CN115313329A - 一种用于快速行波保护的频带范围选取方法及相关装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于快速行波保护的频带范围选取方法及相关装置，该方法包括：采集预设数据窗内的正极电压数据和负极电压数据，并基于正极电压数据和负极电压数据确定故障初始线模电压行波；对故障初始线模电压行波进行分析，提取多个尺度的小波变换模极大值；将多个尺度的小波变换模极大值与预设条件进行比较，基于比较结果确定快速行波保护的频带范围。本方法实现了对快速行波保护的频带范围的精确选取，为保障柔性直流输电系统快速行波保护的可靠性提供有力支撑。

Description

一种用于快速行波保护的频带范围选取方法及相关装置

技术领域

本发明涉及继电保护技术领域，具体涉及一种用于快速行波保护的频带范围选取方法及相关装置。

背景技术

柔性直流输电系统是实现大规模可再生清洁能源平滑接入、可靠送出的有效解决方案，是支撑构建具有更强新能源消纳能力的新型电力系统，践行“碳达峰、碳中和”宏伟战略的重要发展方向之一。然而，由于柔性直流输电系统的阻尼较低，一旦直流输电线路发生故障，故障电流将以每毫秒数千安培的速率迅速上升，极易造成系统主设备电力电子器件损坏，甚至整个直流系统崩溃。因此，为保障柔性直流输电系统的持续可靠运行，快速、可靠的柔性直流输电系统线路保护显得尤为重要。

在所有保护原理中，行波保护可以有效利用传播到保护安装处最早的故障信息，是动作速度最快的保护原理之一，非常适合作为柔性直流输电系统线路的保护。为充分利用宽频故障信息，行波保护需要准确的故障特征提取方法。小波变换作为一种有效的时频分析工具，为故障行波的全面分析和故障信息的充分提取创造了极为有利的条件。然而，由于缺乏统一的频带范围选取理论，导致现有的基于小波变换多分辨率分析的快速行波保护在提取故障特征时显得盲目且耗时。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中由于缺乏统一的频带范围选取理论，导致现有的基于小波变换多分辨率分析的快速行波保护在提取故障特征时显得盲目且耗时的缺陷，从而提供一种用于快速行波保护的频带范围选取方法及相关装置。

本发明实施例提供了一种用于快速行波保护的频带范围选取方法，包括：

采集预设数据窗内的正极电压数据和负极电压数据，并基于正极电压数据和负极电压数据确定故障初始线模电压行波；

对故障初始线模电压行波进行分析，提取多个尺度的小波变换模极大值；

将多个尺度的小波变换模极大值与预设条件进行比较，基于比较结果确定快速行波保护的频带范围。

本发明提供的一种用于快速行波保护的频带范围选取方法，通过计算和比较多个尺度下的小波变换模极大值，确定小波变换模极大值，并基于小波变换模极大值选取快速行波保护的频带范围，既消除了噪声干扰，又准确地提取了故障行波特征，与现有技术相比，本发明所提频带范围选取方法原理简单、清楚，并且精确性和快速性高，易于工程实现，具有较高的实用价值，可为保障柔性直流输电系统快速行波保护的可靠性提供有力支撑。

