[發(fā)明專利]基于頻譜密度衰減的雷電暫態(tài)信號識別方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN109375051B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設計）人: 胡列翔;趙光靜;王增平;韓志軍;張亞剛;馬靜;裘愉濤;陸承宇;王松;戚宣威;吳佳毅;孟繁岐;梁嘉娣;汪冬輝;孫文文;阮黎翔;丁峰;陳明
• 申請（專利權）人: 國網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學研究院;國家電網(wǎng)有限公司;華北電力大學
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

本發(fā)明公開了一種基于頻譜密度衰減的雷電暫態(tài)信號識別方法及系統(tǒng)。現(xiàn)有的雷電暫態(tài)信號識別方案仍存在行波波頭識別困難、采樣率要求高、整定缺乏理論依據(jù)等問題。本發(fā)明提取直流輸電系統(tǒng)暫態(tài)信號并進行小波變換，計算小波奇異熵，對頻譜密度之比進行判定，識別故障信號、繞擊干擾信號和反擊干擾信號；根據(jù)錄波數(shù)據(jù)能量分布系數(shù)進行判定，識別普通短路故障信號和雷擊故障信號。本發(fā)明能很好地進行雷電暫態(tài)信號的識別，受故障距離、過渡電阻等因素的影響小。

技術領域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)故障識別技術領域，涉及一種基于頻譜密度衰減的雷電暫態(tài)信號識別方法及系統(tǒng)。

背景技術

特高壓直流輸電工程通常是遠距離輸電，輸電線路長，要跨越惡劣的地理環(huán)境，因此輸電線路遭受雷擊和發(fā)生故障的概率很高。統(tǒng)計表明，UHVDC輸電工程中直流輸電線路發(fā)生故障的概率最高，但是直流線路保護的正確動作率卻只有50％；同時，現(xiàn)有線路保護裝置誤動作的很大一部分原因是遭受雷電干擾等的影響。直流線路故障后采用故障重啟功能可恢復線路的正常運行，不必閉鎖直流系統(tǒng)。因此，研究并提高UHVDC輸電線路保護的性能，及時發(fā)現(xiàn)輸電線路故障并對雷電等暫態(tài)信號進行可靠識別，可以減少直流輸電系統(tǒng)不必要閉鎖的次數(shù)。我國在UHVDC輸電線路保護方面仍有很大的研究空間。提高特高壓直流輸電線路的保護性能，并對雷電等暫態(tài)信號進行可靠識別，對于保證電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行，提升特高壓直流輸電線路保護的技術水平具有重大意義。

特高壓直流輸電線路遭受雷擊時，雷電流通常是負極性的，以行波的形式從雷擊點向線路兩端傳播，引起的暫態(tài)信號中含有大量高頻分量。對于行波保護和暫態(tài)保護而言，保護裝置很可能捕捉到雷電行波，從而造成保護誤動。因此，必須能夠正確對故障性雷擊、雷擊干擾和普通短路故障等暫態(tài)信號進行可靠識別。國內外學者對特高壓直流輸電線路上雷電暫態(tài)信號的識別進行了大量的研究，雖然在一定程度上克服了現(xiàn)有雷電暫態(tài)信號識別方案存在的缺陷，但是仍存在行波波頭識別困難、采樣率要求高、整定缺乏理論依據(jù)等問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷，提供一種基于頻譜密度衰減的雷電暫態(tài)信號識別方法，以很好地進行雷電暫態(tài)信號的識別，減小故障距離、過渡電阻等因素的影響。

為此，本發(fā)明采用如下的技術方案：基于頻譜密度衰減的雷電暫態(tài)信號識別方法，其包括：

提取直流輸電系統(tǒng)暫態(tài)信號并進行小波變換，計算小波奇異熵，對頻譜密度之比進行判定，識別故障信號、繞擊干擾信號和反擊干擾信號；根據(jù)錄波數(shù)據(jù)能量分布系數(shù)進行判定，識別普通短路故障信號和雷擊故障信號；

所述的提取直流輸電系統(tǒng)暫態(tài)信號：利用保護安裝處測得的正、負兩極電壓數(shù)據(jù)進行Karenbauer相模變換進行電磁解耦，取線模電壓與正極軸線電壓差的標幺值進行暫態(tài)分析；

所述的計算小波奇異熵及對頻譜密度之比進行判定：基于小波變換求取暫態(tài)信號突變時刻前、后一個數(shù)據(jù)窗內的小波奇異熵之和，利用其比值刻畫暫態(tài)信號在突變時刻前、后頻譜密度的衰減程度；

所述根據(jù)錄波數(shù)據(jù)能量分布系數(shù)進行判定：基于多尺度小波變換，對所選取的暫態(tài)電壓劃分時間段，分別求得不同時間段內不同尺度的小波能量，建立反映暫態(tài)信號時頻能量分布特征的小波能譜矩陣；定義暫態(tài)信號小波變換后高、低頻段的能量分布系數(shù)，作為暫態(tài)信號能譜衰減特征的特征量，構造判據(jù)。

本發(fā)明首先對雷電的故障機理進行了分析，利用小波分解，結合奇異熵與信息熵對信號進行刻畫。在對不同類型的故障信號進行頻譜密度分析，提出故障信號與雷電干擾信號識別方案，在能譜衰減特征分析的基礎上，提出了將雷電故障信號和普通短路故障信號的識別方法。仿真驗證表明，本發(fā)明能很好地進行雷電暫態(tài)信號的識別，受故障距離、過渡電阻等因素的影響小。