CN108107319A - 一种多端柔性直流电网故障定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多端柔性直流电网故障定位方法及系统，包括：实时采集直流输电线路两端正、负极电流行波信号；计算故障后直流线路正、负极电流行波小波变换模极大值；进行小波变换模极大值数据有效性检验；进行基于电流行波小波变换模极大值大小差异的故障极识别；进行基于双端电流行波小波变换模极大值符号差异的故障线路识别；求解出精确的故障位置。仿真分析表明，在各种故障条件下，本发明均能正确识别故障极、故障线路，并能精确计算故障位置，灵敏度高，可靠性强。另外，该发明仅需本端定位装置与对端传递小波变换模极大值的符号、采样时刻信息，对通信要求不高。

Description

一种多端柔性直流电网故障定位方法及系统

技术领域

本发明涉及直流电网故障定位技术领域，尤其涉及一种多端柔性直流电网故障定位方法及系统。

背景技术

随着电力电子技术的飞速发展，柔性直流输电技术在近十年得到了迅猛发展。与传统高压直流输电相比，柔性直流输电具有有功和无功独立控制、潮流翻转无需改变电压极性、可以对无源系统供电等优点。

目前，国内已有多个建成并投运的柔性直流工程，例如南澳工程、上海南汇示范工程、舟山工程、厦门工程等。这些工程包括点对点和多端柔性直流输电工程，并没有形成直流电网。张北柔性直流示范工程将构建我国首个柔性直流电网，目前尚在筹建阶段。与多端柔直输电工程相比，柔直电网最大的优势是各换流站间都有多条输电线路，存在网格结构和线路冗余，具有更高的供电可靠性并能显著减少换流站的数量，降低传输损耗，经济意义巨大。但是，由于柔直电网多采用架空线输电，输电线路长，故障率高，且柔直电网中任意一条线路发生故障，所有直流线路的电气量均受到不同程度的影响。因此，为仅隔离故障极线路，减少损失，必须快速准确的选择故障线路。此外，由于输电线路跨越距离较大，且经过的地形复杂多样，人工巡线难以发现输电线路上的故障点，造成故障后巡线难度较大，巡线过程极为艰苦，且需要耗费大量的时间和财力，导致故障恢复时间大大延长。为了减少巡线过程的工作量，节约人力、物力，缩短故障恢复时间，提高供电的可靠性，迫切需要在线路发生故障时快速准确定位故障点。因此，研究适用于多端柔性直流电网的故障定位方法具有重要的工程价值。

目前，高压交流电网的故障定位方法相对成熟，主要包括阻抗法和行波法两大类。此两类方法都是基于点对点的输电线路，阻抗定位法中的阻抗测量值含有幅值和相位信息，而行波定位法中的电流行波在区内外故障时有显著的极性差异。但是，直流电网的直流特性导致无法直接采用阻抗法定位故障点；此外，直流电网的拓扑呈网格状或环状，具有低阻抗的特征，任意位置的直流线路故障，在其他直流线路上都能瞬间感受到电流行波，而且正常线路两端的电流行波极性也可能相同，导致了交流电网中的行波定位方法也无法直接应用到直流电网中。因此，亟需研究适用于多端柔性直流电网的精确故障定位方法。

针对柔性直流输电线路，现有技术提出的基于分布参数模型的故障定位方法，对于双端柔性直流输电系统具有很好的适用性，故障定位精度较高，但是其很难扩展到多端柔直系统，特别是具有网格结构的柔直电网。

现有技术提出了基于行波固有频率的故障定位方法，该方法虽然避免了识别行波波头，但是存在测量端等效阻抗难以准确获取以及多端系统故障支路定位困难的问题。

现有技术提出了基于参数识别原理的单端故障定位方法，但是该方法仅适用于输电线路两端并联有大电容的情况。

现有技术提出一种将小波变换与人工神经网络算法相结合的故障定位算法，该方法训练神经网络需要设置大量的参数，且需要较长时间的学习才能达到一定的定位精度。

上述方法均针对点对点的直流输电线路，目前几乎没有多端柔性直流电网故障定位方法的文献报道。

发明内容

本发明的目的就是解决上述问题，提供了一种基于小波变换的多端柔性直流电网精确故障定位方法及系统，该方法及系统能够快速有效的实现故障定位，并且故障类型、过渡电阻以及故障位置等因素对定位结果几乎没有影响。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案，包括：

