CN110954786A - 基于hht的混合多端直流输电线路行波测距方法 - Google Patents

基于hht的混合多端直流输电线路行波测距方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110954786A
CN110954786A CN201911356762.4A CN201911356762A CN110954786A CN 110954786 A CN110954786 A CN 110954786A CN 201911356762 A CN201911356762 A CN 201911356762A CN 110954786 A CN110954786 A CN 110954786A
Authority
CN
China
Prior art keywords
traveling wave
fault
converter station
voltage traveling
amplitude
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911356762.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110954786B (zh
Inventor
王栋
侯梦倩
刘喜梅
于飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao University of Science and Technology
Original Assignee
Qingdao University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao University of Science and Technology filed Critical Qingdao University of Science and Technology
Priority to CN201911356762.4A priority Critical patent/CN110954786B/zh
Publication of CN110954786A publication Critical patent/CN110954786A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110954786B publication Critical patent/CN110954786B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/085—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution lines, e.g. overhead
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/088—Aspects of digital computing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
    • Y04S10/52—Outage or fault management, e.g. fault detection or location

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Locating Faults (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于HHT的混合多端直流输电线路行波测距方法，包括：分别获取位于整流侧的LCC‑HVDC端和位于逆变侧的多个MMC‑HVDC端的电压行波信号，基于HHT处理所述电压行波信号，获得各端的幅‑频电压行波；基于每端的所述幅‑频电压行波，获取各端初始行波波头的抵达时刻；基于各端的初始行波波头的抵达时刻，获取故障区间识别矩阵；基于所述故障区间识别矩阵，识别故障所在区间；基于识别出的故障所在区间，获取故障位置测量矩阵；基于所述故障位置测量矩阵，获取故障与所在区间内的换流站之间的距离。本发明适用于混合多端直流输电系统的行波测距，且测距精度高。

Description

基于HHT的混合多端直流输电线路行波测距方法
技术领域
本发明属于电力技术领域，具体地说，涉及电力系统的行波故障测距方法，更具体地说，是涉及一种基于HHT(希尔伯特-黄变换)的混合多端直流输电线路行波测距方法。
背景技术
现有基于线电流换相原理的高压直流输电系统LCC-HVDC(line commutatedconverter based HVDC)输电距离长、输电容量大、输电效率高。然而，LCC-HVDC逆变站易出现换相失败，进而导致输电可靠性问题。基于模块化多电平原理的柔性高压直流输电系统MMC-HVDC(modular multilevel converter based HVDC)没有换相失败风险，且可实现一定的潮流控制。但是，MMC-HVDC系统输电容量较小，建设成本较高。因此，整流侧采取LCC-HVDC原理、逆变侧采取MMC-HVDC原理的LCC-MMC-HVDC混合直流输电系统可同时具有传统高压直流输电系统和柔性直流输电系统的优点，因而得到了广泛应用。而为了获取更高的传输容量，逆变侧多采取多端拓扑结构(multi terminal direct current，MTDC)，从而构成LCC-MMC-MTDC混合多端直流输电系统。
