一种高压直流输电线路故障测距方法技术

本发明专利技术公开了一种高压直流输电线路故障测距方法，具体步骤为：步骤1：采集故障线路两端的电压正、负极数据；步骤2：对采集到的正、负极电压数据进行滤波处理；步骤3：对滤波处理后的电压数据进行解耦，得到线模电压数据；步骤4：确定出初始行波分别到达两端的时刻t1、t2；步骤5：计算出故障距离粗测值d；步骤6：计算0.9d～1.1d所对应的频段dk；步骤7：对频段dk提取固有频率主成分fk；步骤8：利用步骤7提取到的固有频率主成分fk，计算故障距离精确值d1。本发明专利技术一种高压直流输电线路故障测距方法，解决了传统固有频率法测距中由于“模混叠”现象引起的固有频率难以提取的问题，提高了故障测距的精确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统高压直流输电继电保护
，具体涉及一种高压直流输电线路故障测距方法。
技术介绍
随着坚强智能电网的建设以及电力系统的不断发展，高电压、远距离、大容量的输电线路在电网的安全稳定运行中发挥着极为重要的作用。但高压直流输电线路一般都较长，且沿途地形复杂，环境恶劣，这使线路故障查找异常困难。因此，研究如何快速、准确的直流输电线路故障测距具有重要意义。当前，高压直流输电线路故障测距方法主要是行波法。单端行波测距仅依赖于一端的行波信号便可以计算故障距离，但可靠性受故障点反射波波头的识别影响。双端行波测距法虽无需识别故障点的反射波波头，但要求两端定位装置严格同步，成本较高。且无论单端、双端行波测距法均存在传播速度难以确定等问题。为了克服时域行波测距面临的困难，一些学者开始对故障暂态行波频谱进行研究，从频率角度提出了基于固有频率的输电线路故障测距方法。输电线路故障行波频谱与故障距离之间存在数学关系，利用故障行波频谱可以实现测距，该方法只需单端暂态电气量，且不受行波波头识别的限制，较识别行波波头的方法更准确可靠。但直流输电线路两侧的实体物理边界对行波高
频成分和低频成分表现的频率特性不同，此外，在非对称短路点发生线模与零模行波相互交叉透射，致使故障线路自然频率的“混叠”。使上述两种影响均使得固有频率的提取存在一定困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高压直流输电线路故障测距方法，解决了现有技术中存在的固有频率法由于“模混叠”现象所引起的固有频率难以提取的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种高压直流输电线路故障测距方法，具体按照以下步骤实施：步骤1：采集故障线路整流侧和逆变侧两端的电压正、负极数据；步骤2：利用基于数学形态学的交替混合滤波器对采集到的正、负极电压数据进行滤波处理，去除噪声并提取真实的信号；步骤3：利用相模变换对滤波处理后的电压数据进行解耦，得到线模电压数据；步骤4：对线模电压数据进行二进小波变换，利用小波模极大值的方法确定出初始行波分别到达两端的时刻t1、t2；步骤5：利用步骤4中得到的波头到达两端的时刻t1、t2，根据双端测距公式计算出故障距离粗测值d，考虑到算法的误差，将故障距离取为0.9d～1.1d；步骤6：计算0.9d～1.1d所对应的频段dk；步骤7：对频段dk提取固有频率主成分fk；步骤8：利用步骤7提取到的固有频率主成分fk，计算故障距离精确值d1。本专利技术的特点还在于：步骤4中利用小波模极大值的方法确定出初始行波分别到达两端的时刻t1、t2的具体方法为：对行波信号先进行二进小波变换，并在各尺度上进行小波系数模极大值计算，然后选择最佳尺度；由于小波模极大值和信号的突变点是一一对应的，故根据小波变换模极大值来确定初始行波分别到达故障点的时刻t1、t2。步骤5中故障距离粗测值d采用双端D型测距公式得到，为： d = ( t 1 - t 2 ) v + L 2 - - - ( 1 ) ]]>其中，L为线路总长度，t1、t2分别为故障行波到达整流侧和逆变侧的时刻，v为故障行波的传播速度。步骤6中0.9d～1.1d所对应的频段dk，为： d k = ( v 2 × 1.1 d ~ v 2 × 0.9 d ) - - - ( 2 ) ]]>其中，v为故障行波的传播速度。步骤8中故障距离精确值d1为： d 1 = v 2 f k - - - ( 3 ) ]]>其中，v为故障行波的传播速度。故障行波的传播速度v取经验值2.96×108m/s。本专利技术的有益效果是：本专利技术一种高压直流输电线路故障测距方法，是行波法和固有频率法组合的故障测距方法，实现了行波法和固有频率法优势的互补，解决了传统固有频率法测距中由于“模混叠”现象引起的固有频率难以提取的问题，提高了故障测距的精确度。附图说明图1是本专利技术一种高压直流输电线路故障测距方法的流程图；图2是本专利技术中故障发生后线路两端的正、负极电压波形图；图3是本专利技术中相模变换后的线模电压行波波形图；图4(a)是本专利技术中线模电压二进小波变换图，图4(b)是通过原始信号直接获得故障点图；图5是本专利技术中双端测距的原理图；图6是本专利技术中所用模型系统边界图；图7是本专利技术中利用MUSIC算法提取固有频率主成分的幅值-频率图；图8是本专利技术中双极十二脉冲HVDC直流输电仿真模型图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种高压直流输电线路故障测距方法，流程图如图1所示，具体按照以下步骤实施：步骤1：采集故障线路整流侧和逆变侧两端的电压正、负极数据，如图2所示为故障发生5ms后采集到的线路两端的正、负极电压波形；步骤2：利用基于数学形态学的交替混合滤波器对采集到的正、负极电压数据进行滤波处理，去除噪声并提取真实的信号，防止产生虚假频率突变点；步骤3：由于高压直流输电系统处于双极运行，而两极之间存在互感，会导致模混叠现象，固利用相模变换对滤波处理后的电压数据进行解耦，得到线模电压数据，如图3所示的线路两端的线模电压波形；步骤4：对两端线模电压数据进行二进小波变换，变换后如图4(a)所示，利用小波模极大值的方法确定出初始行波分别到达两端的时刻t1、t2，具体方法为：对行波信号先进行二进小波变换，并在各尺度上进行小波系数模极大值计算，然后选择最佳尺度；由于小波模极大值和信号的突变点是一一对应的，故根据小波变换模极大值来确定初始行波分别到达故障点的时刻t1、t2。如图4(b)所示为采集到的原始信号中确定的故障点，可以看出，直接采用原始信号确定故障点时，会出现干扰，确定出的故障点不准确，同时，通过图4(a)和图4(b)图片的对比验证了小波模极大值法识别故障到达测量端时刻的准确性。最佳尺度的选择原则为：在用小波变换模极大值法判断信号突变点时，需要把多尺度结合起来综合观察。尺度越小，平滑区域小，小波系数模极大值点与突变点位置的对应越准确。但是，小尺度下小波系数受噪声影响非常大，产生许多伪极值点，往往只本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压直流输电线路故障测距方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1：采集故障线路整流侧和逆变侧两端的电压正、负极数据；步骤2：利用基于数学形态学的交替混合滤波器对采集到的正、负极电压数据进行滤波处理，去除噪声并提取真实的信号；步骤3：利用相模变换对滤波处理后的电压数据进行解耦，得到线模电压数据；步骤4：对线模电压数据进行二进小波变换，利用小波模极大值的方法确定出初始行波分别到达两端的时刻t1、t2；步骤5：利用步骤4中得到的波头到达两端的时刻t1、t2，根据双端测距公式计算出故障距离粗测值d，考虑到算法的误差，将故障距离取为0.9d～1.1d；步骤6：计算0.9d～1.1d所对应的频段dk；步骤7：对频段dk提取固有频率主成分fk；步骤8：利用步骤7提取到的固有频率主成分fk，计算故障距离精确值d1。

