性要求更高。行波测距法能够可靠工作较为关键的环节便是波头的识别和捕获。一个很简单的方法便是导数法，即对故障行波进行一阶求导，得到导数的极大值便可得到波头。上世纪末，小波变换是应用很广泛的故障行波波头捕获方法，因其具有良好的时频局部化特征。文献[6-7]提出了基于双端行波法，并使用小波变换的模的极大值检测故障行波信号的奇异性，由此得到行波波头，从而实现故障的精准定位。随着软件和硬件水平的不断提高，不断有新的检测和数学分析方法被引入到故障测距中来。文献[8-10]应用数学形态学多分辨形态梯度理论和小波变换原理来检测波头。文献[13]将波形图映射为红率彩色模式图，将颜色变化点定为波头点。 行波测距另一重要影响因素便是行波速度，行波速度与线路参数和行波频率有很大关系，行波波速并不是恒定不变的。而在实际计算中，往往不会考虑波速变化对测距所产生的影响，因此，最终测距结果又是会超出所允许的误差范围。所以，故障行波的选取要考虑合适的行波速度，将波速对测距的影响降到最低。文献[5]总结故障波头之间的时间差，并列写了测距方程，从未消除了波速对测距的影响。 研究者们也对其他测距方法进行了探索，主要寻找故障行波变化特点与故障距离的关系，这样便可以不再对故障行波的波头进行检测，可以提高可靠性，但在具体实施过程中还有很多问题，目前该研究还在理论探索阶段。文献[3]提出利用发生故障时的电流频率来测定故障距离，测距精度有所提高，实现了无需检测故障波头的要求，但对于故障电流频率的检测和分析却面临着其他一系列问题。文献[11]提出故障行波中的高频分量衰减与故障距离的关系实现故障测距的构思，能够实现精确测距。但高频分量衰减速度受其衰减常数的。文献[12]利人工神经网络算法对文献[11]的算法进行矫正，利用其非线性拟合能力能够准确计算出行波衰减常数，满足了行波测距高可靠性要求。 3 结语 总而言之，随着行波测距系统运行经验的积累和不断完善，行波测距已成为一种主要的输电线路故障精确定位方法。 由于交直流配电网接线方式的特殊性，行波测距用于交直流配电网还有一些特殊的问题需要解决。目前，交直流配电网行波测距的研究主要还是停留在理论探讨与试验阶段，还没有获得实际的应用。 参考文献: [1] 宋强，赵彪，刘文华，等．智能直流配电网研究综述[J]．中国电机工程学报，2013，33(25):9-19． [2] 张帆，潘贞存，马琳琳，等．基于模量行波传输时间差的线路接地故障测距与保护［J］．中国电机工程学报，2009,29，（10）：78-83. [3] 宋国兵，李德坤，斬东時，等．利用近波电压分布特征的柔性直流输电线路单端故障定位［J］．电为系统自动化，2013,37（15）：83-88. [4] 李德坤，宋国兵，高淑萍，等．VSC-HVDC输电线路单端行波自动化故障定位方法研究［J］．电网技术，．2013,37（4）：1128-1133. [5] 杨立紅，杨明玉．与波速无关的柔性直流输电线路单端行波故障测距算法[J]可电力科学与工程，2013,29（6）：12-16+22.