[发明专利]一种基于同心松弛原理的HVDC线路故障测距方法

权利要求书

1.一种基于同心松弛原理的HVDC线路故障测距方法，其特征在于，其步骤如下：

步骤一：依次在HVDC直流线路N个等分点位置设置金属性接地故障，相邻两点之间的间隔为10km；

步骤二：在输电线路的整流端和逆变端，基于广域测量系统分别测量得到HVDC传输线中N个故障点的电压行波信号，共得到2N个电压行波信号；

步骤三：采用小波包分解算法分别对2N个电压行波信号进行分解；

步骤四：经5层小波包分解后，提取2N个电压行波信号的低频分量，即第5层第0个小波系数

步骤五：分别计算每个电压行波信号的低频分量的小波包系数的能量：

式中，m是变量，l为小波包系数的个数，共得到2N个能量；

步骤六：分别计算N个等分点位置的逆变侧和整流侧的能量比值，得到N个能量比值k₁，k₂，…，k_N；

逆变侧和整流侧的能量比值为：

式中，下标n取值为1,2,…N，k_n是大于0的实数；E_I为逆变侧测得的瞬时能量，E_R为整流侧测得的瞬时能量；

步骤七：组成N个数据点的一组数据{(k₁，d₁)，(k₂，d₂)，…,(k_N，d_N)}；其中，d₁，d₂，……，d_N为N个等分点位置距离整流侧的直流线路的距离；

步骤八：采用最小二乘拟合对步骤七得到的数据进行曲线拟合，得到故障测距函数：

d＝f(k)；

其中，d为故障距离，f(k)为逆变侧和整流侧的能量比值k与故障距离的函数；

根据排列熵值的变化情况判断是否发生故障，若确定发生故障，则进行测距；若不是故障，是一个正常运行情况的小扰动，则不进行测距，包括以下步骤：

步骤1：基于广域测量系统在输电线路的整流端和逆变端测量电压行波信号，若排列熵差比的指标大于+15％时，则判别为系统发生了故障，利用故障测距函数测量故障位置；

步骤2：利用小波包分解算法分解故障位置整流侧和逆变侧的电压行波信号，提取5层小波包分解后整流侧和逆变侧的电压行波信号的低频分量，并计算逆变侧的瞬时能量E_I和整流侧的瞬时能量E_R；

步骤3：计算逆变侧瞬时能量E_I和整流侧瞬时能量E_R的比值得到能量比值k，将能量比k带入故障测距函数：d＝f(k)，得出故障测距距离d，定位故障点。

2.根据权利要求1所述的基于同心松弛原理的HVDC线路故障测距方法，其特征在于，所述小波包分解算法的快速方法为：

其中，k为时间位置参数，f(t)为一时间信号，表示第j层上的第i个小波包系数，H、G表示小波分解滤波器，H与尺度函数有关，G与小波函数有关；

小波包分解算法的重构算法为：

其中，j＝0,1,…,n表示分解层数；i＝1,2,…,2^j-1,2^j；h、g表示小波重构滤波器。

3.根据权利要求1所述的基于同心松弛原理的HVDC线路故障测距方法，其特征在于，所述排列熵差比的指标为：

式中，pec为电流量时间序列的排列熵值，T为电流周期，I_d为故障时测量的电流信号，(t₁,t₁+nT)为电流自t₁时刻至t₁+nT时刻的电流量时间序列值。