一种基于电压变换趋势交叉顺序差分检测的特高压直流输电线路故障识别方法技术

本发明专利技术涉及一种基于电压变换趋势交叉顺序差分检测的特高压直流输电线路故障识别方法，属于电力系统继电保护技术领域。首先读取由量测端的高速采集装置获取的故障电压数据；其次对所获取的电压数据进行交叉顺序差分SOD变换；当经SOD变换的故障电压Su(n)小于整定值100时，判断发生区外故障，当Su(n)大于整定值100时，判断发生区内故障。本发明专利技术经过4阶交叉顺序差分变换后的电压Su(n)理论上加强了变化程度，滤去了低频信号，有利于消除噪声，可以更好的区分区内和区外故障曲线。

A Fault Recognition Method for UHVDC Transmission Lines Based on Voltage Transform Trend Cross Sequential Differential Detection

【技术实现步骤摘要】
一种基于电压变换趋势交叉顺序差分检测的特高压直流输电线路故障识别方法
本专利技术涉及一种基于电压变换趋势交叉顺序差分检测的特高压直流输电线路故障识别方法，属于电力系统继电保护

技术介绍
直流输电线路保护的关键在于线路故障的准确可靠识别。直流线路两侧由平波电抗器和直流滤波器构成的物理实体边界对于故障引起暂态电气量具有高频阻塞作用，使得在线路内、外部故障下线路观测终端暂态电气量高频成分差别迥异，此为直流线路保护判据设置的核心依据，基于此可构建各种基于特高压直流输电线路内、外部故障波形高频含量差异性刻画和表征算法的线路内部故障识别元件。现行SIEMENS直流线路的保护方案是以电压、电流变化率为核心判据的行波保护，该保护中du/dt既作为启动判据，又作为线路内部故障的动作方程。这样，若既要保证线路内部故障情况下线路保护动作的灵敏性，又要保证线路外部故障下线路保护的可靠不动作，此两者往往很难兼顾好，尤其对于远端高阻故障。因此，借鉴交流系统保护的成功经验，本文将故障启动元件、故障选极元件与主保护功能分设，独立配置，以改善SIEMENS行波主保护的性能。当输电线路发生故障时，故障点将产生沿线向两侧母线传播的故障行波，du/dt的主保护是对波形做了一次微分运算，但当远端发生接地故障时，电压变化率与区外故障时电压变化率很接近，很难求取故障识别判据。倘若能放大故障特征，尽可能消除噪声，则可对远端高阻故障的识别大有裨益。交叉顺序差分变换即SOD变换即可满足此要求。SOD用提取的故障初始电压数据进行交叉顺序差分变换，进而快速的检测故障初始电压，且SOD变换只需提取故障电压信号的前几个采样点便可进行。其是对故障特征量值的加强，而不是单纯关注相位特征化。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于电压变换趋势交叉顺序差分检测的特高压直流输电线路故障识别方法，用以解决上述问题。本专利技术的技术方案是：一种基于电压变换趋势交叉顺序差分检测的特高压直流输电线路故障识别方法，首先读取由量测端的高速采集装置获取的故障电压数据；其次对所获取的电压数据进行交叉顺序差分SOD变换；当经SOD变换的故障电压Su(n)小于整定值100时，判断发生区外故障，当Su(n)大于整定值100时，判断发生区内故障。具体步骤为：第一步、当输电系统发生故障时，在测量点获取初始故障电压uM；第二步、截取2ms时窗内的故障电压数据，对该数据进行4阶交叉顺序差分变换，获取Su(n)；Su(n)＝uM(n)-4×uM(n-1)+6×uM(n-2)-4×uM(n-3)+uM(n-4)(1)式中，uM表示测量端的电压，n表示的是采样点的个数；第三步、利用SOD变换后的值Su(n)形成故障识别判据：当Su(n)小于整定值100时，判断为区外故障；当Su(n)大于整定值100时，判断发生区内故障。本专利技术中采样率为10kHz。本专利技术的原理是：由量测端的高速采集装置获取故障电压，直流线路两侧由平波电抗器和直流滤波器构成的物理实体边界对于故障引起暂态电气量具有高频阻塞作用，使得在线路内、外部故障下线路观测终端暂态电气量高频成分差别迥异，此为直流线路保护判据设置的核心依据。SOD用提取的故障初始电压数据进行交叉顺序差分变换，进而快速的检测故障初始电压，且SOD变换只需提取故障电压信号的前几个采样点便可进行。其是对故障特征量值的加强，而不是单纯关注相位特征化。根据故障电压进行SOD变换后的值来判别区内故障和区外故障。本专利技术的有益效果是：1、当远端发生接地故障时，电压变化率与区外故障时电压变化率很接近，很难求取故障识别判据。而SOD变换能放大故障特征，对远端高阻故障的识别大有好处。