CN103633629A - 基于小波变换和能量谱分析的高压直流输电线路的保护方法 - Google Patents

基于小波变换和能量谱分析的高压直流输电线路的保护方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于小波变换和能量谱分析的高压直流输电线路的保护方法，通过对电压波动设定门槛值构成启动判据，防止由于系统电压非故障波动而造成保护装置频繁启动，并且在直流输电线路发生故障时能够可靠启动；利用故障电压行波波头小波变换后模极大值极性比较方法，区分区内外故障；利用暂态电压在不同频带内的能量分布特征，区分故障与雷击干扰，同时识别双极系统的故障极与健全极。

Description

基于小波变换和能量谱分析的高压直流输电线路的保护方法
技术领域
本发明涉及一种高压直流输电线路保护方法，尤其涉及一种基于小波变换和能量谱分析的高压直流输电线路的保护方法。
技术背景
高压直流输电是近几年新兴的输电技术，由于其线路损耗小、线路造价低等特点，在需要远距离输电和大容量输电时得到越来越广泛的应用。近年来我国高压直流输电技术发展迅速。天广                                                
Figure 2013105556387100002DEST_PATH_IMAGE001
500kV、葛南
Figure 666989DEST_PATH_IMAGE001
500kV等高压直流输电线路已投入运行。这些线路的运行为我国的电力行业带来了较大的价值。但从对国内外高压直流输电运行故障的统计数据来看，高压直流输电的故障情况仍然较多，其中多数故障的发生原因是保护装置不够完善。在这些故障中，接地故障时最主要的故障之一，因此区分故障的发生位置是直流侧还是交流侧就成为了一个很重要的问题。于此同时，雷击对保护装置的动作又会产生影响，容易导致保护装置误动作，因此排除雷击对保护装置的影响，又成了应该解决的问题。另外，当前的直流输电线路经常是双极性运行，两极线路同塔并列布置，这使得在某一极发生故障时，另一极也可能感应出故障信号，如何区分两极中的故障极和健全极，又成了应该解决的问题之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是要提供一种基于小波变换和能量谱分析的高压直流输电线路的保护方法，通过对电压波动设定门槛值构成启动判据，防止由于系统电压非故障波动而造成保护装置频繁启动，并且在直流输电线路发生故障时能够可靠启动；利用故障电压行波波头小波变换后模极大值极性比较方法，区分区内外故障；利用暂态电压在不同频带内的能量分布特征，区分故障与雷击干扰，同时识别双极系统的故障极与健全极。
为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种基于小波变换和能量谱分析的高压直流输电线路的保护方法，包括如下的步骤：
步骤一：通过对电压波动设定门槛值构成启动判据，当线路电压波动小于正门槛值或大于负门槛值时，保护装置不启动；当线路电压波动大于正门槛值或小于负门槛值是，保护装置启动；
步骤二：在两侧换流站位置，对故障电压行波波头进行小波变换，然后对变换后模极大值极性进行比较，如果两侧电压行波小波变换后模极大值极性相同，则判定为区内故障；如果两侧电压行波小波变换后模极大值极性相反，则判定为区外故障；
步骤三：利用故障和雷击干扰情况下，相应暂态电压在不同频带内的能量分布特性不同，对故障或雷击干扰能量谱进行区分，从而对故障或雷击干扰进行判断。另外，利用故障极与健全极暂态电压在不同频带内的能量分布特性不同，对故障极和健全极能量谱进行区分，从而对故障极和健全极进行判断。
所述步骤一的具体步骤为：
（1-1）设定启动元件电压波动正负门槛值
Figure 2013105556387100002DEST_PATH_IMAGE002
、；
（1-2）根据公式
Figure 2013105556387100002DEST_PATH_IMAGE004
得到电压波动
Figure 2013105556387100002DEST_PATH_IMAGE005
；
公式中，
Figure 2013105556387100002DEST_PATH_IMAGE006
为从当前时刻起第i个采样周期后采样所得电压值；
Figure 2013105556387100002DEST_PATH_IMAGE007
为从当前时刻起第i个采样周期前采样所得电压值；
Figure 2013105556387100002DEST_PATH_IMAGE008
为当前采样点附近的电压波动；
（1-3）根据公式
Figure 2013105556387100002DEST_PATH_IMAGE009
判断启动保护装置；
如果上式成立，则启动保护装置；如果上式不成立，则不启动保护装置。
所述步骤二的具体步骤为：
（2-1）利用两侧换流站的检测装置检测故障电压行波，并对电压行波波头进行小波变换；
（2-2）将两侧小波变换模极大值极性进行比较，利用下式区分区内外故障；
Figure 2013105556387100002DEST_PATH_IMAGE010
公式中，
Figure 2013105556387100002DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 2013105556387100002DEST_PATH_IMAGE012
分别为同一段线路两侧检测到的电压行波在尺度s下的小波变换模极大值。
所述步骤三的具体步骤为：
（3-1）对故障或干扰电压行波的高低频分别采样，计算出高低频能量；
Figure 901573DEST_PATH_IMAGE013
公式中：
Figure 992894DEST_PATH_IMAGE015
为暂态电压故障分量对应于尺度i的低频分量；
Figure 2013105556387100002DEST_PATH_IMAGE016
为暂态电压故障分量对应于尺度i的高频分量；
N为算法的数据窗长度，j为数据窗中第j个采样点。
（3-2）定义：
Figure 201153DEST_PATH_IMAGE017
给出判据：
Figure 2013105556387100002DEST_PATH_IMAGE018
公式中为整定值；
如果上式成立，则判定为本极故障。
当下述三式同时成立时，判定为本极故障，保护装置动作；否则，保护装置不动作。
Figure DEST_PATH_IMAGE020
公式中：
Figure 475805DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 618205DEST_PATH_IMAGE003
为启动元件电压波动正负门槛值；
Figure 256253DEST_PATH_IMAGE008
为当前采样点附近的电压波动；
Figure 800498DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 731545DEST_PATH_IMAGE012
分别为同一段线路两侧检测到的电压行波在尺度s下的小波变换模极大值；
k为低频能量与高频能量的比值，为整定值。
本发明的有益效果：
1）通过启动元件，能够防止电压非故障波动造成的保护装置频繁启动；
2）通过对故障电压行波波头小波变换后模极大值极性的比较，能够准确区分区内外故障；
3）通过对暂态电压在不同频带内能量分布特性的分析，能够准确区分故障和雷击干扰，并区分双极性系统的故障极与健全极；
在高阻抗接地情况下，该保护判据仍然有效。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为逆变侧交流线路接地故障时整流侧电压行波及小波变换的仿真结果；
图3为逆变侧交流线路接地故障时逆变侧电压行波及小波变换的仿真结果。
具体实施方式
请参阅附图所示，对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本发明提供了一种基于小波变换和能量谱分析的高压直流输电线路的保护方法，包括如下的步骤：
步骤一：通过对电压波动设定门槛值构成启动判据，当线路电压波动小于正门槛值或大于负门槛值时，保护装置不启动；当线路电压波动大于正门槛值或小于负门槛值是，保护装置启动；
步骤二：在两侧换流站位置，对故障电压行波波头进行小波变换，然后对变换后模极大值极性进行比较，如果两侧电压行波小波变换后模极大值极性相同，则判定为区内故障；如果两侧电压行波小波变换后模极大值极性相反，则判定为区外故障；
步骤三：利用故障和雷击干扰情况下，相应暂态电压在不同频带内的能量分布特性不同，对故障或雷击干扰能量谱进行区分，从而对故障或雷击干扰进行判断。另外，利用故障极与健全极暂态电压在不同频带内的能量分布特性不同，对故障极和健全极能量谱进行区分，从而对故障极和健全极进行判断。
所述步骤一的具体步骤为：
（1-1）设定启动元件电压波动正负门槛值、
Figure 434687DEST_PATH_IMAGE003
；
（1-2）根据公式
得到电压波动
Figure 919206DEST_PATH_IMAGE005
；
公式中，
Figure 630548DEST_PATH_IMAGE006
为从当前时刻起第i个采样周期后采样所得电压值；
Figure 149385DEST_PATH_IMAGE007
为从当前时刻起第i个采样周期前采样所得电压值；
Figure 861382DEST_PATH_IMAGE008
为当前采样点附近的电压波动；
（1-3）根据公式
Figure 527987DEST_PATH_IMAGE009
判断启动保护装置；
如果上式成立，则启动保护装置；如果上式不成立，则不启动保护装置。
所述步骤二的具体步骤为：
（2-1）利用两侧换流站的检测装置检测故障电压行波，并对电压行波波头进行小波变换；
（2-2）将两侧小波变换模极大值极性进行比较，利用下式区分区内外故障；
Figure 482167DEST_PATH_IMAGE010
公式中，
Figure 416363DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 63376DEST_PATH_IMAGE012
分别为同一段线路两侧检测到的电压行波在尺度s下的小波变换模极大值。
所述步骤三的具体步骤为：
（3-1）对故障或干扰电压行波的高低频分别采样，计算出高低频能量；
Figure 951698DEST_PATH_IMAGE013
Figure 199316DEST_PATH_IMAGE014
公式中：
Figure 489483DEST_PATH_IMAGE015
为暂态电压故障分量对应于尺度i的低频分量；
Figure 805932DEST_PATH_IMAGE016
为暂态电压故障分量对应于尺度i的高频分量；
N为算法的数据窗长度，j为数据窗中第j个采样点。
（3-2）定义：
Figure 181550DEST_PATH_IMAGE017
给出判据：
Figure 477533DEST_PATH_IMAGE018
公式中
Figure 326934DEST_PATH_IMAGE019
为整定值；
如果上式成立，则判定为本极故障。
当下述三式同时成立时，判定为本极故障，保护装置动作；否则，保护装置不动作。
Figure 378066DEST_PATH_IMAGE020
公式中：
Figure 677198DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 839190DEST_PATH_IMAGE003
为启动元件电压波动正负门槛值；
Figure 776053DEST_PATH_IMAGE008
为当前采样点附近的电压波动；
Figure 499551DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 912078DEST_PATH_IMAGE012
分别为同一段线路两侧检测到的电压行波在尺度s下的小波变换模极大值；
k为低频能量与高频能量的比值，
Figure 877760DEST_PATH_IMAGE019
为整定值。
图2、图3所示为交流侧单相接地故障时，整流测和逆变侧的故障电压行波及小波变换的仿真结果。仿真模型按照葛南高压直流输电系统参数搭建。
表1为直流线路接地故障、区内故障性雷击和区内非故障性雷击的k值判定结果
。

Claims (5)

1.一种基于小波变换和能量谱分析的高压直流输电线路的保护方法，包括如下的步骤：
步骤一：通过对电压波动设定门槛值构成启动判据，当线路电压波动小于正门槛值或大于负门槛值时，保护装置不启动；当线路电压波动大于正门槛值或小于负门槛值是，保护装置启动；
步骤二：在两侧换流站位置，对故障电压行波波头进行小波变换，然后对变换后模极大值极性进行比较，如果两侧电压行波小波变换后模极大值极性相同，则判定为区内故障；如果两侧电压行波小波变换后模极大值极性相反，则判定为区外故障；
步骤三：利用故障和雷击干扰情况下，相应暂态电压在不同频带内的能量分布特性不同，对故障或雷击干扰能量谱进行区分，从而对故障或雷击干扰进行判断；
另外，利用故障极与健全极暂态电压在不同频带内的能量分布特性不同，对故障极和健全极能量谱进行区分，从而对故障极和健全极进行判断。
2.根据权利要求1所述的基于小波变换和能量谱分析的高压直流输电线路的保护方法，其特征在于：所述步骤一的具体步骤为：
（1-1）设定启动元件电压波动正负门槛值                                                
Figure 2013105556387100001DEST_PATH_IMAGE001
、；
（1-2）根据公式
Figure 2013105556387100001DEST_PATH_IMAGE003
得到电压波动
Figure 536171DEST_PATH_IMAGE004
；
公式中，
Figure 2013105556387100001DEST_PATH_IMAGE005
为从当前时刻起第i个采样周期后采样所得电压值；
Figure 627492DEST_PATH_IMAGE006
为从当前时刻起第i个采样周期前采样所得电压值；
Figure 2013105556387100001DEST_PATH_IMAGE007
为当前采样点附近的电压波动；
（1-3）根据公式
Figure 337216DEST_PATH_IMAGE008
判断启动保护装置；
如果上式成立，则启动保护装置；如果上式不成立，则不启动保护装置。
3.根据权利要求1所述的基于小波变换和能量谱分析的高压直流输电线路的保护方法，其特征在于：所述步骤二的具体步骤为：
（2-1）利用两侧换流站的检测装置检测故障电压行波，并对电压行波波头进行小波变换；
（2-2）将两侧小波变换模极大值极性进行比较，利用下式区分区内外故障；
Figure 2013105556387100001DEST_PATH_IMAGE009
公式中，
Figure 463172DEST_PATH_IMAGE010
，
Figure 2013105556387100001DEST_PATH_IMAGE011
分别为同一段线路两侧检测到的电压行波在尺度s下的小波变换模极大值。
4.根据权利要求1所述的基于小波变换和能量谱分析的高压直流输电线路的保护方法，其特征在于：所述步骤三的具体步骤为：
（3-1）对故障或干扰电压行波的高低频分别采样，计算出高低频能量；
Figure 98684DEST_PATH_IMAGE012
Figure DEST_PATH_IMAGE013
公式中：
Figure 680232DEST_PATH_IMAGE014
为暂态电压故障分量对应于尺度i的低频分量；
Figure DEST_PATH_IMAGE015
为暂态电压故障分量对应于尺度i的高频分量；
N为算法的数据窗长度，j为数据窗中第j个采样点；
（3-2）定义：
Figure 190716DEST_PATH_IMAGE016
给出判据：
Figure DEST_PATH_IMAGE017
公式中
Figure 111792DEST_PATH_IMAGE018
为整定值；
如果上式成立，则判定为本极故障。
5.根据权利要求2、或3、或4所述的基于小波变换和能量谱分析的高压直流输电线路的保护方法，其特征在于：
Figure DEST_PATH_IMAGE019
公式中：、
Figure 46436DEST_PATH_IMAGE002
为启动元件电压波动正负门槛值；
Figure 721131DEST_PATH_IMAGE007
