一种基于对偶树复小波变化的混合直流输电线路行波保护方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于对偶树复小波变化的混合直流输电线路行波保护方法及系统，包括：根据采集的正负极的直流电压计算电压差模量和电压共模量；采用对偶树复小波变换计算电压差模量的对偶树复小波变换，并根据高灵敏度启动判断依据判断保护是否启动；当确定保护启动时，根据电压共模量、电压差模量的对偶树复小波变换和对应的故障极值利用混合直流输电线路的故障判断依据判断故障类型并进行相应的保护动作。本发明专利技术能够快速地区分混合直流输电线路的故障，并能可靠的进行故障选极，极大地减小通常的实小波变换中的平移敏感性，能够显著提高长距离输电线路中故障分析的准确性，实现混合直流输电线路故障的快速判别。

【技术实现步骤摘要】
一种基于对偶树复小波变化的混合直流输电线路行波保护方法及系统
本专利技术涉及电气技术的继电保护
，并且更具体地，涉及一种基于对偶树复小波变化的混合直流输电线路行波保护方法及系统。
技术介绍
基于晶闸管技术的电网换相换流器型高压直流输电系统(LineCommutatedConverter,LCC-HVDC)已广泛应用于远距离大容量输电、异步联网等场合，但是它存在逆变侧换相失败的问题。基于电压源型换流器的高压直流输电系统(VoltageSourceConverter,VSC-HVDC)以其独立控制有功功率、无功功率，能够工作于无源系统，不受换相失败的影响等优势得到了快速发展，但是它存在造价昂贵、运行损耗大的缺点。混合直流输电系统(LCC-VSC)是一种新型的直流输电拓扑结构，它结合了LCC和VSC两者的优势，在受端采用VSC时可以改善受端交流系统的运行特性，因此适用于接入多馈入直流电网特高压直流工程的建设，以及LCC-HVDC受端换流站的改造，具有良好的工程应用前景。混合直流线路保护是混合直流发展的关键问题，其主要技术难点在于快速可靠地识别故障区段。由于混合直流输电线路故障暂态特征以及一次设备固有构成与单一常规直流输电、柔性直流输电均有差异，因此，传统交流系统保护、常规直流输电系统保护以及柔性直流输电系统保护并不能直接应用于混合直流输电系统。在算法方面，传统的离散小波变换首先将输入信号分解为高频和低频分量，再经过二抽取得到小波分解系数，但是离散小波变换的二抽取过程会引起较大的混叠，带来畸变，严重影响小波系数表征原信号特征的能力。
技术实现思路
本专利技术提出一种基于对偶树复小波变化的混合直流输电线路行波保护方法及系统，以解决如何快速确定混合直流输电线路的故障的问题。为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于对偶树复小波变化的混合直流输电线路行波保护方法，其特征在于，所述方法包括：根据采集的正负极的直流电压计算电压差模量和电压共模量；采用对偶树复小波变换计算电压差模量的对偶树复小波变换，并根据高灵敏度启动判断依据判断保护是否启动；当确定保护启动时，根据电压共模量、电压差模量的对偶树复小波变换和对应的故障极值利用混合直流输电线路的故障判断依据判断故障类型并进行相应的保护动作，其中，所述混合直流输电线路的故障判断依据包括：双极故障保护判断依据、单极金属性故障保护判断依据、单极经过渡电阻故障保护判断依据和故障选极判断依据。优选地，其中利用如下公式计算电压差模量和电压共模量：f(x)＝0.5x(U1-U2)，f1(x)＝0.5x(U1+U2)，其中，f(x)为电压差模量；f1(x)为电压共模量；U1和U2分别为采集的正负极的直流电压。优选地，其中所述采用对偶树复小波变换计算电压差模量的对偶树复小波变换，并根据高灵敏度启动判断依据判断保护是否启动，包括：采用对偶数复小波变换计算差模量的对偶树复小波变换WSf(x)，并根据高灵敏度启动判断依据判断WSf(x)＞Δ3是否满足，若WSf(x)＞Δ3，则确定保护启动，并计算电压共模量三次方的积分值∫Ucom3；反之，确定保护不启动；其中，S为尺度函数；Δ3为第三预设阈值，为正值。