CN110058119A - 一种利用衰减非周期分量的故障选极方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用衰减非周期分量的故障选极方法，属于直流输电线路故障选极领域。首先读取由量测端的高速采集装置获取的正负两极线路的量测端电流；其次对所获取的电流采用小波分解进行检测和标定，得到衰减非周期分量，进而算得其能量，然后比较两极线路量测端电流的衰减非周期分量的能量的大小，衰减非周期分量的能量大者为故障极，如果正负两极所求得的衰减非周期分量的能量相等，则为两极线路故障。本发明通过提取故障后短时窗内的衰减非周期分量，两极线路衰减非周期分量的差异明显，有利于可靠选极。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用衰减非周期分量的故障选极方法，属于直流输电线路故障选极领域。
背景技术
高压直流输电以其输送容量大、线路造价低、控制性能好等优点，在远距离、大功率输电中占有重要地位。由于高压直流输电系统的输送距离远，故障后暂态谐波含量丰富，使得输电线路极间耦合作用显著，当高压直流输电线路单极非正常运行(单极重启或接地故障)时，会在健全极线路中产生感应电气量，造成健全极线路保护误动作，因此可靠地选极显得尤为重要。以往我们选极都是利用对特高压直流双极输电线路耦合特性及其影响因素进行了仿真分析，然后提出了利用双极电压比值的方法来进行选极，但对于本极轻微故障还是另一极严重故障的区分度不足，对识别造成很大的干扰。因此，提出了一种利用衰减非周期分量的故障选极方法。
正负两极直流输电线路，一极正常运行，另一极发生接地短路故障，在故障极上将产生非周期分量和周期分量。由于两极长线路之间电磁耦合的存在，在非故障极线路上同样也有相应的非周期分量和周期分量存在，但在故障极线路上，衰减非周期分量明显大于非故障极线路的，借此，可以构建新型的故障选极算法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用衰减非周期分量的故障选极方法，用于解决上述问题。
本发明的技术方案是：一种利用衰减非周期分量的故障选极方法，首先读取由量测端的高速采集装置获取的正负两极线路的量测端电流；其次对所获取的电流采用小波分解进行检测和标定，得到衰减非周期分量，进而算得其能量，然后比较两极线路量测端电流的衰减非周期分量的能量的大小，衰减非周期分量的能量大者为故障极，如果正负两极所求得的衰减非周期分量的能量相等，则为两极线路故障。
具体步骤为：
第一步、读取由量测端的高速采集装置获取的正负两极线路的量测端电流；
第二步、选取db4作为分解基本小波，对所获取的电流进行小波分解；
第三步、由于衰减非周期分量处于低频段，故提取0～19.53Hz频段的衰减直流分量；
第四步、求衰减直流分量能量，其公式为：
式(1)中，E为衰减直流分量的能量，N为衰减直流分量的数据长度，vk为衰减直流分量数据中第k个数据；
第五步、比较两极线路量测端电流的衰减非周期分量的能量的大小，衰减非周期分量的能量大者为故障极，如果正负两极所求得的衰减非周期分量的能量相等，则为两极线路故障。
本发明中采样率为10KHz。
本发明的原理是：
由量测端的高速采集装置获取的两极线路的量测端电流，并对其进行小波分解，通过比较衰减非周期分量的能量的大小来辨别出故障回线。
当输电线路一极或双极发生故障时，根据故障电流的特点，利用衰减非周期分量来选极比用双极电压比值更加可靠、快速，后者保护动作逻辑复杂，并且对于本极轻微故障还是另一极严重故障的区分度不足，对识别造成很大的干扰。而利用衰减非周期分量时，当一极或两极线路发生故障，在故障极上将产生非周期分量和周期分量。由于两极长线路之间电磁耦合的存在，因此在非故障极线路上同样也有相应的非周期分量和周期分量存在，但在故障极线路上，衰减非周期分量明显大于非故障极线路的。这样故障极就很容易且快速地被识别出来。
本发明的有益效果是：
(1)通过提取故障后短时窗内的衰减非周期分量，两极线路衰减非周期分量的差异明显，有利于可靠选极。
(2)求取衰减直流分量算法简单，整体逻辑结构简单。
附图说明
图1是本发明高压直流输电线路仿真模型图；
图2是本发明实施例1中M端正极电流波形图；
图3是本发明实施例1中M端负极电流波形图；
图4是本发明实施例1中正极衰减直流分量波形图；
图5是本发明实施例1中负极衰减直流分量波形图；
图6是本发明实施例2中M端正极电流波形图；
图7是本发明实施例2中M端负极电流波形图；
图8是本发明实施例2中正极衰减直流分量波形图；
图9是本发明实施例2中负极衰减直流分量波形图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1：某1100kV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3300km。故障位置：正极线路距M端100km发生故障。采样频率为10kHz。
(1)根据说明书中的第一步得到量测端的故障电流波形和数据，波形如图2和图3所示。
(2)根据说明书中的第二步到第三步可以得到衰减直流分量，波形如图4和图5所示。
(3)根据说明书的第四步的衰减直流分量能量的计算公式得到两极线路量测端电流的衰减非周期分量的能量E+和E-，如表1所示。
(4)根据说明书中的第五步可以判断出该故障为正极故障，如表1所示。
表1
实施例2：某1100kV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3300km。故障位置：负极线路距N端750km发生故障。采样频率为10kHz。
(1)根据说明书中的第一步得到量测端的故障电流波形和数据，波形如图6和图7所示。
(2)根据说明书中的第二步到第三步可以得到衰减直流分量，如波形图8和图9所示。
(3)根据说明书的第四步的衰减直流分量能量的计算公式得到两极线路量测端电流的衰减非周期分量的能量E+和E-，如表2所示。
(4)根据说明书中的第五步可以判断出该故障为负极故障，如表2所示。
表2
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (2)
1.一种利用衰减非周期分量的故障选极方法，其特征在于：首先读取由量测端的高速采集装置获取的正负两极线路的量测端电流；其次对所获取的电流采用小波分解进行检测和标定，得到衰减非周期分量，进而算得其能量，然后比较两极线路量测端电流的衰减非周期分量的能量的大小，衰减非周期分量的能量大者为故障极，如果正负两极所求得的衰减非周期分量的能量相等，则为两极线路故障。
2.根据权利要求1所述的利用衰减非周期分量的故障选极方法，其特征在于具体步骤为：
第一步、读取由量测端的高速采集装置获取的正负两极线路的量测端电流；
第二步、选取db4作为分解基本小波，对所获取的电流进行小波分解；
第三步、由于衰减非周期分量处于低频段，故提取0～19.53Hz频段的衰减直流分量；
第四步、求衰减直流分量能量，其公式为：
式(1)中，E为衰减直流分量的能量，N为衰减直流分量的数据长度，vk为衰减直流分量数据中第k个数据；
第五步、比较两极线路量测端电流的衰减非周期分量的能量的大小，衰减非周期分量的能量大者为故障极，如果正负两极所求得的衰减非周期分量的能量相等，则为两极线路故障。
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