可选地，对故障初始线模电压行波进行分析，提取多个尺度的小波变换模极大值，包括：

对故障初始线模电压进行小波变换多分辨率分析，生成多个尺度的信号分量；其中，信号分量包括逼近分量和细节分量；

分别基于多个尺度的信号分量提取多个尺度的小波变换模极大值。

可选地采用以下计算公式对故障初始线模电压进行小波变换多分辨率分析，生成多个尺度的信号分量：

上式中，

表示故障初始线模电压行波U₁在第j尺度下的逼近分量，h_k表示低通滤波器系数，

表示故障初始线模电压行波U₁在第j尺度下的细节分量，g_k表示高通滤波器系数，

表示故障初始线模电压行波U₁在第j-1尺度下的逼近分量，n表示预设数据窗内采样点的序号。

可选地，分别基于多个尺度的信号分量提取多个尺度的小波变换模极大值，包括：

设在第j尺度下，在采样点n₀的邻域内，任意选取采样点n，若存在

则将采样点n₀对应的细节分量作为第j尺度下的小波变换模极大值。

可选地，对故障初始线模电压行波进行分析，提取多个尺度的小波变换模极大值，还包括：

获取初始行波频带范围，并基于初始行波频带范围分别确定多个尺度对应的频率范围。

可选地，将多个尺度的小波变换模极大值与预设条件进行比较，基于比较结果确定快速行波保护的频带范围，包括：

将第一尺度下的小波变换模极大值与第二尺度下的小波变换模极大值之间的第一比值分别与第一预设阈值和第二预设阈值进行比较；其中，第一预设阈值小于第二预设阈值；

当第一比值大于第一预设阈值，且小于第二预设阈值时，将第二尺度下的小波变换模极大值与第三尺度下的小波变换模极大值之间第二比值分别与第一预设阈值和第二预设阈值进行比较；

当第二比值大于第一预设阈值，且小于第二预设阈值时，则将第一尺度对应的频率范围作为快速行波保护的频带范围。

可选地，采用以下计算公式基于正极电压数据和负极电压数据确定故障初始线模电压行波：

上式中，U_p表示正极电压数据，U_n表示负极电压数据，U₀表示故障初始零模电压行波，U₁表示故障初始线模电压行波。

在本申请的第二个方面，还提出了一种用于快速行波保护的频带范围选取装置，包括：

采集模块，用于采集预设数据窗内的正极电压数据和负极电压数据，并基于正极电压数据和负极电压数据确定故障初始线模电压行波；

分析模块，用于对故障初始线模电压行波进行分析，提取多个尺度的小波变换模极大值；

比较模块，用于将多个尺度的小波变换模极大值与预设条件进行比较，基于比较结果确定快速行波保护的频带范围。

可选地，分析模块，包括：

分析单元，用于对故障初始线模电压进行小波变换多分辨率分析，生成多个尺度的信号分量；其中，信号分量包括逼近分量和细节分量；

提取单元，用于分别基于多个尺度的信号分量提取多个尺度的小波变换模极大值。

可选地，分析单元，包括：

采用以下计算公式对故障初始线模电压进行小波变换多分辨率分析，生成多个尺度的信号分量：

上式中，

表示故障初始线模电压行波U₁在第j尺度下的逼近分量，h_k表示低通滤波器系数，

表示故障初始线模电压行波U₁在第j尺度下的细节分量，g_k表示高通滤波器系数，

表示故障初始线模电压行波U₁在第j-1尺度下的逼近分量，n表示预设数据窗内采样点的序号。

可选地，提取单元，包括：

设在第j尺度下，在采样点n₀的邻域内，任意选取采样点n，若存在

则将采样点n₀对应的细节分量作为第j尺度下的小波变换模极大值。

可选地，分析模块，还包括：

获取初始行波频带范围，并基于初始行波频带范围分别确定多个尺度对应的频率范围。

可选地，比较模块，包括：

第一比较单元，用于将第一尺度下的小波变换模极大值与第二尺度下的小波变换模极大值之间的第一比值分别与第一预设阈值和第二预设阈值进行比较；其中，第一预设阈值小于第二预设阈值；

第二比较单元，当第一比值大于第一预设阈值，且小于第二预设阈值时，将第二尺度下的小波变换模极大值与第三尺度下的小波变换模极大值之间第二比值分别与第一预设阈值和第二预设阈值进行比较；

选取单元，用于当第二比值大于第一预设阈值，且小于第二预设阈值时，则将第一尺度对应的频率范围作为快速行波保护的频带范围。

可选地，采集模块，包括：

采用以下计算公式基于正极电压数据和负极电压数据确定故障初始线模电压行波：

上式中，U_p表示正极电压数据，U_n表示负极电压数据，U₀表示故障初始零模电压行波，U₁表示故障初始线模电压行波。

在本申请的第三个方面，还提出了一种计算机设备，包括处理器和存储器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序，所述处理器被配置用于调用所述计算机程序，执行上述第一方面的方法。

在本申请的第四个方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现上述第一方面的方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例1中一种用于快速行波保护的频带范围选取方法的流程图；

