[发明专利]一种输电线路故障暂态保护方法

说明书

为促进基于波形唯一性暂态保护原理的实用化，本发明提出了一种结合经验模态分解‑维格纳威尔分布和布谷鸟算法的输电线路暂态保护方法。该方法利用EMD分解故障暂态信号，得到不同频段的单分量信号；筛选真实暂态信号分量。然后对真分量分别求WVD，并将所有真分量的WVD进行线性叠加获得故障暂态信号的时间‑频率‑幅值能量谱密度图。最后利用布谷鸟搜索算法将能量谱密度图与故障样本库中的能量谱密度图不断迭代匹配计算相似度，依据相似度判别区内外故障，实现输电线路故障快速可靠保护。EMD‑WVD方法能有效提高故障暂态波形分析的准确度，布谷鸟搜索算法能有效提高波形匹配速度，两者结合有望促进暂态保护的实用化。

技术领域

本发明涉及一种输电线路故障暂态保护方法。

背景技术

随着我国超高压电网的迅速发展，超高压输电线路对继电保护可靠性和速动性提出了更高的要求。而基于故障时产生暂态量构造的暂态保护具有超高保护性能，成为国内外继电保护领域的研究热点。

20世纪70年代以来，众多学者将小波变换、希尔伯特-黄等数学工具引入输电线路暂态保护，暂态保护技术蓬勃发展。其中，有文献利用S变换能量相对熵的幅值比较式和极性比较式进行超高速方向保护以及纵联保护。或者，利用小波变换对输电线路进行行波距离保护，但受困于尺度选择，该方法可靠性不高。有文献把希尔伯特-黄变换作为检测工具，按顺序提取各频率暂态交流分量，实现行波距离保护。该方法在时频域范围内准确显示各种特征信息，操作性好；但会出现端点效应、筛分终止准则和模态混叠等问题，致使保护可靠性不高。

上述文献大多使用单一时域或单一频域的故障特征信息进行保护，可能会导致局部故障特征信息提取不完整，进而影响保护可靠性。为解决单一故障特征的不足，有文献根据区内外波形特征差异，提出基于行波波形相关性分析的直流输电线路纵联保护方案。有文献通过分析带并联电抗器的输电线路在单相接地故障不同故障性质下的故障特征，提出了基于最小二乘法的波形相关性的永久性故障判别方法。有文献针对新能源并网其控制策略受幅值、频率和相角等问题，提出一种适用于新能源场站送出线路的主保护原理。有文献提出，利用波形唯一原理综合时频特征信息进行输电线路故障保护，但该方法利用故障暂态信号与样本库中波形进行匹配，需要逐个计算与之匹配波形的相似度，计算繁琐，所需时间较长，大大影响了保护的速动性。

因此，有必要设计一种输电线路故障暂态保护方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种输电线路故障暂态保护方法，该输电线路故障暂态保护方法易于实施，且对故障定位速度快速。

发明的技术解决方案如下：

一种输电线路故障暂态保护方法，利用EMD(empirical mode decomposition，EMD，结合经验模态分解)分解故障暂态信号，得到不同频段的单分量信号；采用波形相关性系数对各单分量信号分别与原暂态信号进行相似度计算，筛选真实暂态信号分量；

然后对真实暂态信号分量分别求WVD(维格纳威尔分布，wigner villedisturbution，WVD)，并将所有真实暂态信号分量的WVD进行线性叠加获得故障暂态信号的时间-频率-幅值能量谱密度图；

最后利用布谷鸟搜索算法(Cuckoo Search，CS)将能量谱密度图与故障样本库中的能量谱密度图不断迭代匹配计算相似度，依据相似度判别区内外故障，实现输电线路故障快速可靠保护(即快速识别出故障，启动保护)。

包括以下步骤：

步骤1：建立样本库；

样本库中的样本为利用搭建的电网故障信号测试系统模拟各种故障情况的样本或实际现场检测数据样本；