基于线路行波的故障测距方法因其较高的定位精度，在传统的输电线路中应用较多，但是传统的行波故障测距方法主要针对双端系统，难以适用于LCC-MMC-MTDC混合多端直流输电系统。此外，LCC-HVDC换流站与MMC-HVDC换流站的特殊结构，不利于获取行波信号，进一步加大了LCC-MMC-MTDC混合多端直流输电系统基于行波的故障测距。因此，有必要研究新型的、适用于混合多端直流输电系统的行波故障测距方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测距精度高、适用于混合多端直流输电系统的基于C-EVT的混合多端直流输电线路行波测距方法。
为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：
一种基于HHT的混合多端直流输电线路行波测距方法，包括：
分别获取位于整流侧的LCC-HVDC端和位于逆变侧的多个MMC-HVDC端的电压行波信号，基于HHT处理所述电压行波信号，获得各端的幅-频电压行波；
基于每端的所述幅-频电压行波，获取各端初始行波波头的抵达时刻；
基于各端的初始行波波头的抵达时刻，获取故障区间识别矩阵；
基于所述故障区间识别矩阵，识别故障所在区间；
基于识别出的故障所在区间，获取故障位置测量矩阵；
基于所述故障位置测量矩阵，获取故障与所在区间内的换流站之间的距离。
如上所述的方法，所述分别获取位于整流侧的LCC-HVDC端和位于逆变侧的多个MMC-HVDC端的电压行波信号，基于HHT处理所述电压行波信号，获得各端的幅-频电压行波，具体包括对每端执行下述处理：
a.获取1模电压行波信号ui(k)：
Figure BDA0002336130810000021
b.获取1模电压行波信号的上、下包络线均值
Figure BDA0002336130810000022
Figure BDA0002336130810000023
c.定义1模电压行波信号ui(k)与上、下包络线均值
Figure BDA0002336130810000024
之差为
Figure BDA0002336130810000025
Figure BDA0002336130810000026
d.获取
Figure BDA0002336130810000027
的上、下包络线均值
Figure BDA0002336130810000028
Figure BDA0002336130810000029
e.定义
Figure BDA00023361308100000210
与其上、下包络线均值
Figure BDA00023361308100000211
之差为
Figure BDA00023361308100000212
Figure BDA00023361308100000213
f.确定是否满足第一条件：
Figure BDA0002336130810000031
若不满足所述第一条件，返回步骤d，继续执行步骤d、e、f，直至满足所述第一条件；
若满足所述第一条件，定义参数xi(k)：
Figure BDA0002336130810000032
确定极坐标系下的幅值Ai(k)、相位θi(k)及采样点k处的瞬时频率fi(k)：
Figure BDA0002336130810000033
确定幅-频电压行波的瞬时值Vf,i(k)：Vf，i(k)＝Ai(k)fi(k)；
其中，i为换流站序号，i＝1,2,…,N，N为混合多端直流输电系统的换流站总数；k为采样点序号；ui(k)为第i端换流站的1模电压行波信号；第ui,+(k)和ui,-(k)分别为第i端换流站的正极电压行波信号和负极电压行波信号；
Figure BDA0002336130810000034
为第i端换流站的1模电压行波信号的上、下包络线均值；ui,t(k)和ui,b(k)分别为第i端换流站的1模电压行波信号ui(k)的上包络线和下包络线；
Figure BDA0002336130810000035
为第i端换流站的
Figure BDA0002336130810000036
的上、下包络线均值；
Figure BDA0002336130810000037
和
Figure BDA0002336130810000038
分别为第i端换流站的
Figure BDA0002336130810000039
的上包络线和下包络线；n为循环次数，且n＞1；
Figure BDA00023361308100000310
分别为经过n次和(n-1)次循环后第i端换流站的经验模态参数计算值；ε为已知的门槛值；j为虚数单位；Reli(k)和Imai(k)分别为第i端换流站直角坐标系下的实部值和虚部值，且Reli(k)等于满足所述第一条件时的
Figure BDA00023361308100000311
Imai(k)等于满足所述第一条件时的
Figure BDA00023361308100000312
的柯西积分值；T为已知的采样步长；Ai(k)、θi(k)及fi(k)分别为第i端换流站极坐标系下的幅值、相位及采样点k处的瞬时频率；Vf,i(k)为第i端换流站在采样点k处的幅-频电压行波的瞬时值。
如上所述的方法，所述基于每端的所述幅-频电压行波，获取各端初始行波波头的抵达时刻，具体包括：
获取满足第二条件的最小k值kmin，所述第二条件为：
Figure BDA0002336130810000041
获取初始行波波头的抵达时刻ti：ti＝kminT；
其中，δ为采样数据窗内幅-频电压行波的峰值，通过遍历数据采样窗内所有采样点的幅值确定；ti为第i端换流站初始行波波头的抵达时刻。
如上所述的方法，所述基于各端的初始行波波头的抵达时刻，获取故障区间识别矩阵，具体包括：
基于各端的初始行波波头的抵达时刻，确定故障区间识别矩阵Δ：
Figure BDA0002336130810000042
其中，Δ1、Δ2、……、ΔN分别为故障区间识别矩阵第1、2、……、N行的值；v为行波在输电线路上的传播速度，为已知值；t1、t2、……、tN分别为第1、2、……、N端换流站初始行波波头的抵达时刻；D1、D2、……、DN分别为第1、2、……、N端换流站与混合多端直流输电线路上的星型连接点之间的距离，为已知值。
