一种直流融冰装置地线融冰模式下的故障测距方法和系统

摘要

本发明涉及直流融冰装置，特别是涉及一种直流融冰装置地线融冰模式下的故障测距方法和系统，包括：获取故障时刻直流融冰装置输出的正极电压绝对值U+、正极电流绝对值I+、负极电压绝对值U-和负极电流绝对值U-；根据所述正极电压绝对值U+、正极电流绝对值I+、负极电压绝对值U-和负极电流绝对值U-，计算故障点与直流融冰装置的正极或者负极之间的电阻；根据所述地线的单位长度电阻r，得到故障点与直流融冰装置的正极或者负极之间的距离。本发明快速确定故障点位置。从而实现在直流融冰装置地线融冰模式下的故障测距。

说明书

技术领域

本发明涉及直流输电系统，特别是涉及一种直流融冰装置地线融冰模式下 的故障测距方法和系统。

背景技术

直流融冰是一种切实可行、经济有效的防冰灾措施，大大提高了电网对极 端气候、重大自然灾害的抵御能力。目前直流融冰装置多被应用于导线融冰， 有效防止了因导线严重覆冰而倒塔、断线等恶性事故的发生。为满足架空地线 的融冰需要，全面提高输电线路的抗冰能力，国内多套装置已通过改造具备了 地线融冰功能。地线融冰改造过程中，地线需要增加绝缘和分段接地刀闸，所 以装置进行地线融冰时，接地故障主要是绝缘间隙击穿或接地刀闸未打开而产 生的单点金属性接地，线路覆冰期间如果短时间内不能确定接地点并消除故障， 将会对电网的安全将会造成威胁。

发明内容

本发明提供一种直流融冰装置地线融冰模式下的故障测距方法和系统，以 解决现有技术存在的直流融冰装置地线融冰模式下无法快速确定故障点的技术 问题。

一种直流融冰装置地线融冰模式下的故障测距方法，包括：

获取故障时刻直流融冰装置输出的正极电压绝对值U+、正极电流绝对值 I+、负极电压绝对值U-和负极电流绝对值U-；

根据所述正极电压绝对值U+、正极电流绝对值I+、负极电压绝对值U-和负 极电流绝对值U-，计算故障点与直流融冰装置的正极或者负极之间的电阻；

根据所述地线的单位长度电阻r，得到故障点与直流融冰装置的正极或者负 极之间的距离。

进一步的，所述根据所述正极电压绝对值U+、正极电流绝对值I+、负极电 压绝对值U-和负极电流绝对值U-，计算故障点与直流融冰装置的正极或者负极 之间的电阻的具体计算方法为：

计算a=U₊Id₂、b=(2U₊+U_-)Id₂-(2U_-+U₊)Id₁和c=-U_-Id₁；

计算$k=\frac{-b+\sqrt{b^2-4\mathrm{ac}}}{2a};$

计算故障点与直流融冰装置的正极的电阻

更进一步的，所述故障点与直流融冰装置的正极之间的距离

进一步的，所述根据所述正极电压绝对值U+、正极电流绝对值I+、负极电 压绝对值U-和负极电流绝对值U-，计算故障点与直流融冰装置的正极或者负极 之间的电阻的具体计算方法为：

计算a=U₊Id₂、b=(2U₊+U_-)Id₂-(2U_-+U₊)Id₁和c=-U_-Id₁；

计算$k=\frac{-b+\sqrt{b^2-4\mathrm{ac}}}{2a};$

计算故障点与直流融冰装置的负极的电阻

更进一步的，所述故障点与直流融冰装置的负极之间的距离

一种直流融冰装置地线融冰模式下的故障测距系统，包括：

参数获取模块，用于获取故障时刻直流融冰装置输出的正极电压绝对值U+、 正极电流绝对值I+、负极电压绝对值U-和负极电流绝对值U-；

电阻计算模块，用于根据所述正极电压绝对值U+、正极电流绝对值I+、负 极电压绝对值U-和负极电流绝对值U-，计算故障点与直流融冰装置的正极或者 负极之间的电阻；

故障距离计算模块，用于根据所述地线的单位长度电阻r，得到故障点与直 流融冰装置的正极或者负极之间的距离。

进一步的，所述电阻计算模块，具体用于：

计算a=U₊Id₂、b=(2U₊+U_-)Id₂-(2U_-+U₊)Id₁和c=-U_-Id₁；

计算$k=\frac{-b+\sqrt{b^2-4\mathrm{ac}}}{2a};$

计算故障点与直流融冰装置的正极的电阻

更进一步的，所述故障距离计算模块中，所述故障点与直流融冰装置的正 极之间的距离

进一步的，所述电阻计算模块，具体用于：

计算a=U₊Id₂、b=(2U₊+U_-)Id₂-(2U_-+U₊)Id₁和c=-U_-Id₁；

计算$k=\frac{-b+\sqrt{b^2-4\mathrm{ac}}}{2a};$

计算故障点与直流融冰装置的负极的电阻

更进一步的，所述故障距离计算模块中，所述故障点与直流融冰装置的负 极之间的距离

本发明通过获取故障时刻直流融冰装置输出的正极电压绝对值U+、正极电 流绝对值I+、负极电压绝对值U-和负极电流绝对值U-，计算出故障点与直流融 冰装置的正极或者负极之间的电阻，从而快速确定故障点与直流融冰装置的正 极或者负极之间的距离。从而实现在直流融冰装置地线融冰模式下的故障测距。