优选地，其中所述双极故障保护判断依据为：若WSf(x)＞k1WSf(x01)成立，则判断为混合直流输电线路双极故障；所述单极金属性故障保护判断依据为：若k2WSf(x02)＜WSf(x)＜k1WSf(x01)成立，则判断为单极金属性故障；所述单极经过渡电阻故障保护判断依据为：若k3WSf(x03)＜WSf(x)＜k2WSf(x02)成立，则判断为单极经过渡电阻故障；所述故障选极判断依据为：若∫f13(x)＞Δ1成立，则判断为负极故障；若∫f13(x)＜Δ2成立，则判断为正极故障；其中，f(x)为电压差模量；WSf(x)为f(x)的对偶树复小波变换；S为尺度函数，x01为线路末端双极故障时对偶树复小波变换的模极大值点；WSf(x01)为线路末端双极故障时对偶树复小波变换的模极大值，k1为比率系数；x02为线路末端单极金属性接地故障时对偶树复小波变换的模极大值点；WSf(x02)为线路末端单极故障时对偶树复小波变换的模极大值；k2为比率系数；x03为线路末端单极经过渡电阻故障时对偶树复小波变换的模极大值点；WSf(x03)为线路末端单极经过渡电阻故障时对偶树复小波变换的模极大值；k3为比率系数；f1(x)为电压共模量，Δ1为第一预设阈值，为正值；Δ2为第二预设阈值，为负值。优选地，其中所述当确定保护启动时，根据电压共模量、电压差模量的对偶树复小波变换和对应的故障极值利用混合直流输电线路的故障判断依据判断故障类型并进行相应的保护动作，包括：若WSf(x)＞k1WSf(x01)成立，则判断为混合直流输电线路双极故障，并且正负极线路行波保护快速动作；若k2WSf(x02)＜WSf(x)＜k1WSf(x01)成立，则判断为单极金属性故障，并利用故障选极判断依据判断故障的极性，若∫f13(x)＞Δ1成立，则判断为负极故障，负极行波保护快速动作；若∫f13(x)＜Δ2成立，则判断为正极故障，正极行波保护快速动作；若k3WSf(x03)＜WSf(x)＜k2WSf(x02)成立，则判断为单极经过渡电阻故障，并利用并利用故障选极判断依据判断故障的极性，若∫f13(x)＞Δ1成立，则判断为负极故障，负极行波保护快速动作；若∫f13(x)＜Δ2成立，则判断为正极故障，正极行波保护快速动作。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种基于对偶树复小波变化的混合直流输电线路行波保护系统，其特征在于，所述系统包括：计算单元，用于根据采集的正负极的直流电压计算电压差模量和电压共模量；判断单元，用于采用对偶树复小波变换计算电压差模量的对偶树复小波变换，并根据高灵敏度启动判断依据判断保护是否启动；保护单元，用于当确定保护启动时，根据电压共模量、电压差模量的对偶树复小波变换和对应的故障极值利用混合直流输电线路的故障判断依据判断故障类型并进行相应的保护动作，其中，所述混合直流输电线路的故障判断依据包括：双极故障保护判断依据、单极金属性故障保护判断依据、单极经过渡电阻故障保护判断依据和故障选极判断依据。优选地，其中在所述计算单元，利用如下公式计算电压差模量和电压共模量：f(x)＝0.5x(U1-U2)，f1(x)＝0.5x(U1+U2)，其中，f(x)为电压差模量；f1(x)为电压共模量；U1和U2分别为采集的正负极的直流电压。优选地，其中在所述判断单元，采用对偶树复小波变换计算电压差模量的对偶树复小波变换，并根据高灵敏度启动判断依据判断保护是否启动，包括：采用对偶数复小波变换计算差模量的对偶树复小波变换WSf(x)，并根据高灵敏度启动判断依据判断WSf(x)＞Δ3是否满足，若WSf(x)＞Δ3，则确定保护启动，并计算电压共模量三次方的积分值∫Ucom3；反之，确定保护不启动；其中，S为尺度函数；Δ3为第三预设阈值，为正值。优选地，其中所述双极故障保护判断依据为：若WSf(x)＞k1WSf(x01)成立，则判断为混合直流输电线路双极故障；所述单极金属性故障保护判断依据为：若k2WSf(x02)＜WSf(x)＜k1WSf(x01)成立，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于对偶树复小波变化的混合直流输电线路行波保护方法，其特征在于，所述方法包括：根据采集的正负极的直流电压计算电压差模量和电压共模量；采用对偶树复小波变换计算电压差模量的对偶树复小波变换，并根据高灵敏度启动判断依据判断保护是否启动；当确定保护启动时，根据电压共模量、电压差模量的对偶树复小波变换和对应的故障极值利用混合直流输电线路的故障判断依据判断故障类型并进行相应的保护动作，其中，所述混合直流输电线路的故障判断依据包括：双极故障保护判断依据、单极金属性故障保护判断依据、单极经过渡电阻故障保护判断依据和故障选极判断依据。