如上所述的方法，所述基于所述故障区间识别矩阵，识别故障所在区间，具体包括：
若满足第三条件的故障区间识别矩阵的行值为Δi，所述第三条件为：
Ai＜A1≈…≈Ai-1≈Ai+1≈…≈AN；
则确定故障所在区间为第i端换流站与所述星型连接点之间。
如上所述的方法，所述基于识别出的故障所在区间，获取故障位置测量矩阵；基于所述故障位置测量矩阵，获取故障与所在区间内的换流站之间的距离，具体包括：
确定故障位置测量矩阵Li：
Figure BDA0002336130810000051
确定故障与所在区间内的第i换流站之间的距离li：
Figure BDA0002336130810000052
其中，Li为故障所在区间为第i端换流站与所述星型连接点之间时的故障位置测量矩阵；Li，1、……、Li,(i-1)、Li,(i+1)、……、Li,(N-1)分别为Li中的第1、……、(i-1)、(i+1)、(N-1)行的值；y表示故障位置测量矩阵Li的行，y＝1,2,…,N-1。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
本发明利用HHT对混合多端直流输电线路中各端的电压行波信号进行处理，能够获得明显的行波突变，利于精确测量行波波头抵达换流站的时刻，进而提高故障区间的确定及故障距离的测定；基于HHT处理后的电压行波信号获取各端的幅-频电压行波，基于幅-频电压行波获取初始行波波头的抵达时刻，再基于初始行波波头的抵达时刻确定故障区间识别矩阵，能够利用故障区间识别矩阵精确地识别故障所在区间；基于识别出的故障所在区间确定故障位置测量矩阵，基于故障位置测量矩阵能够精确地获得故障距离，进而，提高了LCC-MMC-MTDC混合多端直流输电线路行波测距的精度及适用性。
结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明基于HHT的混合多端直流输电线路行波测距方法一个实施例的流程图；
图2是本发明中LCC-MMC-MTDC混合多端直流输电线路故障的典型拓扑结构；
图3是本发明中LCC-MMC-MTDC混合三端直流输电系统的仿真模型架构图；
图4是图3混合三端直流输电系统发生典型线路故障时的电压行波仿真波形图；其中，(a)为LCC-HVDC端正、负极电压行波波形；(b)为MMC-HVDC-I端正、负极电压行波波形；(c)为MMC-HVDC-II端正、负极电压行波波形；
图5是图4的1模电压行波仿真波形图；其中，(a)为LCC-HVDC端的1模电压行波波形；(b)为MMC-HVDC-I端的1模电压行波波形；(c)为MMC-HVDC-II端的1模电压行波波形；
图6是基于图1的方法获得的图4的幅-频电压行波仿真波形；其中，(a)为LCC-HVDC端的幅-频电压行波波形；(b)为MMC-HVDC-I端的幅-频电压行波波形；(c)为MMC-HVDC-II端的幅-频电压行波波形。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。
图1示出了本发明基于HHT的混合多端直流输电线路行波测距方法一个实施例的流程图，具体来说，是基于HHT实现对LCC-MMC-MTDC混合多端直流输电线路行波故障测距的方法的流程图。结合图2示出的LCC-MMC-MTDC混合多端直流输电线路故障的典型拓扑结构及图3所示的LCC-MMC-MTDC混合三端直流输电系统的仿真模型架构图，该实施例采用下述过程实现混合多端直流输电线路行波测距。
步骤11：分别获取位于整流侧的LCC-HVDC端和位于逆变侧的多个MMC-HVDC端的电压行波信号，基于HHT处理电压行波信号，获得各端的幅-频电压行波。
如图3的架构图所示，LCC-MMC-MTDC混合多端直流输电系统，整流侧为LCC-HVDC端，逆变侧包括有两个MMC-HVDC端，分别为MMC-HVDC-I端和MMC-HVDC-II端，每端均设置有行波测距装置。在其他一些实施例中，逆变侧的MMC-HVDC端不局限于为两个，还可以是更多个。每端的行波测距装置能够采集所在端的电压行波信号。
在一些优选实施例中，为解决正极线路和负极线路之间的电磁耦合问题，HHT所处理的电压行波信号并非从线路上直接采集的电压行波信号，而是基于线路上的正、负极电压行波信号获取1模电压行波信号，且优选是采用Karenbauer变换(凯伦贝乐变换)获取1模电压行波信号；然后，再基于HHT处理1模电压行波信号。
具体的，在该步骤中，基于HHT处理电压行波信号，获得各端的幅-频电压行波，具体包括对每端执行下述处理：
a.获取1模电压行波信号ui(k)：
Figure BDA0002336130810000071
然后，采用HHT对1模电压行波信号进行处理，获得幅-频电压行波，具体如下：
b.计算1模电压行波信号ui(k)的上包络线ui,t(k)和下包络线ui,b(k)，并获取上、下包络线均值
Figure BDA0002336130810000072
Figure BDA0002336130810000073
获取包络线的计算方法采用现有技术来实现。
c.定义1模电压行波信号ui(k)与上、下包络线均值
Figure BDA0002336130810000074
之差为
Figure BDA0002336130810000075
Figure BDA0002336130810000076
d.获取
Figure BDA0002336130810000081
的上、下包络线均值mi n(k)：
Figure BDA0002336130810000082
e.定义
Figure BDA0002336130810000083
与其上、下包络线均值
Figure BDA0002336130810000084
之差为hi n(k)：
Figure BDA0002336130810000085
f.确定是否满足第一条件：
Figure BDA0002336130810000086
