[发明专利]一种基于同心松弛原理的HVDC线路故障测距方法

说明书

本发明提出了一种基于同心松弛原理的HVDC线路故障测距方法，用以解决HVDC直流线路故障快速定位问题。本发明采用线路两端的电压信号经小波包分解的低频分量数据进行瞬时能量比值的确定，据此构造瞬时能量比值和故障距离的测距函数，从而实现故障的定位。本发明受量测噪声的影响较小，同时能够避免故障过渡电阻的影响；由于不需要测量行波到达测量端的时间，因此不受同步时钟的影响；采用排列熵差比的指标来控制测距函数计算的启停，可以避免非故障情况下扰动的影响。本发明简单易实现，能够准确实现直流线路故障定位，具有较强的实用性和鲁棒性；对直流线路故障测距具有一定的参考价值。

技术领域

本发明涉及直流线路故障定位的技术领域，具体涉及一种基于同心松弛原理的HVDC线路故障测距方法。

背景技术

高压直流输电作为输送电能和大电网互联的重要方式，其故障对电网的影响巨大。为了保障供电的可靠性，实现直流输电线路故障的快速抢修，直流输电线路的故障定位是关键因素。目前，故障测距方法主要分为行波测距和非行波测距两大类，行波测距是广泛应用在交直流输电系统中故障定位的方法，其又分为单端测距和双端测距。根据行波测距的原理可知，其测距的准确性依赖于行波波头的准确识别以及波速和波头达到测量端时刻的准确测量。波头的识别受到线路参数、过渡电阻等因素影响。由于行波中含有多个成分频率的波，不同频率的波速度差别较大，因此特定频率波速的确定也相对比较困难。对于行波双端测距，由于需要分别测量行波达到两端的时刻，因此会受到两端同步时钟的影响，若测量端两个时钟不一致，则会导致定位出现很大的误差。已有研究学者分别针对上述问题进行了研究，取得了一些重要的研究成果，由于行波测距本身固有的特点，因此，很难从本质上进行改善。除此之外，行波测距还受到采样频率的影响，对采样设备提出了很高的要求。

近年来，非行波测距思想得到了一定的发展，取得了一些重要的研究成果。基于分布式参数输电线路模型的电压分布特点实现故障定位受到两端测量非同步以及线路参数不确定性的影响。基于线路不同故障点的电压时域波形的不同，通过计算电压相关系数来确定故障位置，同样受到线路的参数不确定的影响。在此基础上，已有学者建立了含测量非同步以及线路参数不确定性的分布式时域故障定位方程。另有学者根据故障行波频谱特性与故障距离具有对应关系，采用人工神经网络方法求解故障测距中关键的自然频率偏移角来实现故障的定位。后两者方法实施起来较为繁琐。就总体来讲，目前的非行波测距方法可操作性不强。

发明内容

针对现有高压输电线路行波故障测距，行波波头难以识别，受过渡电阻影响较大，且对采样设备要求高以及现有非行波测距可操作性不强的技术问题，本发明提出一种基于同心松弛原理的HVDC线路故障测距方法，在非行波测距研究方法的基础上，受同心松弛思想的启发，采用线路两端瞬时能量比的方法实现故障的定位，受到多因素影响下能够实现故障的准确定位，具有较强的实用性和鲁棒性。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于同心松弛原理的HVDC线路故障测距方法，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；