【技术特征摘要】
1.一种基于对偶树复小波变化的混合直流输电线路行波保护方法，其特征在于，所述方法包括：根据采集的正负极的直流电压计算电压差模量和电压共模量；采用对偶树复小波变换计算电压差模量的对偶树复小波变换，并根据高灵敏度启动判断依据判断保护是否启动；当确定保护启动时，根据电压共模量、电压差模量的对偶树复小波变换和对应的故障极值利用混合直流输电线路的故障判断依据判断故障类型并进行相应的保护动作，其中，所述混合直流输电线路的故障判断依据包括：双极故障保护判断依据、单极金属性故障保护判断依据、单极经过渡电阻故障保护判断依据和故障选极判断依据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用如下公式计算电压差模量和电压共模量：f(x)＝0.5x(U1-U2)，f1(x)＝0.5x(U1+U2)，其中，f(x)为电压差模量；f1(x)为电压共模量；U1和U2分别为采集的正负极的直流电压。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用对偶树复小波变换计算电压差模量的对偶树复小波变换，并根据高灵敏度启动判断依据判断保护是否启动，包括：采用对偶数复小波变换计算差模量的对偶树复小波变换WSf(x)，并根据高灵敏度启动判断依据判断WSf(x)＞Δ3是否满足，若WSf(x)＞Δ3，则确定保护启动，并计算电压共模量三次方的积分值∫Ucom3；反之，确定保护不启动；其中，S为尺度函数；Δ3为第三预设阈值，为正值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双极故障保护判断依据为：若WSf(x)＞k1WSf(x01)成立，则判断为混合直流输电线路双极故障；所述单极金属性故障保护判断依据为：若k2WSf(x02)＜WSf(x)＜k1WSf(x01)成立，则判断为单极金属性故障；所述单极经过渡电阻故障保护判断依据为：若k3WSf(x03)＜WSf(x)＜k2WSf(x02)成立，则判断为单极经过渡电阻故障；所述故障选极判断依据为：若∫f13(x)＞Δ1成立，则判断为负极故障；若∫f13(x)＜Δ2成立，则判断为正极故障；其中，f(x)为电压差模量；WSf(x)为f(x)的对偶树复小波变换；S为尺度函数，x01为线路末端双极故障时对偶树复小波变换的模极大值点；WSf(x01)为线路末端双极故障时对偶树复小波变换的模极大值，k1为比率系数；x02为线路末端单极金属性接地故障时对偶树复小波变换的模极大值点；WSf(x02)为线路末端单极故障时对偶树复小波变换的模极大值；k2为比率系数；x03为线路末端单极经过渡电阻故障时对偶树复小波变换的模极大值点；WSf(x03)为线路末端单极经过渡电阻故障时对偶树复小波变换的模极大值；k3为比率系数；f1(x)为电压共模量，Δ1为第一预设阈值，为正值；Δ2为第二预设阈值，为负值。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述当确定保护启动时，根据电压共模量、电压差模量的对偶树复小波变换和对应的故障极值利用混合直流输电线路的故障判断依据判断故障类型并进行相应的保护动作，包括：若WSf(x)＞k1WSf(x01)成立，则判断为混合直流输电线路双极故障，并且正负极线路行波保护快速动作；若k2WSf(x02)＜WSf(x)＜k1WSf(x01)成立，则判断为单极金属性故障，并利用故障选极判断依据判断故障的极性，若∫f13(x)＞Δ1成立，则判断为负极故障，负极行波保护快速动作；若∫f13(x)＜Δ2成立，则判断为正极故障，正极行波保护快速动作；若k3WSf(x03)＜WSf(x)＜k2WSf(x02)成立，则判断为单极经过渡电阻故障，并利用并利用故障选极判断依据判断故障的极性，若∫f13(x)＞Δ1成立，则判断为负极故障，负极行波保护快速动作；若∫f13(x)＜Δ2成立，则判断为正极故障，正极行波保护快速动作。6.一种基于对偶树复小波变化的混合直流输电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈争光，王兴国，杜丁香，李岩军，周泽昕，王德林，吕鹏飞，刘宇，刘丹，郭雅蓉，曹虹，程琪，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11