若不满足所述第一条件，返回步骤d，继续执行步骤d、e、f，直至满足所述第一条件。也即，利用1模电压行波信号的上、下包络线确定出
Figure BDA0002336130810000087
作为初始值，然后，循环执行步骤d-f，直至确定出满足第一条件的
Figure BDA0002336130810000088
若满足第一条件，新定义参数xi(k)：
Figure BDA0002336130810000089
确定极坐标系下的幅值Ai(k)、相位θi(k)及采样点k处的瞬时频率fi(k)：
Figure BDA00023361308100000810
确定幅-频电压行波的瞬时值Vf,i(k)：Vf，i(k)＝Ai(k)fi(k)。
上述各公式中，i为换流站序号，i＝1,2,…,N，N为混合多端直流输电系统的换流站总数，每个LCC-HVDC端和每个MMC-HVDC端均具有1个换流站，因此，换流站总数也即为混合多端直流输电系统的端数。k为采样点序号。ui(k)为第i端换流站的1模电压行波信号。ui,+(k)和ui,-(k)分别为第i端换流站的正极电压行波信号和负极电压行波信号。
Figure BDA00023361308100000811
为第i端换流站的1模电压行波信号的上、下包络线均值。ui,t(k)和ui,b(k)分别为第i端换流站的1模电压行波信号ui(k)的上包络线和下包络线。
Figure BDA0002336130810000091
为第i端换流站的
Figure BDA0002336130810000092
的上、下包络线均值；
Figure BDA0002336130810000093
和
Figure BDA0002336130810000094
分别为第i端换流站的
Figure BDA0002336130810000095
的上包络线和下包络线。n为循环次数，且n＞1。
Figure BDA0002336130810000096
分别为经过n次和(n-1)次循环后第i端换流站的1模电压行波信号与其上、下包络线均值之差，也称之为经验模态参数计算值。ε为已知的门槛值，可根据实际应用确定，譬如，ε可选范围为：0.2＜ε＜0.3。j为虚数单位。Reli(k)和Imai(k)分别为第i端换流站直角坐标系下的实部值和虚部值，且Reli(k)等于满足所述第一条件时的
Figure BDA0002336130810000097
Imai(k)等于满足所述第一条件时的
Figure BDA0002336130810000098
的柯西积分值，柯西积分值的具体获取方法采用现有技术来实现，在此不作具体阐述。T为已知的采样步长，根据实际应用确定，譬如，T＝1us.Ai(k)、θi(k)及fi(k)分别为第i端换流站极坐标系下的幅值、相位及采样点k处的瞬时频率.Vf,i(k)为第i端换流站在采样点k处的幅-频电压行波的瞬时值。
步骤12：基于每端的幅-频电压行波，获取各端初始行波波头的抵达时刻。
具体来说，首先，获取满足第二条件的最小k值kmin，第二条件为：
Figure BDA0002336130810000099
其中，δ为采样数据窗内幅-频电压行波的峰值，通过遍历数据采样窗内所有采样点的幅值确定。
然后，根据满足第二条件的最小k值kmin获取初始行波波头的抵达时刻ti：ti＝kminT。在该抵达时刻的计算公式中，kmin值是根据第二条件所确定的确定值，采样步长T为已知的，是确定值，因此，根据k和T就能够确定出第i端换流站行波波头的抵达时刻ti。
步骤13：基于各端的初始行波波头的抵达时刻，获取故障区间识别矩阵。
基于直流输电系统的通讯光缆，各端行波测距装置交换各端的初始行波波头的抵达时刻，基于各端的初始行波波头的抵达时刻，获取故障区间识别矩阵。具体的，是采用下述算法来获取故障区间识别矩阵：
Figure BDA0002336130810000101
其中，Δ1、Δ2、……、ΔN分别为故障区间识别矩阵第1、2、……、N行的值。v为行波在输电线路上的传播速度，为已知值。一般的，行波速度根据输电线路结构参数计算获得。t1、t2、……、tN分别为第1、2、……、N端换流站初始行波波头的抵达时刻，根据前述公式计算得出。D1、D2、……、DN分别为第1、2、……、N端换流站与混合多端直流输电线路上的星型连接点之间的距离，为已知值。参见图2示出的LCC-MMC-MTDC混合多端直流输电线路故障的典型拓扑结构，LCC-MMC-MTDC混合多端直流输电线路具有一个中心连接点，辐射状形成星型网络结构，中心连接点称之为星型连接点。而且，对于一个实际混合多端直流输电系统，每个换流站与星型连接点之间的距离均是确定的、已知的。
步骤14：基于故障区间识别矩阵，识别故障所在区间。
具体来说，是基于故障区别识别矩阵与识别判据来识别故障所在区间。为提高测距精度，简化数据处理，在一些优选实施例中，采用下述方式识别故障所在区间：
采用如下的第三条件作为识别判据：
Ai＜A1≈…≈Ai-1≈Ai+1≈…≈AN。
如果满足上述第三条件的识别判据的故障区间识别矩阵的行值为Δi，则确定故障所在区间为第i端换流站与所述星型连接点之间，实现了对故障区间的识别。
步骤15：基于识别出的故障所在区间，获取故障位置测量矩阵。
假设故障所在区间为第i端换流站与所述星型连接点之间，则故障位置测量矩阵为Li，其确定方式为：
Figure BDA0002336130810000111
其中，Li为故障所在区间为第i端换流站与所述星型连接点之间时的故障位置测量矩阵。Li，1、……、Li,(i-1)、Li,(i+1)、……、Li,(N-1)分别为Li中的第1、……、(i-1)、(i+1)、(N-1)行的值。算法中的其余参数的含义及取值，参见前面的描述。
步骤16：基于故障位置测量矩阵，获取故障与所在区间内的换流站之间的距离。
具体来说，是采用如下算法确定故障与所在区间内的第i换流站之间的距离li：
