[发明专利]基于MMC换流站信息融合技术交流系统暂态故障识别方法

说明书

技术领域

本发明属于柔性直流输电技术领域。

背景技术

2001年，德国慕尼黑联邦国防军大学的RainerMarquardt提出了模块化多电平换 流器（multilevelmodularconverter，MMC）的概念。2010年11月，世界上第一个基于模块 化多电平换流器的柔性直流输电（MMC-HVDC）工程-TransBayCable工程在美国旧金山市 投入运行。与采用电压源换流器（voltagesourceconverter，VSC）柔性直流输电系统相 比，MMC-HVDC系统最大的不同之处在于其采用MMC技术进行直流功率的传输。MMC-HVDC系统 具有可向孤岛供电、不会换相失败、波形水平低、故障处理能力强、占地面积小等诸多优点。 因此，MMC-HVDC在交直流输电混合系统中已经得到广泛发展和应用。但对此类交直流混联 系统的交流线路故障诊断还停留在单纯利用交流侧的信号对故障进行判断识别阶段，而利 用MMC换流站信息对交流线路暂态故障扰动进行识别判断目前未见相关的报道。

发明内容

本发明的目的是利用Renyi小波包能量熵和Renyi小波包时间熵算法完成对交流 线路暂态故障判断识别的基于MMC换流站信息融合技术交流系统暂态故障识别方法。

本发明的步骤是：

一、首先，取直流母线电压，对其进行Renyi小波包能量熵的运算；

二、若交流输电线路发生单相接地短路故障，取MMC换流站中的ABC三相下桥臂电流，进 行DB4小波包变换，将变换后第四频段的重构信号进行Renyi时间熵的运算，对比三相的运 算结果；

三、若交流输电线路发生多相故障，取MMC换流站中的ABC三相上桥臂的电流，对其进行 DB4小波包变换，将变换后第六频段的重构信号进行Renyi时间熵的运算；

①当有两相熵值发生突变，而第三相熵值未发生突变时，则交流输电线路发生两相接 地短路故障，故障相为熵值发生突变的相；

②当有一相熵值发生突变，而其他两相熵值未发生突变时，则交流输电线路发生两相 不接地短路故障，但此时能确定的故障相为熵值有突变的一相；

③当三相熵值均未发生突变时，则交流输电线路发生三相短路故障，故障相为ABC三 相；

四、若交流输电线路发生两相不接地短路故障，根据步骤三可确定一个故障相，在此基 础上，在取另外两相的MMC换流站上桥臂电压，对其进行DB4小波包变换，将变换后第五频段 的重构信号进行Renyi时间熵运算。

本发明步骤一所述的Renyi小波包能量熵运算的具体过程如下：

利用离散小波包将信号i层分解，离散小波包节点系数或重构信号矩阵为，为被测信号原始数据长度，在上定义一个滑动数据窗，窗宽为，滑动因子为，该滑动数据窗表示为：

（1）

式中，，，d_i,j(k)为小波包节点（i，j）第k个离散小波包系数或重构信号，k为离散小波包系数或重构信号矩阵中元素位置变量，N为分解层数上限，M为Renyi小波包能量熵长度；则Renyi小波包能量熵运算的过程为：

为信号在以时刻为中心、窗宽为的滑动数据窗内的尺度i上个小波包系数组或重构信号的能量和，其中为时刻滑动时间窗内尺度i上第j个节点小波包系数或重构信号的能量和；令且，则时刻的Renyi小波包能量熵为：

（2）。

本发明步骤二、三、四中所述的Renyi时间熵运算的具体过程如下：

利用离散小波包将信号i层分解，离散小波系数表示为，在小波系数上定义一个滑动数据窗，窗宽为，滑动因子为，则滑动数据窗可表示为：

（3）

上式中，，；将滑动窗划分为R个区间，有

（4）

式中，且；

设表示小波系数，落入区间的概率，其等于小波系数落在区间的数目与滑动数据窗中的总数之比，则在第j尺度下，时刻的Renyi小波包时间熵为：

（5）。

本发明提出的一种基于MMC换流站信息融合技术的交流系统暂态故障识别方法， 可判断交流输电线路的暂态故障。该识别方法利用Renyi小波包能量熵和Renyi小波包时间 熵对交流输电线路的暂态故障特征进行提取，解决了在仅已知MMC换流站及直流母线信息 的情况下交流输电线路暂态故障的判断识别问题。

附图说明