附图说明

图1为直流融冰装置地线融冰模式的电路原理图图；

图2为直流融冰装置地线融冰模式的简化计算模型图；

图3为本发明的工作流程图；

图4为本发明的结构模块图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

如图3所示为一种直流融冰装置地线融冰模式下的故障测距方法的工作流 程图，包括：

步骤S301，获取故障时刻直流融冰装置输出的正极电压绝对值U+、正极电 流绝对值I+、负极电压绝对值U-和负极电流绝对值U-；

步骤S302，根据所述正极电压绝对值U+、正极电流绝对值I+、负极电压绝 对值U-和负极电流绝对值U-，计算故障点与直流融冰装置的正极或者负极之间 的电阻；

步骤S303，根据所述地线的单位长度电阻r，得到故障点与直流融冰装置的 正极或者负极之间的距离。

其中，步骤S302中，根据正极电压绝对值U+、正极电流绝对值I+、负极 电压绝对值U-和负极电流绝对值U-，计算故障点与直流融冰装置的正极或者负 极之间的电阻的方法，本领域普通技术人员可以在阅读本专利后进行补充。

在其中一个实施例中，所述根据所述正极电压绝对值U+、正极电流绝对值 I+、负极电压绝对值U-和负极电流绝对值U-，计算故障点与直流融冰装置的正 极或者负极之间的电阻的具体计算方法为：

计算a=U₊Id₂、b=(2U₊+U_-)Id₂-(2U_-+U₊)Id₁和c=-U_-Id₁；

计算$k=\frac{-b+\sqrt{b^2-4\mathrm{ac}}}{2a};$

计算故障点与直流融冰装置的正极的电阻

其中，所述故障点与直流融冰装置的正极之间的距离

在其中一个实施例中，所述根据所述正极电压绝对值U+、正极电流绝对值 I+、负极电压绝对值U-和负极电流绝对值U-，计算故障点与直流融冰装置的正 极或者负极之间的电阻的具体计算方法为：

计算a=U₊Id₂、b=(2U₊+U_-)Id₂-(2U_-+U₊)Id₁和c=-U_-Id₁；

计算$k=\frac{-b+\sqrt{b^2-4\mathrm{ac}}}{2a};$

计算故障点与直流融冰装置的负极的电阻

其中，所述故障点与直流融冰装置的负极之间的距离

上述的计算过程论述如下：

参照图1、图2，图1为地线融冰时的实际线路接线方式，即由导线作为返 回线，两根普通地线并联的融冰接线方式。图2为发生接地故障时作出的简化 模型，接地点假设为图中箭头所示地点，所述的金属性接地故障主要针对最常 见的单点金属性接地故障。接地点至正极电阻为R1，至负极电阻为R2，根据公 式：

$\frac{U_{+}}{R_1}-\frac{U_{-}}{R_2}={\mathrm{Id}}_1-{\mathrm{Id}}_2---\left(1\right)$

$\frac{U_{+}+U_{-}}{R_1+R_2}+\frac{U_{-}}{R_2}={\mathrm{Id}}_2---\left(2\right)$

R₂＝kR₁                                         （3）

式中U+、U_-为故障时刻直流融冰装置正负极输出的直流电压绝对值，Id1、 Id2为装置正负极输出的直流电流绝对值。

根据上述公式，可以得

$R_1=\frac{{\mathrm{kU}}_{+}-U_{-}}{k({\mathrm{Id}}_1-{\mathrm{Id}}_2)}---\left(4\right)$

U₊Id₂k²+[(2U₊+U_-)Id₂-(2U_-+U₊)Id₁]k-U_-Id₁=0    （5）

假设：

a=U₊Id₂

b=(2U₊+U_-)Id₂-(2U_-+U₊)Id₁

c=-U_-Id₁

则有$k=\frac{-b+\sqrt{b^2-4\mathrm{ac}}}{2a},$再根据$R_1=\frac{{\mathrm{kU}}_{+}-U_{-}}{k({\mathrm{Id}}_1-{\mathrm{Id}}_2)}$与R₂＝kR₁，从而计算得出R1和 /或R2。

如图4所示为一种直流融冰装置地线融冰模式下的故障测距系统的结构模 块图，包括：

参数获取模块410，用于获取故障时刻直流融冰装置输出的正极电压绝对值 U+、正极电流绝对值I+、负极电压绝对值U-和负极电流绝对值U-；

电阻计算模块420，用于根据所述正极电压绝对值U+、正极电流绝对值I+、 负极电压绝对值U-和负极电流绝对值U-，计算故障点与直流融冰装置的正极或 者负极之间的电阻；

故障距离计算模块430，用于根据所述地线的单位长度电阻r，得到故障点 与直流融冰装置的正极或者负极之间的距离。

在其中一个实施例中，所述电阻计算模块420，具体用于：

计算a=U₊Id₂、b=(2U₊+U_-)Id₂-(2U_-+U₊)Id₁和c=-U_-Id₁；

计算$k=\frac{-b+\sqrt{b^2-4\mathrm{ac}}}{2a};$

计算故障点与直流融冰装置的正极的电阻

其中，所述故障距离计算模块430中，所述故障点与直流融冰装置的正极 之间的距离

在其中一个实施例中，所述电阻计算模块420，具体用于：

计算a=U₊Id₂、b=(2U₊+U_-)Id₂-(2U_-+U₊)Id₁和c=-U_-Id₁；

计算$k=\frac{-b+\sqrt{b^2-4\mathrm{ac}}}{2a};$

计算故障点与直流融冰装置的负极的电阻

其中，所述故障距离计算模块430中，所述故障点与直流融冰装置的负极 之间的距离

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和 改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附 权利要求为准。