Figure BDA0002336130810000112
其中，y表示故障位置测量矩阵Li的行，y＝1,2,…,N-1。
在上述实施例中，利用HHT对混合多端直流输电线路中各端的电压行波信号进行处理，能够获得明显的行波突变，利于精确测量行波波头抵达换流站的时刻，进而提高故障区间的确定及故障距离的测定；基于HHT处理后的电压行波信号获取各端的幅-频电压行波，基于幅-频电压行波获取初始行波波头的抵达时刻，具体来说是基于幅-频电压行波的瞬时值来获取初始行波波头的抵达时刻，再基于初始行波波头的抵达时刻确定故障区间识别矩阵，能够利用故障区间识别矩阵精确地识别故障所在区间；基于识别出的故障所在区间确定故障位置测量矩阵，基于故障位置测量矩阵能够精确地获得故障距离，进而，提高了LCC-MMC-MTDC混合多端直流输电线路行波测距的精度及适用性。
图4示出了图3混合三端直流输电系统发生典型线路故障时的电压行波仿真波形图。其中，(a)为LCC-HVDC端正、负极电压行波波形；(b)为MMC-HVDC-I端正、负极电压行波波形；(c)为MMC-HVDC-II端正、负极电压行波波形。图5所示为基于Karenbauer变换获得的图4的1模电压行波仿真波形图。其中，(a)为LCC-HVDC端的1模电压行波波形；(b)为MMC-HVDC-I端的1模电压行波波形；(c)为MMC-HVDC-II端的1模电压行波波形。图6所示为基于图1方法实施例的HHT处理后获得的与图4波形相对应的幅-频电压行波仿真波形。其中，(a)为LCC-HVDC端的幅-频电压行波波形；(b)为MMC-HVDC-I端的幅-频电压行波波形；(c)为MMC-HVDC-II端的幅-频电压行波波形。
然后，采用图1的方法，基于图6的幅-频电压行波波形，得出LCC-HVDC端、MMC-HVDC-I端和MMC-HVDC-II端的换流站的初始行波波头的抵达时刻分别为：
Figure BDA0002336130810000121
其中，tlcc、tmcc1和tmcc2分别为LCC-HVDC端、MMC-HVDC-I端和MMC-HVDC-II端的换流站的初始行波波头的抵达时刻。
取电压行波在输电线路上的传播速度为v＝2.99×108m/s，基于图1实施例的方法，确定出故障区别识别矩阵Δ如下：
Figure BDA0002336130810000122
其中，Δlcc、Δmmc1、Δmmc2分别为故障区间判别矩阵第1、2、3行的值，v为行波在直流输电线路上的传播速度，D1、D2、D3分别为LCC-HVDC端、MMC-HVDC-I端和MMC-HVDC-II端的换流站与星型连接点之间的距离。
从上述故障区间判别矩阵可知，Δlcc＜Δmmc1≈Δmmc2，根据识别判据，确定故障区间为LLC-HVDC端的换流站与星型连接点之间。
然后，确定出故障区间为LLC-HVDC端的换流站与星型连接点之间时的故障位置测量矩阵为Llcc：
Figure BDA0002336130810000131
其中，Llcc,1、Llcc,2分别为故障位置测量矩阵第1、2行的值。
基于上述故障位置测量矩阵Llcc及确定故障与所在区间内的第i换流站之间的距离li的计算公式，确定故障与LLC-HVDC端的换流站之间的距离llcc为：
Figure BDA0002336130810000132
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于HHT的混合多端直流输电线路行波测距方法，其特征在于，所述方法包括：
分别获取位于整流侧的LCC-HVDC端和位于逆变侧的多个MMC-HVDC端的电压行波信号，基于HHT处理所述电压行波信号，获得各端的幅-频电压行波；
基于每端的所述幅-频电压行波，获取各端初始行波波头的抵达时刻；
基于各端的初始行波波头的抵达时刻，获取故障区间识别矩阵；
基于所述故障区间识别矩阵，识别故障所在区间；
基于识别出的故障所在区间，获取故障位置测量矩阵；
基于所述故障位置测量矩阵，获取故障与所在区间内的换流站之间的距离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别获取位于整流侧的LCC-HVDC端和位于逆变侧的多个MMC-HVDC端的电压行波信号，基于HHT处理所述电压行波信号，获得各端的幅-频电压行波，具体包括对每端执行下述处理：
a.获取1模电压行波信号ui(k)：
Figure FDA0002336130800000011
b.获取1模电压行波信号的上、下包络线均值
Figure FDA0002336130800000012
Figure FDA0002336130800000013
c.定义1模电压行波信号ui(k)与上、下包络线均值
Figure FDA0002336130800000014
之差为
Figure FDA0002336130800000015
Figure FDA0002336130800000016
d.获取
Figure FDA0002336130800000017
的上、下包络线均值
Figure FDA0002336130800000018
Figure FDA0002336130800000019
e.定义
Figure FDA00023361308000000110
与其上、下包络线均值
Figure FDA00023361308000000111
之差为
Figure FDA00023361308000000112
Figure FDA00023361308000000113
f.确定是否满足第一条件：
Figure FDA0002336130800000021
若不满足所述第一条件，返回步骤d，继续执行步骤d、e、f，直至满足所述第一条件；
若满足所述第一条件，定义参数xi(k)：
Figure FDA0002336130800000022
确定极坐标系下的幅值Ai(k)、相位θi(k)及采样点k处的瞬时频率fi(k)：