SOD用提取的故障初始电压数据进行交叉顺序差分变换，进而快速的检测故障初始电压，且SOD变换只需提取故障电压信号的前几个采样点便可进行。其是对故障特征量值的加强，而不是单纯关注相位特征化。2、经过4阶交叉顺序差分变换后的电压Su(n)理论上加强了变化程度，滤去了低频信号，有利于消除噪声，可以更好的区分区内和区外故障曲线。附图说明图1是本专利技术特高压直流输电系统结构图；图2是本专利技术实施例1中距M端800km处正极线路故障电压原始波形图；图3是本专利技术实施例1中距M端800km处正极线路故障电压SOD变换波形图；图4是本专利技术实施例1中整流侧ABC三相接地故障电压原始波形图；图5是本专利技术实施例1中整流侧ABC三相接地故障电压SOD变换波形图；图6是本专利技术实施例2中距M端400km处正极线路故障电压原始波形图；图7是本专利技术实施例2中距M端400km处正极线路故障电压SOD变换波形图；图8是本专利技术实施例2中整流侧AB两相接地故障电压原始波形图；图9是本专利技术实施例2中整流侧AB两相接地故障电压SOD变换波形图；图10是本专利技术实施例3中距M端200km处正极线路故障电压原始波形图；图11是本专利技术实施例3中距M端200km处正极线路故障电压SOD变换波形图；图12是本专利技术实施例3中整流侧A单相接地故障电压原始波形图；图13是本专利技术实施例3中整流侧A单相接地故障电压SOD变换波形图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术作进一步说明。实施例1：准东-华东±1100kV特高压直流输电系统结构图如图1所示，其线路参数如下：直流输电线路全长为3300km。(1)根据说明书中的第一步在测量点获取故障电压数据。(2)根据说明书中的第二步取2ms时窗内的故障电压数据，对故障电压数据进行交叉顺序差分变换，得到Su(n)。(3)根据说明书的第三步利用(2)中得到的SOD变换后的值Su(n)形成故障识别判据。由图3可知故障发生后Su(n)明显大于整定值100，而图5中故障发生后Su(n)明显小于整定值100。以下是两种故障情况的分析。(4)故障位置：距M端800km处正极线路发生故障；故障开始时刻为0.7s；采样频率为10kHz。(5)故障位置：整流侧ABC三相接地故障；故障开始时刻为0.7s；采样频率为10kHz。实施例2：准东-华东±1100kV特高压直流输电线路仿真模型如图1所示，其线路参数如下：直流输电线路全长为3300km。(1)根据说明书中的第一步在测量点获取故障电压数据。(2)根据说明书中的第二步取2ms时窗内的故障电压数据，对故障电压数据进行交叉顺序差分变换，得到Su(n)。(3)根据说明书的第三步利用(2)中得到的SOD变换后的值Su(n)形成故障识别判据。由图7可知故障发生后Su(n)明显大于整定值100，而图9中故障发生后Su(n)明显小于整定值100。以下是两种故障情况的分析。(4)故障位置：距M端400km处正极线路发生故障；故障开始时刻为0.7s；采样频率为10kHz。(5)故障位置：整流侧AB两相接地故障；故障开始时刻为0.7s；采样频率为10kHz。实施例3：准东-华东±1100kV特高压直流输电线路仿真模型如图1所示，其线路参数如下：直流输电线路全长为3300km。(1)根据说明书中的第一步在测量点获取故障电压数据。(2)根据说明书中的第二步取2ms时窗内的故障电压数据，对故障电压数据进行交叉顺序差分变换，得到Su(n)。(3)根据说明书的第三步利用(2)中得到的SOD变换后的值Su(n)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电压变换趋势交叉顺序差分检测的特高压直流输电线路故障识别方法，其特征在于：首先读取由量测端的高速采集装置获取的故障电压数据；其次对所获取的电压数据进行交叉顺序差分SOD变换；当经SOD变换的故障电压Su(n)小于整定值100时，判断发生区外故障，当Su(n)大于整定值100时，判断发生区内故障。

【技术特征摘要】
1.一种基于电压变换趋势交叉顺序差分检测的特高压直流输电线路故障识别方法，其特征在于：首先读取由量测端的高速采集装置获取的故障电压数据；其次对所获取的电压数据进行交叉顺序差分SOD变换；当经SOD变换的故障电压Su(n)小于整定值100时，判断发生区外故障，当Su(n)大于整定值100时，判断发生区内故障。2.根据权利要求1所述的基于电压变换趋势交叉顺序差分检测的特高压直流输电线路故障识别方法，其特征在于具体步骤为：第一步、当输电系统发...

【专利技术属性】
技术研发人员：束洪春，王璇，代月，田鑫萃，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53