基于小波能量相对熵的高压直流输电线路单端保护方法

摘要

一种基于小波能量相对熵的高压直流输电线路单端保护方法，其步骤主要为：1)数据采集与预处理：电流测量装置采集电流信号，保护数据处理装置利用正交变换矩阵进行相模变换，得到线路边界的内侧1模电流x_a(n)和线路边界的外侧1模电流x_b(n)。2)小波能量相对熵的计算：分别对内侧1模电流向量X_a和外侧1模电流向量X_b进行小波变换，计算内侧1模电流向量X_a与外侧1模电流向量X_b之间的小波能量相对熵M。3)高压直流输电线路单端保护：判别小波能量相对熵M是否大于给定的保护阈值ε，若M大于ε，保护装置则判定故障发生在高压直流输电输电线路区内。该方法对线路故障的识别率高，保护动作更准确可靠，能更好的保证输电线路的安全稳定运行。

主权项

一种基于小波能量相对熵的高压直流输电线路单端保护方法，其步骤为：A、数据采集与预处理电流测量装置在线路边界内侧采集到内侧正极线路电流i_ap(n)、内侧负极线路电流i_an(n)，数据处理装置利用正交变换矩阵对内侧正极线路电流i_ap(n)、内侧负极线路电流i_an(n)进行相模变换，得到线路边界的内侧1模电流x_a(n)；电流测量装置在线路边界外侧采集到外侧正极线路电流i_bp(n)、外侧负极线路电流i_bn(n)；数据处理装置利用正交变换矩阵对外侧正极线路电流i_bp(n)、外侧负极线路电流i_bn(n)进行相模变换，得到线路边界的外侧1模电流x_b(n)；其中n表示采样时刻，n＝1,2,…,N，N是采样点总数；B、小波能量相对熵的计算B1、小波变换由内侧1模电流x_a(n)构成内侧1模电流向量X_a，X_a＝[x_a(1),x_a(2),…x_a(n),…,x_a(N)]，对内侧1模电流向量X_a进行离散小波分解，再进行单支重构，得到内侧1模电流重构系数矩阵D_a，$D_a=\left[\begin{array}{cccccc}{d}_{a1}\left(1\right)& d_{a1}\left(2\right)& K& d_{a1}\left(n\right)& K& d_{a1}\left(N\right)\\ d_{a2}\left(1\right)& d_{a2}\left(2\right)& K& d_{a2}\left(n\right)& K& d_{a2}\left(N\right)\\ M& M& & M& & M\\ d_{aj}\left(1\right)& d_{aj}\left(2\right)& K& d_{aj}\left(n\right)& K& d_{aj}\left(N\right)\\ M& M& & M& & M\\ d_{aJ+1}\left(1\right)& d_{aJ+1}\left(2\right)& K& d_{aJ+1}\left(n\right)& K& d_{aJ+1}\left(N\right)\end{array}\right]$其中d_aj(n)是内侧1模电流向量X_a在分解尺度j下、n时刻的重构系数，j为小波变换系数的分解尺度序号，j＝1,2,…,J+1，J为小波分解层数；由外侧1模电流x_b(n)构成外侧1模电流向量X_b，X_b＝[x_b(1),x_b(2),…x_b(n),…,x_b(N)]，对外侧1模电流向量X_b进行离散小波分解，再进行单支重构后得到内侧1模电流重构系数矩阵D_b，$D_b=\left[\begin{array}{cccccc}{d}_{b1}\left(1\right)& d_{b1}\left(2\right)& K& d_{b1}\left(n\right)& K& d_{b1}\left(N\right)\\ d_{b2}\left(1\right)& d_{b2}\left(2\right)& K& d_{b2}\left(n\right)& K& d_{b2}\left(N\right)\\ M& M& & M& & M\\ d_{bj}\left(1\right)& d_{bj}\left(2\right)& K& d_{bj}\left(n\right)& K& d_{bj}\left(N\right)\\ M& M& & M& & M\\ d_{bJ+1}\left(1\right)& d_{bJ+1}\left(2\right)& K& d_{bJ+1}\left(n\right)& K& d_{bJ+1}\left(N\right)\end{array}\right]$其中d_bj(n)是外侧1模电流向量X_b在分解尺度j下、n时刻的重构系数；B2、计算小波能量相对熵计算内侧1模电流向量X_a在分解尺度j下的能量E_aj，进而得到内侧1模电流向量X_a的总能量E_a，进而得到分解尺度j下内侧1模电流向量X_a的能量E_aj与总能量E_a之比p_aj，计算外侧1模电流向量X_b在分解尺度j下的能量E_bj，进而得到外侧1模电流向量X_b的总能量E_b，进而得到分解尺度j下外侧1模电流向量X_b的能量E_bj与总能量E_b之比p_bj，再计算出，内侧1模电流向量X_a相对于外侧1模电流向量X_b的小波能量相对熵M_ab，外侧1模电流向量X_b相对于内侧1模电流向量X_a的小波能量相对熵M_ba，最后计算出，内侧1模电流向量X_a与外侧1模电流向量X_b之间的小波能量相对熵M，M＝M_ab+M_baC、高压直流输电线路单端保护若内侧1模电流向量X_a与外侧1模电流向量X_b之间的小波能量相对熵M大于给定的保护的阈值ε，数据处理装置就判断故障发生在高压直流输电线路的边界内，数据处理装置发出信号，保护控制装置切除边界内的线路。