图2为本发明实施例1中一种用于快速行波保护的频带范围选取方法的示意图；

图3为本发明实施例1中S102的流程图；

图4为本发明实施例1中S103的流程图；

图5为本发明实施例1中线模波阻抗的曲线图；

图6为本发明实施例1中零模波阻抗的曲线图；

图7为本发明实施例1中线模波传播函数的曲线图；

图8为本发明实施例1中零模波传播函数的曲线图；

图9为本发明实施例1中柔性直流输电系统故障区域示意图；

图10为本发明实施例1中本侧测量点电压行波波形图；

图11为本发明实施例1中小波变换多分辨率分析示意图；

图12为本发明实施例1中j＝1时故障初始线模电压行波小波变换模极大值的波形图；

图13为本发明实施例1中j＝2时故障初始线模电压行波小波变换模极大值的波形图；

图14为本发明实施例1中j＝3时故障初始线模电压行波小波变换模极大值的波形图；

图15为本发明实施例1中j＝4时故障初始线模电压行波小波变换模极大值的波形图；

图16为本发明实施例1中柔性直流电网电磁暂态仿真模型示意图；

图17为本发明实施例2中一种用于快速行波保护的频带范围选取装置的原理框图；

图18为本发明实施例2中处理模块172的一个具体示例的原理框图；

图19为本发明实施例2中生成模块173的原理框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种用于快速行波保护的频带范围选取方法，如图1-图2所示，包括：

S101、采集预设数据窗内的正极电压数据和负极电压数据，并基于上述正极电压数据和上述负极电压数据确定故障初始线模电压行波。

其中，利用宽频快速响应测量装置实时高速采集保护启动时刻前、后各一定数量的正极电压数据和负极电压数据，构造快速行波保护的“数据窗”，并将采集的“数据窗”内的正极电压数据和负极电压数据进行极模变换，构造故障初始线模电压行波，其中，采用以下计算公式基于上述正极电压数据和上述负极电压数据确定上述故障初始线模电压行波：

上式中，U_p表示正极电压数据，U_n表示负极电压数据，U₀表示故障初始零模电压行波，U₁表示故障初始线模电压行波。

S102、对上述故障初始线模电压行波进行分析，提取多个尺度的小波变换模极大值。

S103、将上述多个尺度的小波变换模极大值与预设条件进行比较，基于比较结果确定快速行波保护的频带范围。

具体的，比较提取的多个尺度下的小波变换模极大值，标记小波变换模极大值开始趋于稳定时所对应的尺度，并选择该尺度对应的频率范围作为用于快速行波保护的频带范围。

上述一种用于快速行波保护的频带范围选取方法，通过计算和比较多个尺度下的小波变换模极大值，确定小波变换模极大值，并基于小波变换模极大值选取快速行波保护的频带范围，充分利用了行波信号和噪声信号的小波变换模极大值具有相反的利普希茨特性，既消除了噪声干扰，又准确地提取了故障行波特征，与现有技术相比，本发明所提频带范围选取方法原理简单、清楚，并且精确性和快速性高，易于工程实现，具有较高的实用价值，为保障柔性直流输电系统快速行波保护的可靠性提供有力支撑。

优选地，如图3所示，步骤S102中对上述故障初始线模电压行波进行分析，提取多个尺度的小波变换模极大值，包括：

S1021、对上述故障初始线模电压进行小波变换多分辨率分析，生成多个尺度的信号分量；其中，上述信号分量包括逼近分量和细节分量。

其中，获取初始行波频带范围，并基于初始行波频带范围分别确定多个尺度对应的频率范围，第j尺度对应的频率范围如下所示：

f_p∈(f_s/2^j+1,f_s/2^j)

上式中，f_p为频率范围，f_s为初始行波频带范围。

具体的，采用以下计算公式对上述故障初始线模电压进行小波变换多分辨率分析，生成多个尺度的信号分量：

上式中，

表示故障初始线模电压行波U₁在第j尺度下的逼近分量，h_k表示低通滤波器系数，

表示故障初始线模电压行波U₁在第j尺度下的细节分量，分别代表从频率分布范围为0～f_s的故障初始线模电压U₁(n)中分解出的频段为0～f_s/2^j+1和f_s/2^j+1～f_s/2^j的信号分量，g_k表示高通滤波器系数，

表示故障初始线模电压行波U₁在第j-1尺度下的逼近分量，n表示预设数据窗内采样点的序号。

其中，h_k和g_k的取值为：

S1022、分别基于上述多个尺度的信号分量提取上述多个尺度的小波变换模极大值。

其中，设在第j尺度下，在采样点n₀的邻域内，即在(n₀-δ，n₀+δ)的范围内，任意选取采样点n，若存在

则将上述采样点n₀对应的细节分量作为第j尺度下的小波变换模极大值。

优选地，如图4所示，步骤S103中上述将上述多个尺度的小波变换模极大值与预设条件进行比较，基于比较结果确定快速行波保护的频带范围，包括：

S1031、将第一尺度下的小波变换模极大值与第二尺度下的小波变换模极大值之间的第一比值分别与第一预设阈值和第二预设阈值进行比较；其中，上述第一预设阈值小于上述第二预设阈值。

S1032、当上述第一比值大于上述第一预设阈值，且小于上述第二预设阈值时，将上述第二尺度下的小波变换模极大值与第三尺度下的小波变换模极大值之间第二比值分别与上述第一预设阈值和上述第二预设阈值进行比较。

具体的，如图2所示，判断第j尺度下的小波变换模极大值为

第j+1尺度下的小波变换模极大值为WTMM₂ ^j+1和第j+2尺度下的小波变换模极大值为WTMM₂ ^j+2，是否近似相等，判断公式如下所示：

且

其中，TH₁表示第一预设阈值，TH₂表示第二预设阈值。

S1033、当上述第二比值大于上述第一预设阈值，且小于上述第二预设阈值时，则将第一尺度对应的频率范围作为上述快速行波保护的频带范围。

具体的，若上述比较结果成立，则确定第j尺度所对应的频率范围f_s/2^j+1～f_s/2^j作为快速行波保护的频带范围。

进一步地，若上述比较结果不成立，则令j＝j+1，继续计算和比较第j+1尺度、第j+2尺度和第j+3尺度下的小波变换模极大值，依次循环，直至满足条件。

下面通过一个具体的实施例来说明一种用于快速行波保护的频带范围选取方法。

根据故障点处的边界条件，可以得到双极运行的柔性直流输电系统发生正极接地故障、负极接地故障和双极短路故障时的初始模量电压行波特征，具体如下：

1)正极接地故障时，线模电压行波和零模电压行波为：

其中，U_dc为直流额定电压，R_f为故障过渡电阻，Z₁和Z₀分别为直流输电线路的线模波阻抗和零模波阻抗。

2)负极接地故障时，线模电压行波和零模电压行波为：

3)双极短路故障时，线模电压行波和零模电压行波为：

综上可以看出：在不同故障类型下，故障初始线模行波电压始终为负极性，故障初始零模行波在正极接地故障时为负极性，负极接地故障时为正极性，双极短路故障时为0。

其次，如图5-图8所示的柔性直流输电系统架空输电线路的模量波阻抗和模量传播函数的频变特性，可以得出以下结论：

1)在1Hz(赫兹)-1MHz(兆赫)频率范围内，直流输电线路线模波阻抗近似为常数，而其零模波阻抗变化范围较大；

2)相同传播距离时，频率越高，故障行波衰减越严重；相同频率时，传播距离越长，故障行波衰减越严重；相同频率的故障行波在传播相同距离时，零模行波衰减较为严重。

基于以上结论，可以得出以故障初始线模电压行波为对象来确定柔性直流输电系统快速行波保护的频带范围。

如图9所示，L_dc表示直流电抗器，f表示故障点的位置，在直流输电线路Line_m设置金属性正极接地短路故障，故障点与测量点m_p1相距300km(千米)，与测量点m_p2相距500km，采样率为1MHz时，测量点m_p1所测得的由直流线路向直流母线方向传播的电压行波波形如图10所示，时间单位为ms(毫秒)，电压行波的单位为kV(千伏)，其中，u_b1为来自故障点的初始电压行波，u_b2为故障初始电压行波相继经测量点m_p1侧的直流电抗器、故障点反射后到达测量点m_p1的行波分量，u_b3为向测量点m_p2侧传播的故障初始电压行波相继经测量点m_p2侧的直流电抗器反射和故障点折射后到达测量点m_p1的行波分量。

以测量点m_p1和m_n1所测的正极电压数据和负极电压数据为对象，快速行波保护频带范围选取方法具体包括以下步骤：

步骤1：用宽频快速响应测量装置实时高速采集保护启动时刻前64个点和后192个点的正极电压数据和负极电压数据，构成共含有256个点的快速行波保护算法“数据窗”；

步骤2：将该“数据窗”内的正极电压数据和负极电压数据按照下式计算出故障初始线模电压行波。

其中，U_p和U_n分别为保护安装处采集的正极、负极电压数据。U₀和U₁分别为构造的故障初始零模、线模电压行波。

步骤3：以三次中心B样条函数的导函数为母小波函数，利用小波变换多分辨率分析提取不同尺度下的小波变换模极大值。

其中，小波变换多分辨率分析的示意图如图11所示，按照下式进行计算第j尺度下的逼近系数

和细节系数

式中，h_k为低通滤波器系数，g_k为高通滤波器系数，其取值为：

第j尺度下的小波变换模极大值

定义为：在x₀的δ邻域(x₀-δ,x₀+δ)内，对于任意的x，若存在

则称x₀处的小波变换结果

为该尺度下的一个小波变换模极大值。

其中，j＝1下的小波变换模极大值如图12所示，j＝2下的小波变换模极大值如图13所示，j＝3下的小波变换模极大值如图14所示，j＝4下的小波变换模极大值如图15所示，由上图12-图15可知，小波变换模极大值与信号突变点一一对应，可准确反映信号的突变时刻和极性，故障初始线模电压在不同尺度下的小波变换模极大值及其对应的频率范围如下表1所示：

表1：

步骤4：提取的不同尺度下的小波变换模极大值，根据下式比较和判断小波变换模极大值在尺度j下是否已趋于稳定。

且

其中，TH₁和TH₂为设定两个阈值，取值分别为0.98和1.02。

经过比较发现从第4尺度开始，各尺度下的小波变换模极大值已满足上式，表明小波变换模极大值已开始趋于稳定，便可确定快速行波保护频带选取范围为31.25kHz-62.5kHz。

另外，由于此时的小波变换多分辨率分析已经进行到了第4尺度，考虑到行波信号和噪声信号的小波变换模极大值具有相反的Lipschitz指数(李普希茨指数)特性，因此提取的故障行波特征已消除了噪声干扰的影响。

对于上述频带范围选取的方法进行验证的过程如下：

如图16所示，利用仿真平台(例如，PSCAD/EMTDC仿真平台)搭建了±500kV(千伏)柔性直流电网电磁暂态仿真模型，其中，MMC表示换流站，设置有S₁、S₂、S₃、S₄四个换流站，m_ab表示测量点，a＝1,2,3,4，b＝1,2,3,4，DL₁₂、DL₁₃、DL₄₂和DL₃₄表示不同换流站之间的直流线路，DB_ab表示电阻，B₁、B₂、B₃、B₄表示三极管，L_ab表示直流电抗器，f表示故障点的位置；直流线路采用频率响应模型，采样频率为1MHz，在直流线路DL34分别设置了不同类型、不同距离、不同过渡电阻的故障，不同故障距离下的发生金属性故障时m₃₄处测量的故障初始线模电压的小波变换模极大值如下表2所示：

表2：

距离S₃换流站150km处发生不同过渡电阻情况时m₃₄处测量的故障初始线模电压的小波变换模极大值如下表3所示：

表3：

由上表可以看出：提取的小波变换模极大值在第3尺度以下的变化程度很大，而无论在何种故障条件下，第4尺度以后小波变换模极大值均开始趋于稳定，因此，如果选择第3尺度及以下的小波变换模极大值，将会降低提取的故障特征的精确性。

此外，虽然随着小波变换的尺度增大，提取的故障特征将越来越准确，但是小波变换模极大值在更高的尺度下变化几乎不大，这反而会增加保护算法的时间负担。因此，选择小波变换模极大值开始趋于稳定时的频率范围作为快速行波保护的频带范围具有良好的精确性和快速性优势，能有效提升柔性直流输电系统快速行波保护算法的可靠性。

实施例2

本实施例提供一种用于快速行波保护的频带范围选取装置，如图17所示，包括：

采集模块171，用于采集预设数据窗内的正极电压数据和负极电压数据，并基于上述正极电压数据和上述负极电压数据确定故障初始线模电压行波。

其中，利用宽频快速响应测量装置实时高速采集保护启动时刻前、后各一定数量的正极电压数据和负极电压数据，构造快速行波保护的“数据窗”，并将采集的“数据窗”内的正极电压数据和负极电压数据进行极模变换，构造故障初始线模电压行波，其中，采用以下计算公式基于上述正极电压数据和上述负极电压数据确定上述故障初始线模电压行波：

上式中，U_p表示正极电压数据，U_n表示负极电压数据，U₀表示故障初始零模电压行波，U₁表示故障初始线模电压行波。

分析模块172，用于对上述故障初始线模电压行波进行分析，提取多个尺度的小波变换模极大值。

比较模块173，用于将上述多个尺度的小波变换模极大值与预设条件进行比较，基于比较结果确定快速行波保护的频带范围。

具体的，比较提取的多个尺度下的小波变换模极大值，标记小波变换模极大值开始趋于稳定时所对应的尺度，并选择该尺度对应的频率范围作为用于快速行波保护的频带范围。

上述一种用于快速行波保护的频带范围选取装置，通过计算和比较多个尺度下的小波变换模极大值，确定小波变换模极大值，并基于小波变换模极大值选取快速行波保护的频带范围，充分利用了行波信号和噪声信号的小波变换模极大值具有相反的利普希茨特性，既消除了噪声干扰，又准确地提取了故障行波特征，与现有技术相比，本发明所提频带范围选取方法原理简单、清楚，并且精确性和快速性高，易于工程实现，具有较高的实用价值，为保障柔性直流输电系统快速行波保护的可靠性提供有力支撑。

优选地，如图18所示，上述分析模块172，包括：

分析单元1721，用于对上述故障初始线模电压进行小波变换多分辨率分析，生成多个尺度的信号分量；其中，上述信号分量包括逼近分量和细节分量。

其中，获取初始行波频带范围，并基于初始行波频带范围分别确定多个尺度对应的频率范围，第j尺度对应的频率范围如下所示：

f_p∈(f_s/2^j+1,f_s/2^j)

上式中，f_p为频率范围，f_s为初始行波频带范围。

具体的，采用以下计算公式对上述故障初始线模电压进行小波变换多分辨率分析，生成多个尺度的信号分量：

上式中，

表示故障初始线模电压行波U₁在第j尺度下的逼近分量，h_k表示低通滤波器系数，

表示故障初始线模电压行波U₁在第j尺度下的细节分量，分别代表从频率分布范围为0～f_s的故障初始线模电压U₁(n)中分解出的频段为0～f_s/2^j+1和f_s/2^j+1～f_s/2^j的信号分量，g_k表示高通滤波器系数，

表示故障初始线模电压行波U₁在第j-1尺度下的逼近分量，n表示预设数据窗内采样点的序号。

其中，h_k和g_k的取值为：

提取单元1722，用于分别基于上述多个尺度的信号分量提取上述多个尺度的小波变换模极大值。

其中，设在第j尺度下，在采样点n₀的邻域内，即在(n₀-δ，n₀+δ)的范围内，任意选取采样点n，若存在

则将上述采样点n₀对应的细节分量作为第j尺度下的小波变换模极大值。

优选地，如图19所示，上述比较模块173，包括：

第一比较单元1731，用于将第一尺度下的小波变换模极大值与第二尺度下的小波变换模极大值之间的第一比值分别与第一预设阈值和第二预设阈值进行比较；其中，上述第一预设阈值小于上述第二预设阈值。

第二比较单元1732，当上述第一比值大于上述第一预设阈值，且小于上述第二预设阈值时，将上述第二尺度下的小波变换模极大值与第三尺度下的小波变换模极大值之间第二比值分别与上述第一预设阈值和上述第二预设阈值进行比较。

具体的，判断第j尺度下的小波变换模极大值为

第j+1尺度下的小波变换模极大值为WTMM₂ ^j+1和第j+2尺度下的小波变换模极大值为WTMM₂ ^j+2，是否近似相等，判断公式如下所示：

且

其中，TH₁表示第一预设阈值，TH₂表示第二预设阈值。

选取单元1733，用于当上述第二比值大于上述第一预设阈值，且小于上述第二预设阈值时，则将第一尺度对应的频率范围作为上述快速行波保护的频带范围。

具体的，若上述比较结果成立，则确定第j尺度所对应的频率范围f_s/2^j+1～f_s/2^j作为快速行波保护的频带范围。

进一步地，若上述比较结果不成立，则令j＝j+1，继续计算和比较第j+1尺度、第j+2尺度和第j+3尺度下的小波变换模极大值，依次循环，直至满足条件。

实施例3

本实施例提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，处理器用于读取存储器中存储的指令，以执行上述任意方法实施例中的一种用于快速行波保护的频带范围选取方法。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