【技术特征摘要】
1.一种高压直流输电线路故障测距方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1：采集故障线路整流侧和逆变侧两端的电压正、负极数据；步骤2：利用基于数学形态学的交替混合滤波器对采集到的正、负极电压数据进行滤波处理，去除噪声并提取真实的信号；步骤3：利用相模变换对滤波处理后的电压数据进行解耦，得到线模电压数据；步骤4：对线模电压数据进行二进小波变换，利用小波模极大值的方法确定出初始行波分别到达两端的时刻t1、t2；步骤5：利用步骤4中得到的波头到达两端的时刻t1、t2，根据双端测距公式计算出故障距离粗测值d，考虑到算法的误差，将故障距离取为0.9d～1.1d；步骤6：计算0.9d～1.1d所对应的频段dk；步骤7：对频段dk提取固有频率主成分fk；步骤8：利用步骤7提取到的固有频率主成分fk，计算故障距离精确值d1。2.根据权利要求1所述的一种高压直流输电线路故障测距方法，其特征在于，所述步骤4中利用小波模极大值的方法确定出初始行波分别到达两端的时刻t1、t2的具体方法为：对行波信号先进行二进小波变换，并在各尺度上进行小波系数模极大值计算，然后选择最佳尺度；由于小波模极大值和信号的突变点是一一对应的，故根据小波变换模极大值来确定初始行波分别到达故障点的时刻t1、t2。3.根据权利要求1所述的一种高压直流输电线路故障测距方法，其特征
\t在于，所述步骤5中故障距离粗测值d采用双端D型测距公式得到，为： d = ( t 1 - t 2 ) v + L...

【专利技术属性】
技术研发人员：段建东，赵召，刘静，陆海龙，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61