[发明专利]一种用户侧低压直流系统线路故障定位方法及装置

说明书

本发明涉及一种用户侧低压直流系统线路故障定位方法及装置，通过构建基于VMD‑Hilbert算法的行波波头捕捉模型，有效提高了行波信号的信噪比，能有效捕捉行波波头，以此来确定故障行波到达线路两端监测点的时刻，并根据该时刻进行故障定位。本发明提供的该故障定位方法与波速无关，能够起到更好的测距效果。与现有技术中的经验模态分解方法相比，能够在不同过渡电阻、不同故障距离、不同故障类型下更精确的对故障线路进行定位，并随着故障点位置越靠近线路中点，定位误差越小。

技术领域

本发明涉及电力系统故障检测技术领域，尤其涉及一种用户侧低压直流系统线路故障定位方法及装置。

背景技术

随着当今社会经济的飞速发展和现代科技的进步，我国在各方面的基础设施建设日益完善，对我国的电力系统提出了越来越高的运行需求，如今我国电力系统规模日益扩大，地域分布日益广阔，输电线路的传输距离越来越远，传输能量以及电压等级大幅度提高，输电网络日益庞大复杂。电力系统发生故障将会影响整个电力系统的稳定安全运行，严重时将影响我国的国民经济，因此需要快速准确地确定故障类型以及故障位置，在最短时间内修复故障，以防止故障范围扩大引起严重事故或危害。

国内外学者针对输电线路故障定位的问题已有了大量的科研成果，提出了很多较为有效的测距方法，故障定位主要有单端行波测距方法和双端行波测距方法，单端行波测距方法在准确识别波头问题上较为困难，定位精度较低。如今GPS时钟修正技术和GPS定位技术的飞速发展使得时间同步精度已精确到纳秒级别，由于双端行波测距方法需要准确记录电压或电流行波到达线路两端的时间，且只需对第一个波头到达采集点的时刻进行准确记录，较为简单，因此目前双端行波测距方法的在输电线路的故障定位上的应用更为普遍。在实际应用中，信号采样频率和行波波速极易对双端测距的故障定位结果产生影响，尤其体现在行波波速的影响更大。

发明内容

基于现有技术的上述情况，本发明的目的在于提供一种用户侧低压直流系统线路故障定位方法及装置，通过构建基于变分模态分解-希尔伯特变换算法(VMD-Hilbert，以下称“VMD-Hilbert算法”)的行波波头捕捉模型，有效提高了行波信号的信噪比，能有效捕捉行波波头，此定位方法与波速无关，能够起到更好的测距效果。

为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用户侧低压直流系统线路故障定位方法，包括步骤：

线路发生区内故障时，在线路两端采样线路暂态信号；

采用变分模态分解方法对两端采样的暂态信号进行分解，得到有限带宽的本征模态函数分量BLIMF；

分别对线路两端分解得到的本征模态函数分量BLIMF求导并取模值，读取模值极大值点作为行波到达线路两端的时刻t₁、t₂；

根据时刻t₁、t₂计算各端距离故障点的距离。

进一步的，所述采用变分模态分解方法对两端采样的暂态信号进行分解，得到有限带宽的本征模态函数及分量BLIMF，包括步骤：

将暂态信号f(t)分解为k个具有中心频率和有限带宽的BLIMF分量u_k(t)，满足各BLIMF分量之和等于f(t)且各BLIMF分量的宽带之和最小，其表达式为：

其中，为函数在时间t上的偏导数；ω_k为各BLIMF分量的中心频率集；*为卷积符号；δ(t)为单位脉冲函数；j为虚数单位。

进一步的所述分别对线路两端分解得到的本征模态函数分量BLIMF求导并取模值包括：

对所述本征模态函数分量BLIMF做频谱处理；

通过凯伦贝尔变换解耦，选取线模分量；