[發明專利]一種基于能譜相似度的特高壓直流輸電線路雷擊故障識別方法

有效

• 申請號: 201710305650.0
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN107255743B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 劉可真;束洪春;周帆;吳尉民;駱逍;張凌躍;張燦;袁寶輝;杜崢;盧佳;楊浩
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R29/04;G01R29/02;G01R23/16
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1.一種基于能譜相似度的特高壓直流輸電線路雷擊故障識別方法，其特征在于：當特高壓直流輸電線路電壓發生波動時，取穩定運行時的正極時域波形與其零軸所圍面積和任一故障類型的正極時域波形與其零軸所圍面積的比值，根據比值大小識別故障和雷擊干擾；若為故障則轉入故障分類的識別，利用小波對附加分量進行小波分解識別，判斷是接地故障還是雷擊故障；若為雷擊故障則轉入繞擊故障與反擊故障識別；

具體步驟為：

(1)取初始行波5ms內的電壓采樣數據進行分析，首先取穩定運行時的正極時域波形與其零軸所圍面積，接著取任一故障類型的正極時域波形與其零軸所圍面積，將兩者作比，得到比值k，用比值k進行故障與雷電干擾的識別；

式中，U₊(t)為穩定運行時的正極電壓；u₊(t)為故障時的正極電壓；

其判定標準為：

當k＞1.5時，判定為故障；當k＜1.5時，判定為雷電干擾；

(2)若為故障，則計算與標準能譜矩陣的相似度M1、M2、M3，相似度最大者對應故障類型，從而識別雷擊故障和接地故障；

(3)若為雷擊故障，計算模極大值的差值kk，若kk為正則為反擊故障，若kk為負則為繞擊故障。

2.根據權利要求1所述的基于能譜相似度的特高壓直流輸電線路雷擊故障識別方法，其特征在于：

所述標準能譜矩陣的相似度選取規則如下：

(1)截取5ms內的雷擊故障與接地故障的暫態電壓波形作為特征提取信號，采樣頻率是20kHz，對其進行7層分解，得到小波系數d₁(n)～d₇(n)；

(2)計算各頻帶能量E_j：

式中，j為小波分解的層數，d_j(k)為小波分解后的高頻信號系數，E_j為各頻段內的小波能量和；

得到小波能量譜序列為：

對應的，d₁頻帶能量為E₁，d₂頻帶能量為E₂，d₃頻帶能量為E₃，d₄頻帶能量為E₄，d₅頻帶能量為E₅，d₆頻帶能量為E₆，d₇頻帶能量為E₇，低頻小波能量頻帶a₇能量為d_n為小波變換所取的波段，n＝1-7；

(3)根據電壓暫態分量中存在的規律，計算每種故障情況的10組數據的能譜平均值，取d1、d2、d3、d4、d5的能量作為能譜標準矩陣，計算任一故障能譜矩陣與標準矩陣的相似度作為識別判據，相似度最大者為與之對應的故障；

令M_a為待識別故障過電壓經小波變換后的高中頻能譜矩陣；M_b為能譜參考矩陣，兩者相似度為M_n：

式中，H和W分別是矩陣的列數和行數；M_b(i,j)為矩陣中第i行和第j列元素的大小，計算得M₁為反擊故障標準矩陣的相關度，M₂為與繞擊故障的標準矩陣的相關度，M₃為與接地故障的標準矩陣的相關度。

3.根據權利要求1所述的基于能譜相似度的特高壓直流輸電線路雷擊故障識別方法，其特征在于：

所述模極大值選取規則如下；

小波模極大值即電壓信號經小波變換后的局部極值點，定義為：

|W_sf(x)|≤|W_sf(x₀)| (6)

式中，為小波；W_sf(x)是電壓信號f(x)的小波函數表示；如果在x的某一鄰域范圍內式(e)成立，則x₀稱為小波變換的模極大值點，W_sf(x₀)為小波變換的模極大值；

令kk＝k₁-k₂ (7)

若kk＞0，即可判定為反擊故障；若kk＜0，則判定為繞擊故障，其中，k1為第一個模極大值，k2為第二個模極大值。