[發明專利]基于小波變換和能量譜分析的高壓直流輸電線路的保護方法

有效

• 申請號: 201310555638.7
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN103633629A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 金敬鑫;張文豪
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26
• 代理公司: 上海東亞專利商標代理有限公司 31208
• 代理人: 陳樹德;劉瑩

技術領域

本發明涉及一種高壓直流輸電線路保護方法，尤其涉及一種基于小波變換和能量譜分析的高壓直流輸電線路的保護方法。

技術背景

高壓直流輸電是近幾年新興的輸電技術，由于其線路損耗小、線路造價低等特點，在需要遠距離輸電和大容量輸電時得到越來越廣泛的應用。近年來我國高壓直流輸電技術發展迅速。天廣????????????????????????????????????????????????500kV、葛南500kV等高壓直流輸電線路已投入運行。這些線路的運行為我國的電力行業帶來了較大的價值。但從對國內外高壓直流輸電運行故障的統計數據來看，高壓直流輸電的故障情況仍然較多，其中多數故障的發生原因是保護裝置不夠完善。在這些故障中，接地故障時最主要的故障之一，因此區分故障的發生位置是直流側還是交流側就成為了一個很重要的問題。于此同時，雷擊對保護裝置的動作又會產生影響，容易導致保護裝置誤動作，因此排除雷擊對保護裝置的影響，又成了應該解決的問題。另外，當前的直流輸電線路經常是雙極性運行，兩極線路同塔并列布置，這使得在某一極發生故障時，另一極也可能感應出故障信號，如何區分兩極中的故障極和健全極，又成了應該解決的問題之一。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是要提供一種基于小波變換和能量譜分析的高壓直流輸電線路的保護方法，通過對電壓波動設定門檻值構成啟動判據，防止由于系統電壓非故障波動而造成保護裝置頻繁啟動，并且在直流輸電線路發生故障時能夠可靠啟動；利用故障電壓行波波頭小波變換后模極大值極性比較方法，區分區內外故障；利用暫態電壓在不同頻帶內的能量分布特征，區分故障與雷擊干擾，同時識別雙極系統的故障極與健全極。

為了解決以上的技術問題，本發明提供了一種基于小波變換和能量譜分析的高壓直流輸電線路的保護方法，包括如下的步驟：

步驟一：通過對電壓波動設定門檻值構成啟動判據，當線路電壓波動小于正門檻值或大于負門檻值時，保護裝置不啟動；當線路電壓波動大于正門檻值或小于負門檻值是，保護裝置啟動；

步驟二：在兩側換流站位置，對故障電壓行波波頭進行小波變換，然后對變換后模極大值極性進行比較，如果兩側電壓行波小波變換后模極大值極性相同，則判定為區內故障；如果兩側電壓行波小波變換后模極大值極性相反，則判定為區外故障；

步驟三：利用故障和雷擊干擾情況下，相應暫態電壓在不同頻帶內的能量分布特性不同，對故障或雷擊干擾能量譜進行區分，從而對故障或雷擊干擾進行判斷。另外，利用故障極與健全極暫態電壓在不同頻帶內的能量分布特性不同，對故障極和健全極能量譜進行區分，從而對故障極和健全極進行判斷。

所述步驟一的具體步驟為：

（1-1）設定啟動元件電壓波動正負門檻值、；

（1-2）根據公式

得到電壓波動；

公式中，為從當前時刻起第i個采樣周期后采樣所得電壓值；

為從當前時刻起第i個采樣周期前采樣所得電壓值；

為當前采樣點附近的電壓波動；

（1-3）根據公式

判斷啟動保護裝置；

如果上式成立，則啟動保護裝置；如果上式不成立，則不啟動保護裝置。

所述步驟二的具體步驟為：

（2-1）利用兩側換流站的檢測裝置檢測故障電壓行波，并對電壓行波波頭進行小波變換；

（2-2）將兩側小波變換模極大值極性進行比較，利用下式區分區內外故障；

公式中，，分別為同一段線路兩側檢測到的電壓行波在尺度s下的小波變換模極大值。

所述步驟三的具體步驟為：

（3-1）對故障或干擾電壓行波的高低頻分別采樣，計算出高低頻能量；

公式中：為暫態電壓故障分量對應于尺度i的低頻分量；

為暫態電壓故障分量對應于尺度i的高頻分量；

N為算法的數據窗長度，j為數據窗中第j個采樣點。

（3-2）定義：

給出判據：

公式中為整定值；

如果上式成立，則判定為本極故障。

當下述三式同時成立時，判定為本極故障，保護裝置動作；否則，保護裝置不動作。

公式中：、為啟動元件電壓波動正負門檻值；

為當前采樣點附近的電壓波動；