本发明公开了一种多端柔性直流电网故障定位方法，包括以下步骤：

(1)实时采集直流输电线路两端正、负极电流行波信号，并对采集到的信号进行滤波处理；

(2)提取故障后直流线路两端正、负极电流行波数据，对其进行小波变换，计算小波变换模极大值；

(3)进行小波变换模极大值数据有效性检验，记录首个满足数据有效性条件的小波变换模极大值的大小、符号以及到达时刻；

(4)根据直流输电线路一端的正极与负极电流行波的小波变换模极大值，建立故障极识别判据，进行基于电流行波小波变换模极大值大小差异的故障极识别；

(5)将线路本端识别的故障极线路小波变换模极大值的符号信息、采样时刻通过通信信道传送给线路对端，同时接收线路对端发送的小波变换模极大值的符号信息、采样时刻信息；

(6)建立故障线路识别判据，利用接收到的线路对端小波变换模极大值符号信息，进行基于双端电流行波小波变换模极大值符号差异的故障线路识别；

(7)若识别为故障线路，则根据故障线路两端的故障极小波变换模极大值的采样时刻，代入行波双端测距公式，求解出故障位置。

进一步地，所述步骤(3)中进行小波变换模极大值数据有效性检验的具体方法为：

设定整定值M_set，取小波变换模极大值大于所述整定值的数据为有效数据；

其中，整定值M_set根据非故障条件下小波变换模极大值所能取到的最大值确定。

进一步地，所述步骤(4)中建立的故障极识别判据具体为：

定义双极线路一端正极与负极电流行波的小波变换模极大值的比值的绝对值为λ_i；设定可靠系数k(0<k<1)；

若λ_i＞1+k，则判断正极发生故障；

若λ_i＜1-k，则判断负极发生故障；

若1-k＜λ_i＜1+k，则判断为极-极故障。

进一步地，所述步骤(6)中建立的故障线路识别判据具体为：

条件一：线路ij上位于i端的正极小波变换模极大值大于零；并且，线路ij上位于j端的正极小波变换模极大值大于零；

条件二：线路ij上位于i端的负极小波变换模极大值小于零；并且，线路ij上位于j端的正极小波变换模极大值小于零；

当正极线路发生接地故障，并且故障线路识别判据满足条件一，则判定线路ij为故障线路，否则判定为非故障线路；

当负极线路发生接地故障，并且故障线路识别判据满足条件二，则判定线路ij为故障线路，否则判定为非故障线路；

对于双极短路故障，并且故障线路识别判据满足条件一和/或者条件二，则判定线路ij为故障线路，否则判定为非故障线路。

进一步地，所述步骤(7)中，行波双端测距公式为：

式中，v为行波速度，Δt(Δt＝t₂-t₁)为初始行波到达线路两端的时间差；l为输电线路全长，l₁为故障点距离线路一端的距离。

本发明进一步公开了一种多端柔性直流电网故障定位系统，包括：

用于实时采集直流输电线路两端正、负极电流行波信号的装置；

用于对采集到的信号进行滤波处理的装置；

用于提取故障后直流线路两端正、负极电流行波数据的装置；

用于对提取到的数据进行小波变换，计算小波变换模极大值的装置；

用于进行小波变换模极大值数据有效性检验的装置；所述装置记录首个满足数据有效性条件的小波变换模极大值的大小、符号以及到达时刻；

用于根据直流输电线路一端的正极与负极电流行波的小波变换模极大值，建立故障极识别判据，进行基于电流行波小波变换模极大值大小差异的故障极识别的装置；

用于将线路本端识别的故障极线路小波变换模极大值的符号信息、采样时刻通过通信信道传送给线路对端，同时接收线路对端发送的小波变换模极大值的符号信息、采样时刻信息的装置；

用于建立故障线路识别判据，利用接收到的线路对端小波变换模极大值符号信息，进行基于双端电流行波小波变换模极大值符号差异的故障线路识别的装置；

用于求解出故障位置的装置。

本发明有益效果：

(1)在各种故障条件下，故障极识别判据均能准确识别故障极，且留有较大的裕度。

(2)利用故障极线路两端初始电流行波小波变换模极大值的正负识别故障线路，具有绝对的选择性，且能够适用于多端柔性直流电网。

(3)双端行波测距原理利用故障线路故障极初始电流行波到达线路两端的时间差计算故障距离，基本不受过渡电阻、故障距离、故障位置等因素的影响，计算结果准确，误差不超过1％。

