[發明專利]一種構建高壓直流輸電系統暫態故障特征樣本庫的方法

有效

• 申請號: 201310439222.9
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN103500248A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 周志成;陶風波;劉洋;謝天喜;馬勇;孫秋芹;吉亞民;何俊佳
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;江蘇省電力公司電力科學研究院;江蘇省電力公司;江蘇省電力公司檢修分公司;華中科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種構建高壓直流輸電系統暫態故障特征樣本庫的方法，屬于高電壓輸變電技術領域。

背景技術

隨著我國特高壓直流輸電技術的迅猛發展，相應的直流輸電工程日益增多，不同電壓等級交、直流輸電方式的協調發展，將對我國電網的過電壓暫態特性產生深遠的影響。由于高壓直流輸電系統換流站設備種類繁多、主回路和控制保護系統結構復雜，易因設備絕緣承受過電壓的威脅而導致直流系統故障或停運，嚴重威脅區域電網的安全運行。近幾年，全國直流輸電工程運行中，因暫態過程引起的單極故障及雙極閉鎖每年都有發生。

高壓直流輸電換流站中不但包括晶閘管換流閥、交流濾波器、無功補償裝置和直流濾波器等非線性元件，換流站設備的過電壓特性還同時受到極控制單元、閥觸發單元GFU以及故障保護控制單元調節特性的影響。與交流變電站過電壓特性相比，高壓直流輸電系統過電壓來源更為豐富、故障類型更為復雜。

目前，高壓直流輸電系統發生故障后，主要依靠人工憑經驗判斷故障類型、位置及原因，而評判依據則是錄波儀所監測的極線電壓和電流，信息來源少，且判斷結果完全依賴于專家的經驗，導致人工判斷耗時長，難以實現故障的快速識別和故障過程復現，指導快速排出故障恢復送電。由于采用人工判別直流輸電系統暫態故障的方法已不利于快速排除故障、恢復送電，有必要采用智能識別暫態故障技術，而該技術的基礎是必須有一個足夠大的故障庫，可用于與實際故障進行對比。

發明內容

為了彌補人工識別故障速度慢，準確度不高的缺陷，本發明在高壓直流輸電系統暫態故障識別技術的基礎上，本發明開發了一種基于RTDS仿真技術、電路仿真技術和特征指紋算法的故障特征樣本庫。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種構建高壓直流輸電系統暫態故障特征樣本庫的方法，包括如下步驟：

1）收集高壓直流輸電系統的歷史暫態故障信息；

2）運用RTDS平臺搭建高壓直流輸電系統的仿真模型，所述仿真模型包括一次系統和二次控制保護系統的數字模型；

3）根據所建的數字仿真模型，對高壓直流輸電系統運行過程中易于發生的典型暫態故障進行數字仿真計算，并記錄每種暫態故障的故障信息；

4）運用ATP/EMTP或者PSCAD/EMTDC電力系統電磁暫態分析軟件建立高壓直流輸電系統的電路仿真模型；

5）根據所建的電路仿真模型，對高壓直流輸電系統運行過程中易于發生的典型暫態故障進行電路仿真計算，并記錄每種暫態故障的故障信息；

6）將所述步驟1），步驟3）和步驟5）獲取的歷史暫態故障信息及易于發生的典型暫態故障信息按照故障類型和結果信息類型進行匯總整理；

7）以故障類型作為樣本，提取各類型故障的特征參量；

8）將提取的特征參量與故障類型一一對應作為樣本信息存入數據庫中，構建完成暫態故障特征樣本庫。

前述的高壓直流輸電系統暫態故障包括換流器故障、直流開關場故障、接地極故障、換流站交流側故障和直流線路故障五種故障類型。

前述的故障信息包括SER警示信息、保護動作記錄信息、故障錄波儀記錄信息、避雷器動作情況、故障行波監測結果、極線電壓和電流數據。

前述的步驟5）中進行電路仿真計算分為兩步，首先對已發生的暫態故障進行電路仿真計算，將仿真結果與實際結果進行對比，修正電路仿真模型參數；

然后對易于發生的典型暫態故障進行電路仿真計算，并記錄相應的故障信息；

前述的步驟7）中提取各類型故障的特征參量的算法包括傅里葉變換法、指紋算法、小波變換法和最小二乘法。

前述的步驟7）中提取的特征參量為電壓、電流的波形特征，包括幅值、頻譜、曲率、波頭和波尾時間。

本發明的有益效果是：本發明基于RTDS仿真技術、電路仿真技術和指紋特征算法建立了一種用于高壓直流輸電系統暫態故障識別的故障特征指紋庫，該樣本庫針對特定的高壓直流輸電系統，通過現場收集實際故障、RTDS仿真故障、電路仿真故障等方法獲取故障信息，包括SER警示信息、保護動作記錄、故障錄波儀記錄、避雷器動作情況、故障行波監測結果、極線電壓和電流數據，運用特征指紋算法對記錄結果和波形進行特征提取，存入數據庫中。本發明的故障特征樣本庫結合直流輸電系統暫態故障識別技術進行應用，并且故障信息的來源綜合了實際故障和仿真計算，樣本齊全，可大幅提高故障的分析、判別和排除速度，具有良好的推廣前景。

附圖說明

圖1為本發明暫態故障特征樣本庫構建的流程圖。