Figure FDA0002336130800000023
确定幅-频电压行波的瞬时值Vf,i(k)：Vf，i(k)＝Ai(k)fi(k)；
其中，i为换流站序号，i＝1,2,…,N，N为混合多端直流输电系统的换流站总数；k为采样点序号；ui(k)为第i端换流站的1模电压行波信号；第ui,+(k)和ui,-(k)分别为第i端换流站的正极电压行波信号和负极电压行波信号；
Figure FDA00023361308000000212
为第i端换流站的1模电压行波信号的上、下包络线均值；ui,t(k)和ui,b(k)分别为第i端换流站的1模电压行波信号ui(k)的上包络线和下包络线；
Figure FDA0002336130800000024
为第i端换流站的
Figure FDA0002336130800000025
的上、下包络线均值；
Figure FDA0002336130800000026
和
Figure FDA0002336130800000027
分别为第i端换流站的
Figure FDA0002336130800000028
的上包络线和下包络线；n为循环次数，且n＞1；
Figure FDA0002336130800000029
分别为经过n次和(n-1)次循环后第i端换流站的经验模态参数计算值；ε为已知的门槛值；j为虚数单位；Reli(k)和Imai(k)分别为第i端换流站直角坐标系下的实部值和虚部值，且Reli(k)等于满足所述第一条件时的
Figure FDA00023361308000000210
Imai(k)等于满足所述第一条件时的
Figure FDA00023361308000000211
的柯西积分值；T为已知的采样步长；Ai(k)、θi(k)及fi(k)分别为第i端换流站极坐标系下的幅值、相位及采样点k处的瞬时频率；Vf,i(k)为第i端换流站在采样点k处的幅-频电压行波的瞬时值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于每端的所述幅-频电压行波，获取各端初始行波波头的抵达时刻，具体包括：
获取满足第二条件的最小k值kmin，所述第二条件为：
Figure FDA0002336130800000031
获取初始行波波头的抵达时刻ti：ti＝kminT；
其中，δ为采样数据窗内幅-频电压行波的峰值，通过遍历数据采样窗内所有采样点的幅值确定；ti为第i端换流站初始行波波头的抵达时刻。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于各端的初始行波波头的抵达时刻，获取故障区间识别矩阵，具体包括：
基于各端的初始行波波头的抵达时刻，确定故障区间识别矩阵Δ：
Figure FDA0002336130800000032
其中，Δ1、Δ2、……、ΔN分别为故障区间识别矩阵第1、2、……、N行的值；v为行波在输电线路上的传播速度，为已知值；t1、t2、……、tN分别为第1、2、……、N端换流站初始行波波头的抵达时刻；D1、D2、……、DN分别为第1、2、……、N端换流站与混合多端直流输电线路上的星型连接点之间的距离，为已知值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述故障区间识别矩阵，识别故障所在区间，具体包括：
若满足第三条件的故障区间识别矩阵的行值为Δi，所述第三条件为：
Δi＜Δ1≈...≈Δi-1≈Δi+1≈...≈ΔN；
则确定故障所在区间为第i端换流站与所述星型连接点之间。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于识别出的故障所在区间，获取故障位置测量矩阵；基于所述故障位置测量矩阵，获取故障与所在区间内的换流站之间的距离，具体包括：
确定故障位置测量矩阵Li：
Figure FDA0002336130800000041
确定故障与所在区间内的第i换流站之间的距离li：
Figure FDA0002336130800000042
其中，Li为故障所在区间为第i端换流站与所述星型连接点之间时的故障位置测量矩阵；Li，1、……、Li,(i-1)、Li,(i+1)、……、Li,(N-1)分别为Li中的第1、……、(i-1)、(i+1)、(N-1)行的值；y表示故障位置测量矩阵Li的行，y＝1,2,…,N-1。
CN201911356762.4A 2019-12-25 2019-12-25 基于hht的混合多端直流输电线路行波测距方法 Active CN110954786B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911356762.4A CN110954786B (zh) 2019-12-25 2019-12-25 基于hht的混合多端直流输电线路行波测距方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911356762.4A CN110954786B (zh) 2019-12-25 2019-12-25 基于hht的混合多端直流输电线路行波测距方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110954786A true CN110954786A (zh) 2020-04-03
CN110954786B CN110954786B (zh) 2021-12-10

Family

ID=69984014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911356762.4A Active CN110954786B (zh) 2019-12-25 2019-12-25 基于hht的混合多端直流输电线路行波测距方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110954786B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112485582A (zh) * 2020-10-22 2021-03-12 青岛科技大学 一种高压交流输电线路的故障定位方法
