【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统继电保护，具体涉及一种直流配电线路故障测距装置、方法及应用。
技术介绍
1、直流配电网继电保护技术一直是近年来直流系统研究的热点。直流线路发生故障后，如何快速精准定位故障点，对于直流系统故障线路快速检修、及时恢复供电等至关重要。从电力系统供电可靠性及安全性角度出发，研究直流配电网线路故障测距技术具有重要意义。
2、目前，现有技术故障测距方法主要分为行波法、暂态法及注入法三种。行波法利用行波在线路中发射及反射时间差来计算线路故障距离，该方法原理较简单，但是要求采样速率很高，因此常用于长距离线路故障测距。暂态法则根据故障后有限而又复杂的暂态量信号计算故障距离，由于故障暂态阶段的突变性和复杂性、系统噪声、电弧性故障等因素的影响，定位结果可能与实际结果偏差较大，或者双端需要gps进行数据同步。注入法通常在故障线路上注入某种特定的测距信号进行故障点定位，测距精度较高。现有技术设计了故障测距探针电路，利用rlc或rl串联电路特性计算故障距离，取得了一定成效，但体积较大、成本较高，且操作过程繁琐。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种满足要求的直流配电线路故障测距装置，采样频率较低，方法简便，易于实现且易集成于继电保护装置中，可重复操作，能够有效提升短距离直流配电线路故障的定位精度。
2、为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种直流配电线路故障测距装置，包括探针电路单元；所述探针电路单元包括两组级联的斩波电路，
4、进一步地：所述第一开关管s1源极和所述第一二极管d1阴极连接到直流线路正极，所述第二开关管s2漏极和所述第二二极管d2阳极连接到直流线路负极。
5、进一步地：根据故障类型(正极、负极或双极故障)，控制开关管发射特定频率和占空比的方波电压信号。
6、进一步地：特定频率f的取值范围为：f＞0，占空比k的取值范围为：0＜k＜1。
7、一种直流配电线路故障测距方法，应用于前面任一项所述的直流配电线路故障测距装置，包括：探针电路单元，通过采样探针电路单元输出的电压和电流信号，依次提取电压和电流直流分量和基波分量，根据故障测距公式计算故障距离。
8、进一步地：所述故障测距方法通过采样探针电路单元输出的电压和电流信号，依次提取电压和电流直流分量和基波分量，根据故障测距公式计算故障距离。
9、进一步地：所述故障测距方法的第一种故障测距公式为：
10、
11、式中，x1和x2分别为线路故障距离，u1和i1分别为探针电路单元输出端电压和电流信号的基波分量，u0和i0分别为探针电路单元输出端电压和电流信号的直流分量，f为开关管s1或s2的开关频率，l0为直流线路单位千米长度电感值。
12、进一步地：所述故障测距方法的一种故障测距公式为：
13、
14、式中，x1和x2分别为线路故障距离，u1和i1分别为探针电路单元输出端电压和电流信号的基波分量，和分别为探针输出端电压电流信号基波分量的相位角，f为开关管s1和s2的开关频率，l0为直流线路单位千米长度电感值。
15、进一步地：所述故障距离的计算还包括：计算所述故障距离的相对误差，其中所述相对误差等于所述故障距离与实际故障距离之差的绝对值与实际故障距离的比值。
16、一种直流配电线路故障测距装置在直流配电系统继电保护中的应用，所述故障测距装置集成于继电保护装置中。
17、相对现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
18、一、本专利技术所设计的探针电路单元由电容、二极管及开关管构成，安装于直流线路区段一端，相比现有含有电感元件的模块电路，体积更小，成本更低，且实现了全自动测量，无需反复打开关闭开关进行充电放电的操作，使用更方便。
19、二、本专利技术所述的故障测距方法基于电压电流的直流分量及基波分量计算故障距离，要求的采样频率较低，方法简便，易于实现。
20、三、本专利技术易于集成在继电保护装置中，可多次重复检测，出现故障时可直接测量，无需切断电路隔离故障区域，操作简单，使用方便，且本专利技术采用了重复采样和计算的方法，有效减少采样计算中出现的误差，提升短距离直流配电线路故障的定位精度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种直流配电线路故障测距装置，其特征在于：包括探针电路单元；所述探针电路单元包括两组级联的斩波电路，其中，第一组斩波电路由第一电容C1、第一开关管S1以及第一二极管D1依次串联而成，第二组斩波电路由第二电容C2、第二开关管S1以及第二二极管D2依次串联而成，两组级联的斩波电路的级联中点接地。
2.根据权利要求1所述的直流配电线路故障测距装置，其特征在于：所述第一开关管S1源极和所述第一二极管D1阴极连接到直流线路正极，所述第二开关管S2漏极和所述第二二极管D2阳极连接到直流线路负极。
3.根据权利要求1或2任一项所述的直流配电线路故障测距装置，其特征在于：根据故障类型(正极、负极或双极故障)，控制开关管发射特定频率和占空比的方波电压信号。
4.根据权利要求3所述的直流配电线路故障测距装置，其特征在于，所述特定频率f的取值范围为：f＞0，所述占空比k的取值范围为：0＜k＜1。
5.一种直流配电线路故障测距方法，其特征在于，应用于权利要求1-4任一项所述的直流配电线路故障测距装置，包括：探针电路单元，通过采样探针电路单元输出的电压和
6.根据权利要求5所述的直流配电线路故障测距方法，其特征在于：所述故障测距方法的一种故障测距公式为：
7.根据权利要求5所述的直流配电线路故障测距方法，其特征在于：所述故障测距方法的一种故障测距公式为：
8.根据权利要求5-7任一项所述的直流配电线路故障测距方法，其特征在于：还包括以下步骤：通过调节所述开关管的占空比，使得探针单元电路输出的电流幅值在电流互感器合适的量程范围内，进行重复采样和计算，直至计算结果之间的误差小于预设阈值或达到预设的最大重复次数。
9.根据权利要求8所述的直流配电线路故障测距方法，其特征在于：所述阈值的取值范围为0.1％-1％，所述最大重复次数的取值范围为3-10次。
10.根据权利要求1-4任一项所述的直流配电线路故障测距装置在直流配电系统继电保护中的应用，其特征在于：所述故障测距装置集成于继电保护装置中。
...【技术特征摘要】
1.一种直流配电线路故障测距装置，其特征在于：包括探针电路单元；所述探针电路单元包括两组级联的斩波电路，其中，第一组斩波电路由第一电容c1、第一开关管s1以及第一二极管d1依次串联而成，第二组斩波电路由第二电容c2、第二开关管s1以及第二二极管d2依次串联而成，两组级联的斩波电路的级联中点接地。
2.根据权利要求1所述的直流配电线路故障测距装置，其特征在于：所述第一开关管s1源极和所述第一二极管d1阴极连接到直流线路正极，所述第二开关管s2漏极和所述第二二极管d2阳极连接到直流线路负极。
3.根据权利要求1或2任一项所述的直流配电线路故障测距装置，其特征在于：根据故障类型(正极、负极或双极故障)，控制开关管发射特定频率和占空比的方波电压信号。
4.根据权利要求3所述的直流配电线路故障测距装置，其特征在于，所述特定频率f的取值范围为：f＞0，所述占空比k的取值范围为：0＜k＜1。
5.一种直流配电线路故障测距方法，其特征在于，应用于权利要求1-4任一项所述的直流配电线路故障测距装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨亚超，赵振兴，刘增，彭子舜，戴瑜兴，
申请(专利权)人：湖南工程学院，
类型：发明
国别省市：
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