[发明专利]一种直流输电线路双端行波测距方法及系统

说明书

本发明涉及一种直流输电线路双端行波测距方法及系统。包括：对于小波变换奇异点检测技术对行波波头标定存在的适应性问题，提出具有完全自适应分解能力的改进的希尔伯特‑黄变换，利用高频突变的峰值频点对行波波头进行标定；对于行波波头到达时刻与行波波速难以有机统一问题，提出利用牛顿插值算法对波速逐次进行补偿，将每次补偿后的波速代入考虑波速变化的测距公式，当测距结果的收敛精度满足设定收敛条件后算法终止循环，得到逐步逼近真实故障距离的测距结果。本发明的优点是：对行波波头的标定可靠精确，能够将行波波头到达时刻与行波波速统一起来，测距精度高，测距结果稳定可靠，对采样频率要求不高，有利于工程实现。

技术领域

本发明属于特高压直流输电线路故障定位领域，特别涉及一种直流输电线路双端行波测距方法及系统。

背景技术

目前，对直流输电线路故障测距的理论研究从时间、频率、空间三个角度出发，可分为行波法、固有频率法和故障分析法。随着工程实践的应用证明，在故障测距领域逐渐形成了以行波法为主，固有频率和故障分析法协助提高测距精度为辅的发展趋势。行波法按其原理不同，可分为单端法、双端法。在单端行波测距法中，当发生高阻接地故障时，可能导致反射波波头幅值过小而无法捕捉，从而导致单端法测距失败，因此在工程中较多采用双端法进行测距。在双端行波测距法中，对行波波头的标定和行波行波波头到达时刻与行波波速的有机统一是影响测距精度的主要因素。

小波变换(Wavelet Transformation,WT)曾在电力系统中被做为突变点检测技术的主流方法，然而小波变换对信号的时频局部化分析结果受制于小波基及分解尺度的影响，小波基与分解尺度一旦选定后，必须用它来分析各类故障信号。不同故障类型，不同故障程度，故障信息的特征有所差异，此时利用固定的小波基和分解尺度对不同故障情况下的信号进行小波变换，会存在小波分解时的自适应性问题。

当直流线路发生故障后，故障点会产生故障阶跃波，阶跃信号包含从0到无穷的频率分量，频率越高的分量其幅值越小。故障行波在沿线路传播过程中受到线路对行波色散效应的影响，使得各频率分量之间发生相位偏移，各频率分量幅值发生衰减，其结果表现为波头形状的畸变，波头前沿由高频分量构成，波尾部分同时含有高低频分量。若不考虑实际工程中行波检测装置的幅值分辨率限制，则波头前沿的最高频分量的波速决定了该故障行波的波速，此时行波波速等于光速。然而，实际工程中行波检测装置的幅值分辨率总是有限的，不可能检测到无限小的信号。当在线路远端及高阻接地故障时，行波受到的幅值衰减作用增强，此时可能导致波头前沿的最高频分量行波的幅值小于行波检测装置的幅值分辨率，从而故障行波的波速由次高频分量行波的波速决定，实际波速示意图如图1所示。由上述分析可知，不同的故障距离与不同的过渡电阻将对行波波速产生不同程度的影响。然而，在实际行波测距法中为方便计算，根据工程运行经验一般将行波波速取为某一接近光速的固定值，存在所用波速与行波波头到达时刻难以有机统一的问题，影响了行波测距法的精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流输电线路双端行波测距方法及系统，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种直流输电线路双端行波测距方法，包括以下步骤：

步骤1，故障发生后首先利用改进的希尔伯特-黄变换标定出电压行波到达整流侧和逆变侧测距装置的时刻t₁、t₂。

步骤2，将t₁、t₂代入传统双端行波测距公式，得到故障距离初值，记为l₀；

步骤3，用线路全长L减去l₀得到故障点距逆变侧的故障距离L-l₀，分别将l₀、L-l₀作为牛顿插值多项式P_n(l)的输入量进行求解，分别得到行波达到两端测距装置时的波速v_M0、v_N0；