CN114325211A (zh) * 2021-11-05 2022-04-12 青岛科技大学 一种混合多端直流输电线路的故障定位方法
CN115047284A (zh) * 2022-01-26 2022-09-13 昆明理工大学 一种高压直流输电线路故障测距方法及系统
CN115684843A (zh) * 2022-12-30 2023-02-03 华东交通大学 输电线路故障信号的分析方法及装置
CN116908621A (zh) * 2023-09-06 2023-10-20 三峡电能有限公司 一种利用多位置电压的直流线路故障定位方法和装置
CN114280418B (zh) * 2021-12-23 2024-03-12 青岛科技大学 基于行波频率的输电线路故障定位方法及定位装置

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014053174A1 (en) * 2012-10-03 2014-04-10 Abb Technology Ltd Method for sensing a fault in a power system based on travelling wave currents
CN104865499A (zh) * 2015-05-11 2015-08-26 昆明理工大学 一种特高压直流输电线路区内外故障识别方法
CN106597217A (zh) * 2016-11-28 2017-04-26 华北电力大学 一种mmc‑hvdc交流侧不对称故障诊断方法
CN108051705A (zh) * 2017-12-26 2018-05-18 华北电力大学 配电网的单相接地故障定位方法和系统
CN108120899A (zh) * 2017-12-21 2018-06-05 国网宁夏电力公司中卫供电公司 一种配电网单相接地故障单端区段定位方法
CN109462216A (zh) * 2018-12-04 2019-03-12 青岛科技大学 适用于混合直流输电线路的纵联行波保护方法
CN109659915A (zh) * 2018-12-28 2019-04-19 青岛科技大学 适用于vsc-hvdc输电线路的行波方向纵联保护方法
CN109659914A (zh) * 2018-12-28 2019-04-19 青岛科技大学 适用于mmc-hvdc输电线路的行波方向纵联保护方法
CN110095693A (zh) * 2019-05-29 2019-08-06 福州大学 一种基于换流站控制的mmc-hvdc单极接地故障综合行波测距方法
CN110244190A (zh) * 2019-07-18 2019-09-17 淄博威纳电气有限公司 一种电力线路故障在线监测与定位系统
CN110361627A (zh) * 2019-06-24 2019-10-22 昆明理工大学 一种基于mmc-hvdc的单端行波故障测距方法
CN110514967A (zh) * 2019-10-12 2019-11-29 国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司 一种基于narnn模型预测行波波头到达时刻的故障定位方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014053174A1 (en) * 2012-10-03 2014-04-10 Abb Technology Ltd Method for sensing a fault in a power system based on travelling wave currents
CN104865499A (zh) * 2015-05-11 2015-08-26 昆明理工大学 一种特高压直流输电线路区内外故障识别方法
CN106597217A (zh) * 2016-11-28 2017-04-26 华北电力大学 一种mmc‑hvdc交流侧不对称故障诊断方法
CN108120899A (zh) * 2017-12-21 2018-06-05 国网宁夏电力公司中卫供电公司 一种配电网单相接地故障单端区段定位方法
CN108051705A (zh) * 2017-12-26 2018-05-18 华北电力大学 配电网的单相接地故障定位方法和系统
CN109462216A (zh) * 2018-12-04 2019-03-12 青岛科技大学 适用于混合直流输电线路的纵联行波保护方法
CN109659915A (zh) * 2018-12-28 2019-04-19 青岛科技大学 适用于vsc-hvdc输电线路的行波方向纵联保护方法
CN109659914A (zh) * 2018-12-28 2019-04-19 青岛科技大学 适用于mmc-hvdc输电线路的行波方向纵联保护方法
CN110095693A (zh) * 2019-05-29 2019-08-06 福州大学 一种基于换流站控制的mmc-hvdc单极接地故障综合行波测距方法
CN110361627A (zh) * 2019-06-24 2019-10-22 昆明理工大学 一种基于mmc-hvdc的单端行波故障测距方法
CN110244190A (zh) * 2019-07-18 2019-09-17 淄博威纳电气有限公司 一种电力线路故障在线监测与定位系统
