一种特高压直流输电线路区内外故障甄别方法

摘要

本发明是一种利用极波电压S变换能量比值的特高压直流输电线路故障边界元件的方法。属电力系统继电保护技术领域。本发明为：当直流线路发生故障后，启动元件启动，根据保护安装处测得的两极直流电压、直流电流，求出正负极线极波电压。选取故障后采样序列长度为200的离散极波电压信号，进行S变换，变换结果为一101×200的时频复矩阵，并对此复矩阵中的各个元素求模。根据得到的模矩阵，提取极波电压的高频分量和低频分量后，求出极波电压高频能量与低频能量的比值。根据高频能量与低频能量的比值的大小，区分区内、区外故障。大量仿真结果表明，本发明效果良好。

主权项

一种利用极波电压S变换能量比值的特高压直流输电线路区内外故障甄别方法，其特征在于以平波电抗器和直流滤波器构成直流输电线路的物理边界，该方法按以下步骤进行：(1)直流线路发生故障后，启动元件立即启动，根据保护安装处测得的两极直流电压、直流电流，求出正极线极波电压P1(k)，负极线极波电压P2(k)为：P1(k)＝Zp×i1(k)‑u1(k)    (1)P2(k)＝Zp×i2(k)‑u2(k)    (2)式中，Zp为直流输电线路极波阻抗，u1(k)为正极直流电压，i1(k)为正极直流电流，u2(k)为负极直流电压，i2(k)为负极直流电流，k＝1、2、3....N，N为采样序列长度；(2)对极波电压进行S变换，其采样频率为100kHz，采样序列长度为200，经S变换得到101×200的复矩阵： X [ n ] = 1 N Σ k = 0 N - 1 x [ k ] e - j 2 πkn / N - - - ( 3 ) S [ m , n ] = Σ k = 0 N - 1 X [ n + k ] e - 2 π 2 k 2 / n 2 e j 2 πkm / N , n ≠ 0 - - - ( 4 ) S [ m , n ] = 1 N Σ k = 0 N - 1 x [ k ] , n = 0 - - - ( 5 ) 式中：x[k]为采集到的N个离散的正极波信号点，k＝0、1、2....N‑1，N为采样序列长度，X[n]为x[k]的傅里叶变换，S[m，n]为复时频矩阵，其列向量表示信号在某一时刻的幅频特性，其行向量表示信号在某一频率的时域分布；(3)对得到的n+1行m列的复时频矩阵中的各个元素求模，得到模矩阵，根据下式计算高频能量和低频能量： E 1 ( m ) = Σ n = 5 101 | S [ m , n ] | - - - ( 6 ) E 2 ( m ) = Σ n = 1 4 | S [ m , n ] | - - - ( 7 ) 式中：|S[m，n]|为将S矩阵中的各个元素求模后得到的模矩阵，E1(m)为高频能量，E2(m)为低 频能量，m＝1、2、3....N，N为时间窗长度；(4)求出高频能量与低频能量的最大比值k： k = max ( E 1 ( m ) E 2 ( m ) ) - - - ( 8 ) 式中，E1(m)为高频能量，E2(m)为低频能量，k为在所取的时间窗内高频能量与低频能量的比值的最大值；(5)区内外故障的甄别判据，当k≤1时为区外故障，当k＞1时为区内故障。