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1、第４１卷第２０期２０１７年１０月２５日Vol．４１No．２０Oct．２５,２０１７DOI:１０．７５００/AEPS２０１６０９０７０１７超高压输电线路直流融冰过程中接地故障定位技术张云柯１,２,李博通１,２,李斌１,２,王通２(１．智能电网教育部重点实验室(天津大学),天津市３０００７２;２．天津大学电气自动化与信息工程学院,天津市３０００７２)摘要:直流融冰技术是解决超高压输电线路覆冰问题的有效方法.由于融冰过程中冰水的掉落易导致输电线路的单相接地故障,研究了融冰线路的故障定位方法,以保障融冰过程
2、的顺利进行及融冰设备的安全运行.首先对直流融冰系统的组成及整流器拓扑结构、控制策略进行了介绍并搭建了融冰系统的详细仿真模型.针对定电流控制方式下直流融冰线路的单相接地故障,通过对沿线电压分布的深入分析,提出了基于贝瑞隆模型的直流融冰线路接地故障定位方法.利用PSCAD/EMTDC仿真软件对融冰线路故障进行了仿真验证,结果表明该方法能够实现融冰线路接地故障的快速准确定位.关键词:直流融冰装置;融冰线路;故障定位;贝瑞隆模型;定电流控制０引言已有多条线路应用直流融冰装置,但是对融冰过程中线路故障定位方法
3、的研究目前仍处于空白.考虑近年来,受大气候、微地形、微气象等条件的影到直流融冰系统与高压直流输电系统同为相控整流响,中国南方冰灾(覆冰)事故频繁发生,对电力设备方式,因此,融冰线路故障定位方法的研究可借鉴直[１Ｇ５]的安全性及供电的可靠性产生了巨大的威胁.流输电线路接地故障定位技术.目前高压直流输电为最大限度地降低冰灾对电力系统的影响,不同融[１３Ｇ１５]线路故障定位方法主要分为行波法和故障分析冰方法的研究与应用受到业内的普遍关注.其中直[１６Ｇ１８]法两类.文献[１３]提出了一种仅利用单端电压流融
4、冰法利用整流设备将电网或发电机的交流电流暂态量频谱信息进行直流输电线路精确故障定位的转换为直流电流并通过覆冰线路形成回路,以此使方法.文献[１４]通过分析故障电压行波在直流线路[６Ｇ８]线路发热来融化覆冰.相比于其他融冰方式,直两端和故障点的折、反射情况,提出了一种基于线路流融冰法具有电源容量小、接线方便、无功容量需求分布参数模型的单端故障定位方法.文献[１５]将红小等优点,因此在中国冰灾严重地区得到了推广应[９Ｇ１０]绿色彩模式检测的思想用于行波波头的识别中,提用.出一种图像体系中的故障定位方法.
5、文献[１６]根据在超高压覆冰输电线路加载直流电流进行融冰故障点处过渡电阻值的方差最小,提出了一种非行的过程中,掉落的冰水容易引起融冰线路的短路故波原理的高压直流输电线路单端故障测距方法.文障,特别是其与杆塔间的单相接地故障,其短路电流献[１７]根据所计算的沿线电压分布在故障点处相会严重危害换流变压器、换流阀等融冰设备的安[１１Ｇ１２]等,提出了一种新的直流输电线路双端故障测距方全.为保证覆冰线路融冰过程的顺利进行及融法.文献[１８]基于考虑多阶距离无穷小的高压直流冰设备的安全运行,需要快速准确地查找
6、故障点位输电线路分布参数时域模型,提出了一种高压直流置并清除故障,常规的人工巡线方式在时效性和经输电线路单极接地双端故障测距方法.由于直流融济性方面难以满足需求.因此,研究超高压输电线冰系统的覆冰线路参数、整流器拓扑结构、控制策略路直流融冰过程中快速准确的故障定位方法具有重与直流输电系统有显著区别,因此上述直流线路故要的应用价值.障定位方法无法直接应用于融冰线路.截至目前,中国南方电网公司和国家电网公司本文对直流融冰系统的组成及整流器拓扑结构、控制策略进行了介绍并搭建了融冰系统的详细收稿日期:２０１
7、６Ｇ０９Ｇ０７;修回日期:２０１６Ｇ１２Ｇ０７.上网日期:２０１７Ｇ０２Ｇ２８.仿真模型.针对融冰线路的单相接地故障,通过对国家自然科学基金资助项目(５１６７７１２５);高等学校博士学科沿线电压分布的深入分析,提出了基于贝瑞隆模型点专项科研基金新教师类资助项目(２０１２００３２１２００８５).的直流融冰线路接地故障定位方法,并通过仿真对http://www．aepsＧinfo．com１０５２０１７,４１(２０)?研制与开发?故障定位方法的准确性进行了验证.出控制角信号;最后,控制角信号经脉冲功率放大
8、电路形成所需要的触发脉冲信号,进而触发相应的晶１直流融冰装置的拓扑结构与控制策略闸管,实现融冰电流的有效控制.１．１直流融冰装置拓扑结构电流控制系统具体调节过程如下:当实际电流直流融冰装置的研究和应用在电网抵抗冰灾中值I＜I∗,即ΔI＞０时,偏差值ΔI经PI环节后起到了至关重要的作用.国际上,前苏联在多相长输出的控制变量i变大,使得控制角α输出减小,则导线上运用了直流融冰装置并成功实现了融冰;在换流电路中晶闸管将提前被触发导通,输出电流I增大,直到I＝I∗.反之,当I