CN110514967A (zh) * 2019-10-12 2019-11-29 国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司 一种基于narnn模型预测行波波头到达时刻的故障定位方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DANIEL MARQUES DA SILVA等: "Wavelet-based analysis and detection of traveling waves due to DC faults in LCC HVDC systems", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF ELECTRICAL POWER & ENERGY SYSTEMS》 *
SU WEI 等: "Traveling-wave-based fault location algorithm for star-connected hybrid multi-terminal HVDC system", 《2017 IEEE CONFERENCE ON ENERGY INTERNET AND ENERGY SYSTEM INTEGRATION (EI2)》 *
WANG DONG: "Travelling wave directional pilot protection for hybrid LCC-MMC-HVDC", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF ELECTRICAL POWER & ENERGY SYSTEMS》 *
杨立红: "直流输电线缆混合线路故障测距方法", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112485582A (zh) * 2020-10-22 2021-03-12 青岛科技大学 一种高压交流输电线路的故障定位方法
CN114325211A (zh) * 2021-11-05 2022-04-12 青岛科技大学 一种混合多端直流输电线路的故障定位方法
CN114280418B (zh) * 2021-12-23 2024-03-12 青岛科技大学 基于行波频率的输电线路故障定位方法及定位装置
CN115047284A (zh) * 2022-01-26 2022-09-13 昆明理工大学 一种高压直流输电线路故障测距方法及系统
CN115684843A (zh) * 2022-12-30 2023-02-03 华东交通大学 输电线路故障信号的分析方法及装置
CN115684843B (zh) * 2022-12-30 2023-03-10 华东交通大学 输电线路故障信号的分析方法及装置
CN116908621A (zh) * 2023-09-06 2023-10-20 三峡电能有限公司 一种利用多位置电压的直流线路故障定位方法和装置
CN116908621B (zh) * 2023-09-06 2023-11-28 三峡电能有限公司 一种利用多位置电压的直流线路故障定位方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN110954786B (zh) 2021-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110954786B (zh) 基于hht的混合多端直流输电线路行波测距方法
CN106093708B (zh) 一种波速修正的同塔双回直流输电线路双端故障测距方法
CN108375713B (zh) 一种新型电网故障行波定位方法和系统
CN109387744B (zh) 基于奇异值分解的配网线路故障点定位方法及装置
CN111766470B (zh) 高压直流输电线路的故障定位方法、系统及直流输电线路
CN106019079B (zh) 一种同塔双回直流线路新型双端故障测距方法
CN111948493A (zh) 一种mmc-hvdc直流输电线路故障定位方法
CN113659541B (zh) 基于波形相似度匹配的多端直流电网重合闸方法及系统
CN110361627A (zh) 一种基于mmc-hvdc的单端行波故障测距方法
CN116087693B (zh) 一种lcc-hvdc输电线路单端测距方法及系统
CN110659693A (zh) 基于k近邻分类的配电网快速拓扑识别方法、系统及可读存储介质
CN103913676B (zh) 基于可变行波辨识时窗的输电线路单端故障定位方法
CN110609213B (zh) 基于最优特征的mmc-hvdc输电线路高阻接地故障定位方法
CN110672976B (zh) 基于并联卷积神经网络的多端直流输电线路故障诊断方法
CN116338525B (zh) 一种风电交流送出线路故障测距方法及系统
CN110988602A (zh) 基于s变换的混合直流输电线路行波保护方法
CN106093705A (zh) 一种配电网单相接地故障行波波头的计算方法
CN113466624A (zh) 一种多端混合直流输电线路故障区域的检测方法及系统
CN115097253A (zh) 一种mmc-hvdc直流输电线路故障测距方法及系统
CN112526283A (zh) 一种高压直流输电线路的故障定位方法
CN111308275A (zh) 一种提高行波法故障测距精度方法
CN111308267B (zh) 基于c-evt的混合多端直流输电线路行波测距方法
CN113945806A (zh) 一种柔性直流输电线路单端故障测距方法及系统
CN114487695A (zh) 基于单双端测距的线缆混合直流线路故障测距方法及系统
CN212231096U (zh) 一种配电台区拓扑识别系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant