[發明專利]一種基于小波理論的高壓直流開關燃弧時間獲取方法

無效

• 申請號: 201310201972.2
• 申請日: 2013-05-27
• 公開（公告）號: CN103293472A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 袁佳歆;孫彬;陳柏超;蔡超;熊信恒;周興隆;李小平
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

技術領域

本發明涉及一種高壓直流開關燃弧時間獲取方法，尤其是涉及一種基于小波理論的高壓直流開關燃弧時間獲取方法。

背景技術

從80年代末以來，我國直流輸電技術的研究突飛猛進，目前國內已投運的±500kV直流輸電工程有十余條。我國計劃在2020年前投運的直流工程將超過30條；同時為了實現“西電東送”戰略國家正大力推進包括±400kV、±660kV、±800kV和±1000kV等高壓及特高壓直流輸電工程的建設，未來直流輸電將成為我國電網的重要組成部分。

直流開關是直流輸電工程中換流站的關鍵設備之一，其主要作用是改變直流系統的運行方式和及時清楚線路中出現的故障。當前國內各大換流站裝設的直流開關主要有金屬回路轉換開關（Metallic?Return?Transfer?Breaker,MRTB）、大地回路轉換開關（Ground?Return?Transfer?Switch,GRTS）、中性母線開關（Neutral?Bus?Switch,NBS）和中性母線接地開關（Neutral?Bus?Ground?Switch,NBGS）等。

直流開關與交流開關相比，直流開關所通過的電流為直流電流，沒有可直接熄滅電弧的電流過零點。因此，現有的直流開關系統大多是在交流開關上加裝包括電抗器和電容器所組成的振蕩回路，通過振蕩回路產生的高頻振蕩電流實現開關斷口電流過零，從而使電弧熄滅，最終成功實現直流開關的開斷。

正常情況下，高壓直流開關的開斷過程分為三個階段：（1）強迫電弧電流過零階段；（2）斷路器斷口介質恢復階段；（3）避雷器組動作吸能階段，但在實際應用中由于其工作條件的變化，存在著振蕩回路、SF6開關與避雷器組等部件配合不當以至于開斷失敗的問題，導致直流輸電系統運行方式無法轉換，對直流系統造成極大經濟損失。由于缺乏可靠的技術手段，目前無法掌握高壓直流開關在線運行時的真實開關狀態信息，為高壓直流輸變電工程的安全穩定運行留下了隱患。

發明內容

本發明主要是解決現有技術所存在的無法直接測量斷路器支路電流問題；提供了一種間接對斷路器回路電流分析方法，即巧妙的通過對振蕩回路電流的微小變化進行捕捉，進而反映斷路器回路的電弧的動態信息的一種基于小波理論的高壓直流開關燃弧時間獲取方法。

本發明還有一目的是解決現有技術所存在的技術問題；提供了一種運用小波理論提取電流的高頻分量，比常規的信號處理方法更加精確的一種基于小波理論的高壓直流開關燃弧時間獲取方法。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

一種基于小波理論的高壓直流開關燃弧時間獲取方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，再沒拉開斷路器時，用采集裝置采集預轉換階段的振蕩回路電流波形，所述預轉換階段的振蕩回路電流波形即是無電弧產生時的振蕩回路電流波形；

步驟2，拉開用斷路器時，用采集裝置采集正式轉換階段的振蕩回路電流波形；所述正式轉換階段的振蕩回路電流波形即是有電弧產生時的振蕩回路電流波形；

步驟3，判斷步驟1中采集的無電弧產生時的振蕩回路電流波形的電流起振點，以及有電弧產生時的振蕩回路電流波形的電流起振點，然后從起振點開始將兩波形作差；

步驟4，將步驟2中作差后得到的相差波形截取包含電弧起始點和電弧熄滅點的小段波形，然后進行小波分解，確定電弧起始點時間和電弧熄滅點時間，將電弧起始點時間和電弧熄滅點時間作差，就是燃弧時間。

其中，在本步驟4中，利用作差后的數據點可以在MATLAB里畫出差值波形，通過對波形進行觀察，可大致判斷電流發生突變的范圍，但難以確定具體的時間。所截取的波形只需兩三個周期即可；另外，利用MATLAB中的小波工具，將差值波形的截取部分進行小波分解，經過db5小波5層分解后，可在最后一層得到一個高頻分量，該高頻分量的出現即表明此處為突變點，根據突變點所在位置即可換算成時間。

在上述的一種基于小波理論的高壓直流開關燃弧時間獲取方法，所述步驟1和步驟2中，采集振蕩回路電流波形是先使用霍爾電流傳感器將電流信號轉變成電壓信號，然后使用德國BECKHOFF?PAC采集裝置采集該電壓信號。

在上述的一種基于小波理論的高壓直流開關燃弧時間獲取方法，所述步驟3中，先用MATLAB小波工具將得到的兩波形進行分析，以分別得到振蕩電流的起振點；得到兩電流波形的起振點后，選擇從起振點開始的等量的包含整個振蕩波形的過程的數據點，然后一一對應的將兩次采集到的數據作差。