实施例4

本实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的一种用于快速行波保护的频带范围选取方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(FlashMemory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种用于快速行波保护的频带范围选取方法，其特征在于，包括：

采集预设数据窗内的正极电压数据和负极电压数据，并基于所述正极电压数据和所述负极电压数据确定故障初始线模电压行波；

对所述故障初始线模电压行波进行分析，提取多个尺度的小波变换模极大值；

将所述多个尺度的小波变换模极大值与预设条件进行比较，基于比较结果确定快速行波保护的频带范围。

2.根据权利要求1所述的一种用于快速行波保护的频带范围选取方法，其特征在于，对所述故障初始线模电压行波进行分析，提取多个尺度的小波变换模极大值，包括：

对所述故障初始线模电压进行小波变换多分辨率分析，生成多个尺度的信号分量；其中，所述信号分量包括逼近分量和细节分量；

分别基于所述多个尺度的信号分量提取所述多个尺度的小波变换模极大值。

3.根据权利要求2所述的一种用于快速行波保护的频带范围选取方法，其特征在于，采用以下计算公式对所述故障初始线模电压进行小波变换多分辨率分析，生成多个尺度的信号分量：

上式中，

表示故障初始线模电压行波U₁在第j尺度下的逼近分量，h_k表示低通滤波器系数，

表示故障初始线模电压行波U₁在第j尺度下的细节分量，g_k表示高通滤波器系数，

表示故障初始线模电压行波U₁在第j-1尺度下的逼近分量，n表示预设数据窗内采样点的序号。

4.根据权利要求3所述的一种用于快速行波保护的频带范围选取方法，其特征在于，所述分别基于所述多个尺度的信号分量提取所述多个尺度的小波变换模极大值，包括：

设在第j尺度下，在采样点n₀的邻域内，任意选取采样点n，若存在

则将所述采样点n₀对应的细节分量作为第j尺度下的小波变换模极大值。

5.根据权利要求2所述的一种用于快速行波保护的频带范围选取方法，其特征在于，对所述故障初始线模电压行波进行分析，提取多个尺度的小波变换模极大值，还包括：

获取初始行波频带范围，并基于所述初始行波频带范围分别确定多个尺度对应的频率范围。

6.根据权利要求5所述的一种用于快速行波保护的频带范围选取方法，其特征在于，将所述多个尺度的小波变换模极大值与预设条件进行比较，基于比较结果确定快速行波保护的频带范围，包括：

将第一尺度下的小波变换模极大值与第二尺度下的小波变换模极大值之间的第一比值分别与第一预设阈值和第二预设阈值进行比较；其中，所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值；

当所述第一比值大于所述第一预设阈值，且小于所述第二预设阈值时，将所述第二尺度下的小波变换模极大值与第三尺度下的小波变换模极大值之间第二比值分别与所述第一预设阈值和所述第二预设阈值进行比较；

当所述第二比值大于所述第一预设阈值，且小于所述第二预设阈值时，则将第一尺度对应的频率范围作为所述快速行波保护的频带范围。

7.根据权利要求1所述的一种用于快速行波保护的频带范围选取方法，其特征在于，采用以下计算公式基于所述正极电压数据和所述负极电压数据确定所述故障初始线模电压行波：

上式中，U_p表示正极电压数据，U_n表示负极电压数据，U₀表示故障初始零模电压行波，U₁表示故障初始线模电压行波。

8.一种用于快速行波保护的频带范围选取装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于采集预设数据窗内的正极电压数据和负极电压数据，并基于所述正极电压数据和负极电压数据确定故障初始线模电压行波；

分析模块，用于对所述故障初始线模电压行波进行分析，提取多个尺度的小波变换模极大值；

比较模块，用于将所述多个尺度的小波变换模极大值与预设条件进行比较，基于比较结果确定快速行波保护的频带范围。

9.一种计算机设备，其特征在于，包括处理器和存储器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器被配置用于调用所述计算机程序，执行如权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。

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