(4)故障定位方法原理简单、清楚，识别准确，易于工程实现，具有较高的实用价值。

附图说明

图1为双端MMC柔性直流系统；

图2(a)为直流线路正极接地区内故障附加网络；

图2(b)为直流线路正极接地区外故障附加网络；

图3为三端柔直电网故障附加网络；

图4为线路耦合作用示意图；

图5为双端MMC系统故障暂态行波；

图6故障定位流程图；

图7张北柔性直流电网模型；

图8(a)为线路L₁₂(P)两端电流行波仿真波形；

图8(b)为线路L₁₂(P)两端小波变换模极大值仿真波形；

图9(a)为线路L₂₄(P)两端电流行波仿真波形；

图9(b)为线路L₂₄(P)两端小波变换模极大值仿真波形；

图10(a)为线路L₁₃(P)两端电流行波仿真波形；

图10(b)为线路L₁₃(P)两端小波变换模极大值仿真波形；

图11(a)为线路L₃₄(P)两端电流行波仿真波形；

图11(b)为线路L₃₄(P)两端小波变换模极大值仿真波形。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明公开了一种多端柔性直流电网故障定位方法，如图6所示，包括以下步骤：

(1)各直流线路两侧实时采集正、负极电流行波信号，对其进行滤波处理；

(2)提取直流线路正、负极电流行波数据，进行小波变换后，计算小波变换模极大值；

(3)建立小波变换模极大值数据有效性检验判据，记录首个满足判据的小波变换模极大值的大小、符号、到达时刻，用于进行后续步骤；

(4)建立故障极识别判据，进行基于电流行波小波变换模极大值大小差异的故障极识别；

(5)线路本端将步骤(4)中识别的故障极线路小波变换模极大值的符号、采样时刻通过通信信道传送给线路对端并接收对端传送至本端的小波变换模极大值符号、采样时刻信息；

(6)建立故障线路识别判据，利用步骤(5)中得到的线路对端小波变换模极大值符号信息，进行基于双端电流行波小波变换模极大值符号差异的故障线路识别；

(7)将故障线路两端检测到的故障极小波变换模极大值到达时刻代入行波双端测距公式，求解出精确的故障位置。

其中，步骤(4)中，基于直流线路故障极与健全极电流行波小波变换模极大值大小差异的故障极识别原理为：

首先分析多端柔性直流电网中发生故障后，故障极线路与非故障极线路电流行波特征。

由于多端柔性直流电网采用双极运行方式，因此当某条直流线路发生单极故障时，故障极的突变信号会耦合到健全极，健全极的电压、电流等电气量也会在同一时刻发生突变。但是，由于故障极线路的突变信号是由于发生故障产生的，而健全极线路的突变信号是由于耦合作用产生，因此健全极突变信号的变化强度相对于故障极要小得多，健全极线路的初始电流行波幅值要明显小于故障极，如图4所示。对于双极短路故障，此时正极线路与负极线路检测到的初始电流行波均由短路故障产生，其幅值在理论上应该相等。

由以上分析可知，故障极可以通过故障极与健全极的初始电流行波幅值差异识别。由小波分析理论可知，小波变换模极大值反映信号变化的强度，电流行波本质上为突变信号，因此可以用小波变换模极大值的大小近似表征电流行波的幅值，定义双极线路同侧测得的正极与负极电流行波的小波变换模极大值M_ij(P)与M_ij(N)的比值的绝对值为：

则故障极的识别判据如下：

λ_i＞1+k，此时判断正极发生故障；

λ_i＜1-k，此时判断负极发生故障；

1-k＜λ_i＜1+k，此时判断为极-极故障；

其中，k(0<k<1)为判据的可靠系数。

步骤(6)中，基于直流线路初始电流行波小波变换模极大值正负的故障线路识别原理为：

首先以两端柔性直流输电系统为例分析直流线路区内、外故障行波极性特征。

以图1所示双端MMC柔性直流输电系统为例，假设该柔直系统电压等级为±U_N，MN为被研究线路，f₁和f₂分别表示线路MN发生区内、区外故障。为便于分析，规定正、负极线路电流正方向为母线指向线路。

由行波理论可知，当直流线路发生短路故障时，相当于在故障点叠加一个与故障前一瞬间幅值相等、方向相反的附加电压，在该电压的作用下直流线路将产生故障行波，并由故障点沿线路向两侧传播。对于f₁和f₂处故障，其故障附加网络分别如图2(a)和图2(b)所示。

图中，U_N表示附加电源，I_MN(P)、I_NM(P)表示区段MN正极线路两端电流行波，Z_MN表示线路MN的等效阻抗，Z_S1、Z_S2表示母线M、N各自背后的等效阻抗，R_f表示过渡电阻。

对于图1中f₁处的正极接地故障，此时线路MN为故障线路，图2(a)为正极线路故障附加网络示意图。假设故障前一瞬间系统处于正常运行状态，由叠加原理可知，正极线路接地故障相当于在故障点叠加一个幅值为-U_N的附加电压源。

由图2(a)可知，当线路MN发生正极接地故障时，MN正极线路两端检测到的初始电流行波极性相同。

当在f₂处发生正极接地故障，此时线路MN为非故障线路。由图2(b)可知，MN正极线路两端的初始电流行波极性相反。

类似分析可知，当直流线路内部发生负极接地故障时，负极线路故障点处附加电压的极性为正，与正极故障时的极性相反，因此负极线路两端初始电流行波的极性也相同。

当直流线路发生极间短路故障时，正极线路故障点处附加电压极性为负，与线路发生正极接地故障附加电压极性相同；负极线路故障点处附加电压极性为正，与线路发生负极接地故障附加电压极性相同。因此，当直流线路发生极间短路故障时，正极线路和负极线路的行波极性特征与各自发生单极接地故障时相同。

综合以上分析，可得结论如下：

对于双端柔直系统，发生故障后故障区段故障极线路两端电流行波极性相同，非故障区段故障极线路两端电流行波极性相反。

前文仅分析了双端柔直系统区内外故障时电流行波极性特征，但是对于多端柔直电网，由于存在环网结构，因此可能存在非故障区段故障极线路两端电流行波极性相同的情况。不失一般性，以图3所示三端柔直电网为例进行分析。

图3所示为三端单极柔直电网发生接地故障时的附加网络以及初始电流行波传播示意图，该柔直电网电压等级为+U_N，各线路长度如图中所示，假设各线路结构相同，行波传播速度不变。故障位置为线路MN的中点，图中U_N为附加电压源，I_ij(P)为各区段正极线路初始电流行波，Z_ij表示各极线路等效阻抗，Z_Sk表示换流站等效阻抗，R_f表示过渡电阻，规定电流正方向为由母线指向线路。

当故障发生后，故障行波W₁、W₂由故障点向线路两侧传播，各线路首次检测到的故障行波传播的路径为故障点到线路端部之间最短的路径。由图3中各线路长度可知，该直流环网的线路长度为500km，考虑到各线路行波传播速度相同，由故障点产生的向线路两端传播的故障行波将沿不同的传播方向各自传播250km后汇合于图中所示O点。电流行波W₁的传播路径为故障点-线路MF-直流母线M-线路MO，电流行波W₂的传播路径为故障点-线路NF-直流母线N-线路NP-直流母线P-线路PO。根据规定的电流正方向，可知线路MN与线路MP两端初始电流行波极性均相同，线路NP两端初始电流行波极性相反。可以看出，在直流环网中，仅仅依靠判断线路两端行波极性是否相同已经不能准确识别故障线路，因此需要引入附加判据。

由图3可知，故障线路MN与非故障线路MP两端初始电流行波的极性虽然都相同，但是线路MN两端的行波极性均为正，而线路MP两端的行波极性均为负，因此，得出如下结论：

1)当直流线路发生正极短路或者双极故障时，故障区段的正极线路两端初始电流行波均为正极性；非故障区段的正极线路两端初始电流行波极性相反或者同为负极性。

2)当直流线路发生负极短路或者双极故障时，故障区段的负极线路两端初始电流行波均为负极性；非故障区段负极线路两端初始电流行波极性相反或者同为正极性。

而利用小波变换可以提取故障电流行波的极性信息，因此故障后初始电流行波的极性可以由两个信号的小波变换模极大值的正负进行识别，从而实现故障线路的判别。

步骤(6)中，基于小波变换的双端行波测距原理为：

故障线路一旦确定，即可计算故障点位置。由行波理论可知，直流线路发生故障后，初始故障行波由故障点向线路两侧传播，并在波阻抗不连续处发生折反射。由于直流输电线路为均匀参数，因此行波在直流输电线路上的传播速度恒定不变，波速度由线路参数决定。

图5所示为一双端MMC系统示意图，输电线路全长为l km；故障点位于x处，距离M端为l₁km，距离N端为l₂km；过渡电阻为R_f，初始故障行波首次到达M端的时刻为t₁，首次到达N端的时刻为t₂。设波速度为v，利用初始故障行波首次到达输电线路两端定位装置的时间差Δt(Δt＝t₂-t₁)可以进行故障测距，测距公式为

由信号的奇异性检测理论可知，直流输电线路两端检测到的行波信号小波变换模极大值的采样时刻对应着信号的突变点位置。因此，初始行波波头的到达时刻可以由小波变换模极大值的采样时刻表征。

所述步骤(4)-(7)中，系统两侧定位装置安装处对于故障极、故障线路的识别以及精确故障位置的确定流程为：

由于故障线路识别判据需要故障极线路初始电流行波极性，因此应首先识别故障极。

当故障极判定为正极时，若线路两端的首个满足有效性判据的小波变换模极大值均大于零，则判定该线路为故障线路，否则判定为非故障线路；当故障极判定为负极时，若线路两端的首个满足有效性判据的小波变换模极大值均小于零，则判定该线路为故障线路，否则判定为非故障线路。

故障线路与故障极确定后，将故障线路两端检测到的故障极首个小波变换模极大值的采样时刻的差值代入双端行波测距公式，求解精确的故障位置。

综上所述，故障发生后应首先识别故障极，然后识别故障线路，最后计算出故障的准确位置。

本发明公开了一种多端柔性直流电网故障定位系统，包括：

用于实时采集直流输电线路两端正、负极电流行波信号的装置；

用于对采集到的信号进行滤波处理的装置；

用于提取故障后直流线路两端正、负极电流行波数据的装置；

用于对提取到的数据进行小波变换，计算小波变换模极大值的装置；

用于进行小波变换模极大值数据有效性检验的装置；所述装置记录首个满足数据有效性条件的小波变换模极大值的大小、符号以及到达时刻；

用于根据直流输电线路一端的正极与负极电流行波的小波变换模极大值，建立故障极识别判据，进行基于电流行波小波变换模极大值大小差异的故障极识别的装置；

用于将线路本端识别的故障极线路小波变换模极大值的符号信息、采样时刻通过通信信道传送给线路对端，同时接收线路对端发送的小波变换模极大值的符号信息、采样时刻信息的装置；

用于建立故障线路识别判据，利用接收到的线路对端小波变换模极大值符号信息，进行基于双端电流行波小波变换模极大值符号差异的故障线路识别的装置；

用于求解出故障位置的装置。

利用PSCAD构建直流输电系统仿真模型，对所提方法进行仿真验证：

1)建立模型

为验证所提故障定位方法的有效性，本发明依托张北柔性直流电网工程，根据设计参数在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建了±500kV四端MMC柔性直流电网仿真模型，如图7所示。

D₁₂、D₂₁、D₁₃、D₃₁、D₂₄、D₄₂、D₃₄、D₄₃为安装于各线路出口处的定位装置，采集电流行波信号，采样率为100kHz，定位装置门槛值M_set取0.005，k取0.5。直流输电线路采用架空线依频模型，各线路长度均标示于图中，根据线路参数计算得行波波速为2.8425×10⁸m/s。

2)典型故障仿真

a、金属性接地故障。在区段L₁₂(康保-丰宁段)距离康保站68.1km(相当于线路全长的30％)处设置正极金属性接地故障，故障开始时刻为0ms，图8(a)-图11(b)所示为各线路两端电流行波与小波变换模极大值波形。表1所示为故障电流行波小波变换的首个模极大值仿真数据，表2所示为故障定位仿真结果。

表1单极故障小波变换模极大值仿真结果

表2单极故障定位仿真结果

由图8(a)和图8(b)可知，线路L₁₂的正极线路两端电流行波均为正极性，小波变换首个模极大值均为正，与区内故障行波极性特征相符，判定为故障线路。

由图9(a)-图11(b)可知，距离故障点较近的区段L₁₃与L₂₄正极线路两端电流行波极性相反，小波变换首个模极大值一正一负，距离故障点较远的区段L₃₄正极线路两端电流行波极性虽然相同，但是均为负极性，与故障线路行波极性特征相反，与区外故障行波极性特征相符，判定为非故障线路。

表2为根据表1各线路小波变换模极大值对应时刻得出的故障定位结果，可以看出本发明所提定位算法可以准确选择故障极与故障线路。故障测距结果为68.02km，误差为0.08km，为线路全长的0.04％，具有很高的测距精度。

(2)极间短路故障。在L₁₂(康保-丰宁段)距离康保站68.1km处设置极间短路故障，过渡电阻为100Ω，表3所示为故障电流行波首个小波变换模极大值仿真结果，表4所示为故障定位仿真结果。

表3双极故障小波变换模极大值仿真结果

表4双极故障定位仿真结果

由表4仿真仿真结果可知，线路发生双极故障时，正极线路与负极线路信号突变强度大致相同，仅由正极线路两端小波变换模极大值便可准确确定故障线路。由测距结果可知，故障类型不会影响测距精度。

本发明分别对可能影响行波定位精度的各种因素进行仿真分析，考察不同过渡电阻以及不同故障位置对定位结果的影响。

(1)过渡电阻。在区段L₁₂(康保-丰宁段)距离康保站68.1km处设置负极接地故障，设置不同的过渡电阻检验定位判据的有效性，仿真结果如表5所示。

表5不同过渡电阻情况下故障定位仿真结果

过渡电阻/Ω	故障极	故障线路	测距结果/km	测距误差/km
					0	负极	L12	68.02	0.08
100	负极	L12	68.02	0.08
					300	负极	L12	68.02	0.08

由表4中数据可知，过渡电阻的变化不会影响故障极与故障线路判别结果，也不会影响故障测距的精度，表明该定位方法具有较强的耐受过渡电阻的能力。

(2)故障距离。为不失一般性，在L₁₂(康保-丰宁段)设置正极金属性接地故障，设置不同的故障距离检验定位判据的有效性，仿真结果如表5所示。

表5不同过渡电阻情况下故障定位仿真结果

故障距离/km	故障极	故障线路	测距结果/km	测距误差/km
					22.7	正极	L12	22.54	-0.16
45.4	正极	L12	45.16	-0.12
					68.1	正极	L12	68.02	-0.08
90.8	正极	L12	90.76	-0.04
					113.5	正极	L12	113.50	0.00
136.2	正极	L12	136.24	0.04
					158.9	正极	L12	158.98	0.08
181.6	正极	L12	181.72	0.12
					204.3	正极	L12	204.46	0.16

由表5仿真结果可知，对于不同位置处的故障，故障定位方法均能准确识别故障线路与故障极，且故障测距误差均较小，小于0.1％。仿真结果表明，故障测距误差在故障位置由线路两端向线路中点处逐渐降低，线路中点处测距误差为零，符合工程实际的要求。

由以上仿真结果可知，本发明所提故障定位方法基本不受故障类型、过渡电阻以及故障距离的影响，具有较高的可靠性。

本发明利用柔性直流电网中故障极与健全极电流行波幅值特征以及故障线路与非故障线路电流行波极性特征，先对各定位装置检测到的正、负极初始电流行波进行小波变换，计算小波变换模极大值，通过比较故障极与非故障极小波变换模极大值的大小关系识别故障极，通过比较直流故障极线路两端小波变换模极大值的正负进行故障线路的识别，最后将初始电流行波到达线路两端的时间差代入双端行波测距公式解出精确故障位置。仿真分析表明，在各种故障条件下，本发明均能正确识别故障极、故障线路，并能精确计算故障位置，灵敏度高，可靠性强。另外，该发明仅需本端定位装置与对端传递小波变换模极大值的符号、采样时刻信息，对通信要求不高。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种多端柔性直流电网故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)实时采集直流输电线路两端正、负极电流行波信号，并对采集到的信号进行滤波处理；

(2)提取故障后直流线路两端正、负极电流行波数据，对其进行小波变换，计算小波变换模极大值；

(3)进行小波变换模极大值数据有效性检验，记录首个满足数据有效性条件的小波变换模极大值的大小、符号以及到达时刻；

(4)根据直流输电线路一端的正极与负极电流行波的小波变换模极大值，建立故障极识别判据，进行基于电流行波小波变换模极大值大小差异的故障极识别；

(5)将线路本端识别的故障极线路小波变换模极大值的符号信息、采样时刻通过通信信道传送给线路对端，同时接收线路对端发送的小波变换模极大值的符号信息、采样时刻信息；

(6)建立故障线路识别判据，利用接收到的线路对端小波变换模极大值符号信息，进行基于双端电流行波小波变换模极大值符号差异的故障线路识别；

(7)若识别为故障线路，则根据故障线路两端的故障极小波变换模极大值的采样时刻，代入行波双端测距公式，求解出故障位置。

2.如权利要求1所述的一种多端柔性直流电网故障定位方法，其特征在于，所述步骤(3)中进行小波变换模极大值数据有效性检验的具体方法为：

设定整定值M_set，取小波变换模极大值大于所述整定值的数据为有效数据；

其中，整定值M_set根据非故障条件下小波变换模极大值所能取到的最大值确定。

3.如权利要求1所述的一种多端柔性直流电网故障定位方法，其特征在于，所述步骤(4)中建立的故障极识别判据具体为：

定义双极线路一端正极与负极电流行波的小波变换模极大值的比值的绝对值为λ_i；设定可靠系数k(0<k<1)；

若λ_i＞1+k，则判断正极发生故障；

若λ_i＜1-k，则判断负极发生故障；

若1-k＜λ_i＜1+k，则判断为极-极故障。

4.如权利要求1所述的一种多端柔性直流电网故障定位方法，其特征在于，所述步骤(6)中建立的故障线路识别判据具体为：

条件一：线路ij上位于i端的正极小波变换模极大值大于零；并且，线路ij上位于j端的正极小波变换模极大值大于零；

条件二：线路ij上位于i端的负极小波变换模极大值小于零；并且，线路ij上位于j端的正极小波变换模极大值小于零；

当正极线路发生接地故障，并且故障线路识别判据满足条件一，则判定线路ij为故障线路，否则判定为非故障线路；

当负极线路发生接地故障，并且故障线路识别判据满足条件二，则判定线路ij为故障线路，否则判定为非故障线路；

对于双极短路故障，并且故障线路识别判据满足条件一和/或者条件二，则判定线路ij为故障线路，否则判定为非故障线路。

5.如权利要求1所述的一种多端柔性直流电网故障定位方法，其特征在于，所述步骤(7)中，行波双端测距公式为：

<mrow> <msub> <mi>l</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>l</mi> <mo>-</mo> <mi>v</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>t</mi> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> </mrow>

式中，v为行波速度，Δt(Δt＝t₂-t₁)为初始行波到达线路两端的时间差；l为输电线路全长，l₁为故障点距离线路一端的距离。

6.一种多端柔性直流电网故障定位系统，其特征在于，包括：

用于实时采集直流输电线路两端正、负极电流行波信号的装置；

用于对采集到的信号进行滤波处理的装置；

用于提取故障后直流线路两端正、负极电流行波数据的装置；

用于对提取到的数据进行小波变换，计算小波变换模极大值的装置；

用于进行小波变换模极大值数据有效性检验的装置；所述装置记录首个满足数据有效性条件的小波变换模极大值的大小、符号以及到达时刻；

用于根据直流输电线路一端的正极与负极电流行波的小波变换模极大值，建立故障极识别判据，进行基于电流行波小波变换模极大值大小差异的故障极识别的装置；

用于将线路本端识别的故障极线路小波变换模极大值的符号信息、采样时刻通过通信信道传送给线路对端，同时接收线路对端发送的小波变换模极大值的符号信息、采样时刻信息的装置；

用于建立故障线路识别判据，利用接收到的线路对端小波变换模极大值符号信息，进行基于双端电流行波小波变换模极大值符号差异的故障线路识别的装置；

用于求解出故障位置的装置。