高压直流输电线路故障仿真和双端测距研究

随着现代电力传输技术的快速发展,高压直流输电由于自身的结构和性能,在远距离、大功率输电中占有着越来越重要的地位,它具有线路造价和运行费用低、不存在功角稳定问题、潮流快速可控等优点,世界上各发达国家也都把它作为大容量、远距离送电和异步联网的主要手段。但由于高压直流输电线路长度通常达上千公里且沿线地理环境复杂多变,当发生线路故障时,故障点很难查找,因此,发展高压直流输电线路故障测距技术具有十分重要的意义。本文基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,在程序自带的CIGRE HVDC Benchmark模型的基础上,建立了一个完善的±500kV高压直流输电系统仿真模型。运行结果表明,该模型可以准确模拟±500kV高压直流输电系统正常运行和发生线路接地故障两种状态。本文详细介绍了适合直流输电线路故障定位的时域贝瑞隆分布参数线路模型,以及在双端采样数据严格同步条件下的故障定位方法,并从实际情况出发,提出了一种考虑双端数据不同步的高压直流输电线路故障测距算法。该算法基于时域贝瑞隆分布参数线路模型,分别由两端电压电流量计算沿线电压分布,基于电压波形突变检测原理建立对时偏差函数,将其引入修正沿线电压分布的计算公式,根据在故障点处由两端数据计算得到的电压时刻相等的原理实现故障定位。为了改善低采样频率下故障测距精度,本文研究了不同插值方法对采样数据的影响,得出可以利用分段线性插值提高故障测距精度的结论；同时,为了快速定位故障点,本文提出了基于变步长算法的搜索定位机制,在保证测距精度的同时,可以大大减少故障定位算法的运算时间。PSCAD仿真结果表明,综合了两种改进措施的故障测距算法可以准确实现双端数据不同步情况下直流输电线路全线范围内故障的快速定位。