CN104319747A - 一种特高压直流输电系统行波保护的实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种特高压直流输电系统行波保护的实现方法，首先采集本站的线路电流和电压，计算出极波PI，然后对极波PI进行Hilbert变换转变为解析信号PA，再对解析信号PA采用平滑伪Wigner-Ville分布进行分析，得到解析信号平滑伪Wigner-Ville分布的时频分布特性，并参照其分布特性以基波变化量为故障判断特征，突变量最大的时刻即是故障发生时刻；然后根据保护判据和保护动作策略进行处理。本发明所提出方法能够迅速准确的判断故障，避免线路行波保护误动造成的风险。

Description

一种特高压直流输电系统行波保护的实现方法
技术领域
本发明属于直流输电领域，数据一种行波保护的实现方法，具体涉及一种特高压直流输电系统行波保护的实现方法。
背景技术
高压直流输电线路发生故障以后，其电压和电流中通常含有丰富的非工频暂态分量，而且故障分量随着故障时刻、故障位置、过渡电阻以及系统运行工况等不同的故障条件的变化而变化。因此，有效分析故障暂态信号，并提取相应的故障特征信息，对于系统保护的迅速动作、系统故障类型的准确识别、故障点的快速查找具有深刻的意义。
电力系统暂态信号是典型的非平稳信号，在传统的信号处理中，傅里叶变换建立了信号时域和频域之间的联系，因此成为人们分析和处理信号最常用和最直接的方法。随着计算机技术的发展，软件实现快速傅里叶变换FFT大幅提高了运算速度。但是对于非平稳的暂态信号，傅里叶变换只能在有限区间内进行，这就不可避免的存在由于时域截断产生的能量泄露，使频谱的幅值、相位和频率都可能产生较大误差，使其在电力系统暂态信号处理的应用上受到极大限制。为此，产生了如比值校正法、能量重心校正法等用以改进传统的傅里叶变换，使其分析的结果具有较好的时间分辨率和精度，这一类对于时域信号和频域信号的变换称为时频分析。时频分析主要包含短时傅里叶变换、二次型时频分布(二次型时频分布)、Gabor变换和小波变换等。
传统的傅里叶变换由于受到不确定原理(测不准原理)的限制，不能同时得到较高的时域和频域的分辨率，不能满足突变的和时变的非平稳的电能质量信号的检测与时频分析的需要。对应于一定的时刻，假设信号在窗函数的有效持续时间内应是平稳的，短时傅氏变换就能够粗略地反映信号在该时刻附近的局部频谱特征；但这个局部平稳性条件通常无法满足或只是近似满足。小波/小波包算法虽能在小波域上检测出信号的时间、频率，并有较好的检测效果；然而要提高小波变换检测谐波的精度必须构造分频严格、能量集中的小波基，因此严重的影响了视频分析的性能，不利于行波保护故障特征的判断及提取，进而严重的影响了对特高压直流输电系统行波的保护。
Wigner-Ville分布是一种具有能量化的二次时频表示，满足时频边缘性和时间、位移不变性等，平滑伪Wigner-Vine分布对时域变量和频域变量同时加窗，以减少交叉项，改善了时频分析性能，有利于行波保护故障特征的判别和提取。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种特高压直流输电系统行波保护的实现方法，该实现方法可以准确的实现特高压直流输电系统的行波保护。
为达到上述目的，本发明所述的特高压直流输电系统行波保护的实现方法包括以下步骤：
1)实时采集特高压直流输电系统的瞬时电压i(t)及瞬时电流u(t)，得特高压直流输出系统的极波PI，其中，PI(t)＝Zp·i(t)-u(t)，Zp为波阻抗，再将所述特高压直流输出系统的极波PI作为实信号通过Hilbert变换转变为极波解析信号PA，然后再通过平滑伪Wigner-Ville分布对极波解析信号PA进行时频分析，得平滑伪Wigner-Ville分布矩阵模值，并绘制平滑伪Wigner-Ville分布矩阵模值的三维视频分布图；
2)提取平滑伪Wigner-Ville分布矩阵模值中的基波幅值Aset，当Aset＞Krel·Amax时，则进行保护出口动作，实现特高压直流输电系统行波的保护，其中，Krel为可靠系数，Krel＞1，Amax为所有区外故障和扰动当中的极波解析信号平滑伪Wigner-Ville分布的基波模值的最大值。
所述Amax为1.68×107-1.82×107。
所述Krel为1.2-1.3。
所述保护出口动作为发出跳闸指令，进行特高压直流输电系统故障恢复序列。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的特高压直流输电系统行波保护的实现方法在实现特高压直流输电系统行波的保护过程中，首先实时采集特高压直流输电系统的瞬时电压及瞬时电流，得特高压直流输电系统的极波，然后再将所述极波通过Hilbert变换转换为极波解析信号，再通过平滑伪Wigner-Ville分布对极波解吸进行时频分析，得平滑伪Wigner-Ville分布矩阵模值，从而实现对故障特征的准确提取，根据故障特征进行保护判断，从而快速、准确的实现对特高压直流输电系统的行波保护，操作方便、简单，易于实现。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的特高压直流输电系统行波保护的实现方法包括以下步骤：
1)实时采集特高压直流输电系统的瞬时电压i(t)及瞬时电流u(t)，得特高压直流输出系统的极波PI，其中，PI(t)＝Zp·i(t)-u(t)，Zp为波阻抗，再将所述特高压直流输出系统的极波PI作为实信号通过Hilbert变换转变为极波解析信号PA，然后再通过平滑伪Wigner-Ville分布对极波解析信号PA进行时频分析，得平滑伪Wigner-Ville分布矩阵模值，并绘制平滑伪Wigner-Ville分布矩阵模值的三维视频分布图；
2)提取平滑伪Wigner-Ville分布矩阵模值中的基波幅值Aset，当Aset＞Krel·Amax时，则进行保护出口动作，实现特高压直流输电系统行波的保护，其中，Krel为可靠系数，Krel＞1，Amax为所有区外故障和扰动当中的极波解析信号平滑伪Wigner-Ville分布的基波模值的最大值，这样既可以保证区外故障时保护不会误动作，又可以保证区内故障时保护可靠动作。
需要说明的是，Wigner-Ville分布是一种具有能量化的二次时频表示，满足时频边缘性和时间、位移不变性等，平滑伪Wigner-Vine分布对时域变量和频域变量同时加窗，以减少交叉项，改善了时频分析性能，有利于行波保护故障特征的判别和提取。
所述Amax为1.68×107-1.82×107。
所述Krel为1.2-1.3。
所述保护出口动作为发出跳闸指令，进行特高压直流输电系统故障恢复序列。
本发明可以用嵌入式工业控制平台或PC装置来实现，此两种装置是高压直流输电领域常用的装置。保护装置首先采集线路电压和电流，并生成极波信号。

Claims (4)

1.一种特高压直流输电系统行波保护的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)实时采集特高压直流输电系统的瞬时电压i(t)及瞬时电流u(t)，得特高压直流输出系统的极波PI，其中，PI(t)＝Zp·i(t)-u(t)，Zp为波阻抗，再将所述特高压直流输出系统的极波PI作为实信号通过Hilbert变换转变为极波解析信号PA，然后再通过平滑伪Wigner-Ville分布对极波解析信号PA进行时频分析，得平滑伪Wigner-Ville分布矩阵模值，并绘制平滑伪Wigner-Ville分布矩阵模值的三维视频分布图；
2)提取平滑伪Wigner-Ville分布矩阵模值中的基波幅值Aset，当Aset＞Krel·Amax时，则进行保护出口动作，实现特高压直流输电系统行波的保护，其中，Krel为可靠系数，Krel＞1，Amax为所有区外故障和扰动当中的极波解析信号平滑伪Wigner-Ville分布的基波模值的最大值。
2.根据权利要求1所述的特高压直流输电系统行波保护的实现方法，其特征在于，所述Amax为1.68×107-1.82×107。
3.根据权利要求1所述的特高压直流输电系统行波保护的实现方法，其特征在于，所述Krel为1.2-1.3。
4.根据权利要求1所述的特高压直流输电系统行波保护的实现方法，其特征在于，所述保护出口动作为发出跳闸指令，进行特高压直流输电系统故障恢复序列。
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