[发明专利]一种MMC-HVDC直流输电线路故障定位方法

权利要求书

1.一种MMC-HVDC直流输电线路故障定位方法，其特征在于，包括：

通过对称分量变换矩阵将双极电压进行解耦，得到其线模分量和零模分量；

对线模分量和零模分量进行VMD分解，在分解过程中，对模态数k和惩罚因子进行参数交替优化，使得这两者的取值更加合理；

利用S变换进行分析，定位故障突变点，准确检测行波波头到达两侧的时间；

利用消除波速影响的故障测距算法，实现对高压直流输电线路故障的准确定位。

2.根据权利要求1所述的MMC-HVDC直流输电线路故障定位方法，其特

征在于，所述通过对称分量变换矩阵将双极电压进行解耦，得到其线模分量和零模分量包括：

采用的的相模变换矩阵如式（1）所示

（1）

利用相模变换矩阵式（1）可完成对双极电压的解耦运算；

（2）

式（2）中为同一侧的正负极电压，分别为同一侧的线模、零模分量。

3.根据权利要求1所述的MMC-HVDC直流输电线路故障定位方法，其特

征在于，所述对线模分量和零模分量进行VMD分解包括：

构造变分问题和求解变分问题，对原始信号进行构造变分问题的思路是把原始信号分解为k个固有模态函数（IMF），k为模态数，其中第k个IMF表示为，而构造变分函数的目的就是使得所有的固有模态函数带宽之和最小,最终确定所知的模态函数以及其对应的中心频率和带宽；则可得变分约束模型如式（3）所示：

（3）

其中和分别代表模态函数及其中心频率，δ表示瞬时频率的倒数，表示预估的中心频率；

为了求得式（3）的最优解，引入Lagrange乘法算子以及二次惩罚因子，则可把限制性问题的求解转换为非限制性问题的求解，如式（4）所示：

（4）

利用方向交替乘子算法对以及进行交替迭代即可实现对三者的迭代更新，则可表示如式（5）所示：

（5）

为了简化计算，令，；则通过Parsevar 傅里叶变换可将式（5）转换为式（6）

（6）

其中为当前剩余量，是当前剩余量的维纳滤波结果，同理可将中心频域更新如下所示：

（7）

其中是模态函数功率谱的重心。

4.根据权利要求1所述的MMC-HVDC直流输电线路故障定位方法，其特征在于，所述对模态数k和惩罚因子进行参数交替优化包括：

在对原始数据进行分解过程中，对模态数k和惩罚因子α两者进行独立优化，采用交替优化参数的方式获得k和α的最优值：

对于k值的更新依据在于阀值和间隔占比，其中的定义如式（8）所示：

(8)

式（7）中，和分别为当前和相邻模态间隔，阀值取值35%；

对于惩罚因子的更新依据是包络熵的区间消去法，即以各模态包络熵均值最小作为优化目标，对惩罚因子区间采用二分法进行区间更新，并取更新后的区间中点作为新的惩罚因子；当小于或者优化次数超过最大值的时候，更新随之停止。