技术摘要：
一种计及波速变化的反行波直流输电线路故障测距方法，包括以下步骤：步骤一线路模量提取：首先测量线路两端的电压电流，根据直流输电系统的运行方式，当系统为双极运行时，采用相模变换将两极的电压电流解耦，然后计算两端测量点的反行波电流，当系统为单极运行时，则  全部
背景技术：
特高压直流(ultra  high  voltage  direct  current，UHVDC)输电传输距离长、传 输功率稳定且可调节的优点，但这种长距离输电走廊会经过复杂地理环境，容易发生线路 故障。如何在直流输电线路发生故障时进行准确定位，国内外专家学者针对这种情况开展 了大量研究工作。直流输电线路故障测距的准确性越高，越能减少停电时间，对于提高电网 稳定运行具有重要意义。行波法、固有频率法、故障分析法是高压直流输电故障测距中常用 的三种方法。行波法理论上不受线路类型、过渡电阻等因素的影响，测距精度较高。直流输 电线路较为容易发生高阻接地，高阻接地时行波信号较弱，存在行波波头捕捉失败的情况， 不利于准确的故障测距；而且当前行波测距所用波速一般选取一经验值，当直流线路采用 两段不同型号导线时，波速度不再唯一，仍采用统一的波速度会影响测距精度。 故障分析法是基于线路的分布参数模型计算沿线电压电流，利用沿线分布电压、 电流的故障暂态特征提出输电线路故障测距方法。故障分析法受模型误差的影响导致测距 精度不高；固有频率法是利用行波信号多次折反射的频域特征进行测距，不需要检测波头， 具有较高的稳定性，但是当故障点靠近线路终点时，行波频率过高，现有的行波测距装置很 难适应这种高频率，因此固有频率法在一定意义上存在测距死区。基于以上原因，固有频率 法和故障分析法都暂未能在实际中得到很好的应用。
技术实现要素：
针对以上问题，本发明提供一种计及波速变化的反行波直流输电线路故障测距方 法，根据线路故障后第一个到达测量点的反行波波头容易捕捉的特性，利用反行波进行故 障测距，同时采用易于检测信号奇异性的àtrous算法求取反行波信号的模极大值点，进一 步提高波头捕捉的可靠性。针对直流线路使用不同型号导线的情况，采用不同的波速度进 行故障测距计算。本申请提故障测距算法测距精度高且不受过渡电阻的影响，耐过渡电阻 能力较强，不存在测距死区，为现有特高压直流输电线路故障测距方法提供了有效补充，为 达此目的，本发明提供一种计及波速变化的反行波直流输电线路故障测距方法，其特征在 于，包括以下步骤： 步骤一线路模量提取： 首先测量线路两端的电压电流，根据直流输电系统的运行方式，当系统为双极运 行时，采用相模变换将两极的电压电流解耦，然后计算两端测量点的反行波电流，当系统为 单极运行时，则直接用测量到的电压电流计算反行波电流； 步骤二反行波电流求取； 用àtrous算法对电流反行波进行处理，得到第一个反行波波头到达两端的时刻t1 5 CN 111551826 A 说　明　书 2/7 页 和t2，并计算Δt1和Δt2； 步骤三计算故障位置； 根据t1-t2和Δt1-Δt2的大小选择对应的公式计算故障点距整流侧的距离。 作为本发明进一步改进，步骤一具体步骤如下； 当直流输电系统为双极运行时，两极测量点测得的电压和电流均存在耦合关系， 为消除耦合问题需要进行相模变换； 其中uRp、uRn、iRp和iRn是整流侧正极和负极的电压、电流；uIp、uIn、iIp和iIn是逆变侧 正极和负极的电压、电流，R和I分别表示整流侧和逆变侧，p和n分别表示正极和负极； 通过下式所示的相模变换矩阵可实现直流两极见电压、电流的解耦； 以整流侧为例，两极电压、电流解耦后，得到的电压、电流模量为： 式中，uR1和uR0是整流侧电压的1模和0模分量，uR1和uR0是整流侧电流的1模和0模分 量，解耦后的模量间消除了互感的影响，相互独立，便于计算，同理，可求得逆变侧电压和电 流的1模、0模分量。 作为本发明进一步改进，步骤二具体步骤如下； 同0模分量相比，1模分量受工程现场环境影响较小，在进行远距离传输时信号衰 减较少，在测量点易于检测到行波波头，故采用相模变换后得到的电压、电流1模分量进行 后续计算，得到反行波电流的1模分量。 已知电压为u，电流为i，线路波阻抗为Zc，设u 、i 为电压前行波和电流前行波，u-、 i-为电压反行波和电流反行波，则有： u＝u u- i＝i i- u ＝Z i c u-＝Zci- 联立上述四式可得 作为本发明进一步改进，步骤三具体步骤如下； 直流线路行波波速度公式为: 式中L0为线路单位长度电感，C0为线路单位长度电容，当直流线路采用两段不同型 6 CN 111551826 A 说　明　书 3/7 页 号导线时，导线的单位长度电感和电容不再统一，行波沿线路传播的速度也发生变化,设线 路总长度为L，型号1导线长度为d1，波速度为v1；型号2导线长度为d2，波速度为v2，F为故障 点，x为故障点距整流侧的距离，当F位于d1范围内时； 设故障发生时刻为t0，R端检测到反行波波头的时刻为t1，I端检测到反行波波头的 时刻为t2，则 其中只有t0，x未知，联立式上述两式可得 当F位于d2范围内时，则 联立式上述两式可得故障距离 其中根据线路类型可得L0和C0，进而计算得到v1和v2，设 通过以上àtrous算法对电流反行波进行处理，找出第一个到达两端测量点的反行 波波头所对应的时刻t1和t2，设故障时刻为t0，因为 当故障点到整流侧的 距离为d1时，(t1-t0)-(t2-t0)＝t1-t2＝Δt1-Δt2，因此当故障点位于d1范围内时，t1-t2＜Δ t1-Δt2，反之，故障点位于d2范围内，最后根据t1-t2和Δt1-Δt2的大小选择 或 即可计算出故障距离。 本发明公开了一种计及波速变化的反行波直流输电线路故障测距方法，本申请综 合考量行波法的优缺点,提出了故障测距新算法，由于输电线路故障时第一个反行波尚未 发生反射，不受反射系数频变的影响，反行波波头容易识别，采用故障后首个到达测量点的 反行波波头进行故障测距，并且波头的捕捉采用易于检测信号奇异性的àtrous算法。对于 7 CN 111551826 A 说　明　书 4/7 页 直流线路采用不同型号导线导致波速度不一致的情况，不同型号导线段采用不同的波速进 行计算，进一步提高测距精度。同现有的故障测距算法相比，本算法的波头识别可靠性进一 步提高，并且因为计及了波速的变化，当直流输电线路采用不同型号导线时，测距精度得到 提高。 附图说明 图1本申请故障测距方法流程； 图2本申请双极直流输电系统示意图； 图3本申请故障位置示意图一； 图4本申请故障位置示意图二； 图5逆变侧电流的模极大值仿真示意图； 图6逆变侧电流前行波的模极大值仿真示意图； 图7逆变侧反行波电流的模极大值仿真示意图； 图8双极直流输电系统仿真模型示意图。