[发明专利]一种MMC-HVDC直流输电线路故障定位方法

说明书

本发明公开了一种MMC‑HVDC直流输电线路故障定位方法，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。本发明的方法利用交替优化参数的方法对模态个数K和惩罚因子进行优化，在此基础之上利用VMD对行波信号分解并提取其固有模态分量，再利用S变换准确定位故障突变点，最终实现故障精准定位。

技术领域

本发明涉及直流输电技术，具体涉及一种基于改进VMD和S变换的MMC-HVDC直流输电线路故障定位方法。

背景技术

近年以来，我国的电网规模不断扩大，随之而来是电压等级的不断提高以及输送容量的持续增大。高压直流输电相较于交流输电而言具有更好的经济性以及更大的输送容量，并且还具有调节功率容易、线路走廊窄以及可以快捷进行电网交互等诸多优点。而作为电力系统极为重要的组成部分，基于MMC的高压直流输电(High Voltage Direct CurrentBased on MMC，MMC-HVDC)系统对于整个电网的安全运行具有不可替代的作用，需要快速准确的定位故障位置、减少故障时间以及提高供电可靠性，因此，对MMC-HVDC系统直流输电线路故障定位技术进行深入研究是很有必要的。

目前，对于HVDC线路的故障定位方式主要有四类：频谱分析法、阻抗法、机器学习法以及行波法。

有文献利用电流突变极性实现了直流输电线路故障定位，但是该方法对于两端的数据同步要求比较高。有文献可以较为精准的对金属性故障进行故障测距，但是该方法的前提条件是故障点两端电流分量相位角一致或者是故障点电压为零，当输电线路发生高阻故障时，该方法的测量精度会大大降低。有文献提出了通过结合不同频率分量的幅值比和故障距离对线路故障进行定位的方法，该方法虽然避免了同步测量，但是应用范围局限于配电线路。有文献对双极故障因素进行分析并提出相应的双极间故障保护方法，但是并没有考虑输电线路在发生接地故障情况下的故障定位。有文献虽然对故障波形在保护区内是否可行性进行了相关的验证，但是其测量精度有待进一步提升。有文献提出了利用经验模态分解（empirical mode decomposition，EMD）算法来实现故障定位，但是在分解故障信号的过程中会产生模态混乱现象，进而影响故障定位精度。有文献提出利用S变换检测信号突变点的方法检测故障，但是该方法在故障信号受到强噪声影响时不能保证测量精度。有文献提出利用改进型EMD实现故障定位，但是没有从根本上消除模态混叠对故障定位所造成的影响。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于改进VMD和S变换的MMC-HVDC直流输电线路故障定位方法，利用VMD对行波信号分解并提取其固有模态分量，再利用S变换准确定位故障突变点，最终实现故障精准定位。

本发明采用的技术方案是：一种MMC-HVDC直流输电线路故障定位方法，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。

进一步地，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）