[发明专利]基于sym8小波包变换的特高压直流输电线路区内外故障识别方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于sym8小波包变换的特高压直流输电线路区内外故障识别方法。针对现有特高压直流输电系统故障定位问题，本发明从较短时间窗口的线路电流故障录波波形出发，提供简单方便的判断直流输电线路区内外故障方法。具体地，首先截取故障后线路电流的10ms波形，通过基于sym8的小波包进行6级分解得到相应节点处的小波包系数，进而得到故障的特征能量谱向量，并以此求取能量熵，最后使用线性阈值给出故障发生在直流输电线路区内外的判断。按本发明公开的方法，可以对直流输电系统直流线路区内、外短路故障进行定位，准确度可达80％以上。

技术领域

本发明涉及直流输电系统故障诊断技术领域，具体来说是基于sym8小波包变换的特高压直流输电线路区内外故障识别方法。

背景技术

特高压直流输电(UHVDC)因其电晕无线电干扰小、线路走廊窄且损耗率小、功率和电流调节较容易且快速、输电距离不受电力系统同步稳定运行的限制以及非同步互联能力强等优势，在海底电缆送电、远距离大功率输电、大区域和非同步大电网之间的互联等方面得到了广泛的运用。系统包括换流站、直流输电线路和送端及受端交流系统几部分，大量现场故障表明，任何部分发生故障都会影响整个系统运行的可靠性和设备的安全性。而由于特高压直流输电设备造价昂贵，因此故障的检测和快速清除对系统的安全运行十分重要。

经过几十年的发展，故障诊断技术已经成为了涉及面很广的学科。它包括控制论、结构强度、计算机科学、力学、模式识别、信号处理、决策科学、人工智能等多门现代科学技术，与很多学科具有交叉性，是一门具有深远影响的新学科。设备的故障诊断技术在相关学科的推动下，越来越具有实用性并引起了人们的重视。

如申请号为CN201610305442.6公开的一种基于模糊积分多源信息融合理论的电网故障诊断方法，首先获取电气量及开关量故障信息；对步骤一中的故障信息进行预处理，对电气量进行小波分析，求取小波奇异度xj1和小波故障度xj2；对开关量进行贝叶斯网络诊断，由贝叶斯理论求出开关量的故障度xj3；步骤三，基于模糊积分算法理论对步骤二中求得的小波奇异度xj1和小波故障度xj2、开关量的故障度xj3进行融合，得出最终决策结果。降低了仅采用开关量和电气量诊断电网故障造成的模型误差。

基于小波变换的故障诊断方法，相较于神经网络等智能算法，因其对计算资源需求较低，目前仍被广泛研究和讨论。其原理在于，当系统出现突发性非正常运行状态的时候，输入输出信号会表现出奇异性特征。利用小波变换从频域拆分信号并分析出具体的奇异特征，即可对故障进行相应的识别或诊断。该方法抗干扰性强，能实时进行故障检测。但不足之处在于，现有小波变换无法提取信号的高频细节特征，而这对于特高压直流输电系统的故障定位具有重要作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术仅能实现故障检测，无法针对特高压直流输电系统中直流线路区内、外短路故障精准定位。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

基于sym8小波包变换的特高压直流输电线路区内外故障识别方法，包括以下步骤：

步骤1.获取故障极线路电流的故障录波波形；

步骤2.截取故障后设定起始时刻的波形片段；

步骤3.对录波波形使用基于sym8的小波包变换进行预设分解层数分解；所述预设分解层数根据计算机能力和识别效果寻优后确定；

步骤4.根据分解得到的小波包系数求取各个频带下的能量值；

步骤5.将能量值按照频率升序排列形成能量谱向量；

步骤6.通过能量谱求得小波包能量熵；

步骤7.判断熵值是否大于1，若是则执行第8步，否则跳过第8步；

步骤8.得出故障发生在直流线路区内的判断；