为当前采样点附近的电压波动；
Figure 609629DEST_PATH_IMAGE010
，
Figure 977156DEST_PATH_IMAGE011
分别为同一段线路两侧检测到的电压行波在尺度s下的小波变换模极大值；
k为低频能量与高频能量的比值，
Figure 592683DEST_PATH_IMAGE018
为整定值；
当上述三式同时成立时，判定为本极故障，保护装置动作；否则，保护装置不动作。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103956713A (zh) * 2014-04-01 2014-07-30 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心 一种考虑电磁耦合关系的直流输电线路保护配置整定方法
CN105591372A (zh) * 2016-03-11 2016-05-18 西南交通大学 基于小波能量相对熵的高压直流输电线路单端保护方法
CN106443335A (zh) * 2016-09-20 2017-02-22 广西电网有限责任公司钦州供电局 雷击故障识别方法及系统
CN107255743A (zh) * 2017-05-03 2017-10-17 昆明理工大学 一种基于能谱相似度的特高压直流输电线路雷击故障识别方法
CN107482593A (zh) * 2017-07-10 2017-12-15 华北电力大学 一种基于能量频段的柔性直流线路电流差动保护方法
CN108199356A (zh) * 2017-12-29 2018-06-22 西安交通大学 基于波前信息的直流输电线路超高速保护方法
CN108512201A (zh) * 2018-05-14 2018-09-07 山东大学 一种多端柔性直流电网直流线路快速保护方法及系统
CN110632454A (zh) * 2019-09-06 2019-12-31 昆明理工大学 一种利用构造不平衡方向电压的故障选极方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101697411B (zh) * 2009-10-29 2012-05-30 华南理工大学 直流输电线路的暂态能量保护方法
CN101860020B (zh) * 2010-06-04 2012-10-31 昆明理工大学 一种特高压直流输电线路区内外故障甄别方法
CN102122815B (zh) * 2011-02-28 2014-05-14 清华大学 高压输电线路超高速行波方向纵联保护方法、装置和系统
CN102590691B (zh) * 2011-07-04 2015-05-20 昆明理工大学 一种基于极波数学形态谱的特高压直流输电线路区内外故障检测方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103956713A (zh) * 2014-04-01 2014-07-30 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心 一种考虑电磁耦合关系的直流输电线路保护配置整定方法
CN103956713B (zh) * 2014-04-01 2017-01-04 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心 一种考虑电磁耦合关系的直流输电线路保护配置整定方法
CN105591372A (zh) * 2016-03-11 2016-05-18 西南交通大学 基于小波能量相对熵的高压直流输电线路单端保护方法
CN106443335A (zh) * 2016-09-20 2017-02-22 广西电网有限责任公司钦州供电局 雷击故障识别方法及系统
CN107255743B (zh) * 2017-05-03 2019-09-27 昆明理工大学 一种基于能谱相似度的特高压直流输电线路雷击故障识别方法
CN107255743A (zh) * 2017-05-03 2017-10-17 昆明理工大学 一种基于能谱相似度的特高压直流输电线路雷击故障识别方法
CN107482593A (zh) * 2017-07-10 2017-12-15 华北电力大学 一种基于能量频段的柔性直流线路电流差动保护方法
CN107482593B (zh) * 2017-07-10 2019-05-14 华北电力大学 一种基于能量频段的柔性直流线路电流差动保护方法
CN108199356A (zh) * 2017-12-29 2018-06-22 西安交通大学 基于波前信息的直流输电线路超高速保护方法
CN108199356B (zh) * 2017-12-29 2020-11-10 西安交通大学 基于波前信息的直流输电线路超高速保护方法
CN108512201A (zh) * 2018-05-14 2018-09-07 山东大学 一种多端柔性直流电网直流线路快速保护方法及系统
CN110632454A (zh) * 2019-09-06 2019-12-31 昆明理工大学 一种利用构造不平衡方向电压的故障选极方法
CN110632454B (zh) * 2019-09-06 2022-02-11 昆明理工大学 一种利用构造不平衡方向电压的故障选极方法

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