[发明专利]一种柔性直流输电线路行波双端测距方法及系统

权利要求书

1.一种柔性直流输电线路行波双端测距方法，其特征在于：

Step1：从柔性直流输电线路两端行波耦合箱分别采集容性电流行波信号，构造容性电流测距信号；

Step2：分别提取双端容性电流测距信号的自由振荡分量，计算其频域信号，获得自由振荡分量对应的等间隔频谱；

Step3：计算频域信号的等间隔频差值，计算两端频差值的比值，利用该比值进行故障测距；

所述Step1具体为：

Step1.1：从柔性直流输电线路两端行波耦合箱分别采集容性电流行波信号；

Step1.2：通过Karenbauer变换矩阵解耦直流线路，求取极空间模量容性电流行波信号，并求取该信号的相邻采样点的值之差，作为前一个采样点的新值，以此构造容性电流测距信号；

所述Step2具体为：

Step2.1：分别提取双端容性电流测距信号的自由振荡分量；

Step2.2：计算Step2.1所得信号的高阶奇次方后的信号；

Step2.3：对高阶奇次方信号进行离散傅里叶变换分别得到两端高阶奇次方信号的频谱；

Step2.4：判断两端获得的频谱是否为等间隔，若否，则改变数据时窗长度，返回执行Step2.3，若是，则分别计算两端频域信号的频差；

所述Step3具体为：

Step3.1：分别提取双端等间隔频谱的谱峰位置的频率值，对任意相邻两个频率值作差，得到两端各自频谱所对应相等的频差；

Step3.2：按照式（1）求出双端频差的比值Ω_MN，M表示双端柔性直流装置的一端，N表示双端柔性直流装置的另一端；

（1）

式（1）中，、分别表示M端和N端计算所得的角频差，、分别表示M端和N端计算所得的频差，双端频差和角频差分别满足式（2）、（3）的关系式；

（2）

（3）

Step3.3：利用双端频差的比值Ω_MN所构造的测距公式（4），得到测距估计结果k%：

（4）

式（4）中，x_f表示故障点相对于M端的距离，k%表示故障点相对于M端的距离占线路总长的百分比，l表示直流线路全长；

Step3.4：按线路全长计算校验频差值；

Step3.5：比较校验频差值与的比值与所得到的测距估计结果k%之差是否小于所设定的校验阈值，若是，则输出测距结果，若否，则改变数据时窗长度，返回Step2.3。

2.根据权利要求1所述的柔性直流输电线路行波双端测距方法，其特征在于：所述Step3.2还可以为，按照式（5）求取双端频差的比值Ω_NM；

（5）

（6）

所述Step3.3还可以为，利用双端频差的比值Ω_NM所构造的测距公式（6），得到测距结果(1-k)%。

3.根据权利要求1所述的柔性直流输电线路行波双端测距方法，其特征在于：所述Step3.5还可以为，比较校验频差值与的比值与所得到的测距估计结果(1-k)%之差是否小于所设定的校验阈值，若是，则输出测距结果，若否，则改变数据时窗长度，返回Step2.3。

4.根据权利要求1所述的柔性直流输电线路行波双端测距方法，其特征在于：所述改变数据时窗，其长度以行波在线路全长范围传播的时间τ为单位，每次改变Kτ，K=2n，n=1,2,3…。

5.一种柔性直流输电线路行波双端测距系统，其特征在于，包括：

采集模块，用于从柔性直流输电线路两端行波耦合箱分别采集容性电流行波信号；

计算模块，用于构造容性电流测距信号，提取双端容性电流测距信号的自由振荡分量；

信号分析模块，分别计算两端测距信号的频域信号，获得自由振荡分量对应的等间隔频谱；

信号处理模块，用于计算频域信号的等间隔频差值，并计算两端频差值的比值；

测距模块，用于计算和记录故障测距结果；

所述采集模块包括：

变送单元，用于变换互感器二次侧的电流信号为行波装置A/D采集的信号；

采集单元，用于将电流模拟量信号转换成数字信号；

存储单元，用于按时标命名录波数据文件，并存储于本地存储器；

启动单元，用于判断波形突变是否大于设定的启动阈值，若是，则将电流信号存储成录波数据文件；

所述计算模块包括：

计算单元一，通过Karenbauer变换矩阵解耦直流线路，求取极空间模量容性电流行波信号，并求取该信号的相邻采样点的值之差，作为前一个采样点的新值，以此构造容性电流测距信号；

计算单元二，分别计算双端容性电流测距信号自由振荡分量的高阶奇次方；

所述信号分析模块包括：

时频变换单元，对高阶奇次方信号进行离散傅里叶变换分别得到两端高阶奇次方信号的频谱；

频谱判断单元，用于判断两端频域信号的频谱是否为等间隔；

所述信号处理模块包括：

频差计算单元，用于提取双端等间隔频谱的谱峰位置的频率值，对任意相邻两个频率值作差，得到两端各自频谱所对应相等的频差；

比值计算单元，用于求出双端频差的比值Ω_MN、Ω_NM，M表示双端直流装置的一端，N表示双端直流装置的另一端；

校验计算单元，用于按线路全长计算校验频差值；

校验比较单元，比较校验频差值与的比值与所得到的测距估计结果k%之差是否小于所设定的校验阈值，若是，则输出测距结果，若否，则改变数据时窗长度。