專利名稱：特高壓直流輸電線路線模電壓s變換的邊界元件方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種利用線模電壓S變換能 量比值的特高壓直流輸電線路故障邊界元件方法。
背景技術(shù)：
目前如何提高直流線路運行的安全性和可靠性已成為急需解決的問題，能否對直 流線路故障做出正確判斷是直流線路保護的關(guān)鍵。目前，世界上廣泛采用行波保護作為高 壓直流線路保護的主保護，其快速的單端量保護是依據(jù)電壓行波的突變量、電壓行波變化 率和電流變化梯度作為判據(jù)的。它具有超高速動作特性，不受電流互感器飽和、系統(tǒng)振蕩和 長線分布電容影響等優(yōu)點。但根據(jù)國內(nèi)外實際運行的相關(guān)資料顯示，目前使用的直流線路 行波保護(主要由ABB和SIEMENS兩家公司提供)卻受存在因線路末端平波電抗器和直流 濾波器的影響，導(dǎo)致電壓變化率減??；電壓變量和地模波受故障距離影響；方向行波變化 率受過渡電阻影響等問題。正是因為這些影響因素的存在，有時會導(dǎo)致現(xiàn)有的直流保護裝 置拒動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的單端量保護的不足，提供一種利用線模電壓S變換能 量比值的特高壓直流輸電線路故障邊界元件方法。直流輸電系統(tǒng)包括直流輸電線路和直流線路兩端的平波電抗器和直流濾波器，其 中的平波電抗器和直流濾波器構(gòu)成了直流輸電線路高頻暫態(tài)量的“天然”邊界，并且邊界頻 率特性分析表明線路邊界內(nèi)、外故障信號的高頻分量存在顯著的特征差異，據(jù)此可以提出 刻畫區(qū)內(nèi)外故障識別的判據(jù)。本發(fā)明是基于利用高頻分量特征的直流輸電線路單端超高速保護原理(其原理 框圖如

圖1)上提出的一種邊界元件方法。本發(fā)明的具體實現(xiàn)按以下步驟進行(1)直流線路發(fā)生故障后，啟動元件立即啟動。根據(jù)保護安裝處測得的兩極直流電 壓、采用Karenbauer變換矩陣，求出線模電壓U1 U1 = (u+_u_)(1)式中，u+為正極直流電壓，u_為負極直流電流。(2)對線模電壓進行S變換，其采樣頻率為100kHz，采樣序列長度為200點，經(jīng)S 變換得到101X200的復(fù)矩陣
權(quán)利要求
一種特高壓直流輸電線路線模電壓S變換的邊界元件方法，其特征在于按以下步驟進行(1)直流線路發(fā)生故障后，根據(jù)保護安裝處測得的兩極直流電壓、采用Karenbauer變換矩陣，求出線模電壓u1u1＝(u+ u )(1)式中，u+為正極直流電壓，u 為負極直流電流；(2)對線模電壓進行S變換，其采樣頻率為100kHz，采樣序列長度為200點，經(jīng)S變換得到101×200的復(fù)矩陣 <mrow><mi>U</mi><mo>[</mo><mi>n</mi><mo>]</mo><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mi>N</mi></mfrac><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>0</mn> </mrow> <mrow><mi>N</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></munderover><mi>u</mi><mo>[</mo><mi>k</mi><mo>]</mo><msup> <mi>e</mi> <mrow><mo>-</mo><mi>j</mi><mn>2</mn><mi>&pi;kn</mi><mo>/</mo><mi>N</mi> </mrow></msup><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><mi>S</mi><mo>[</mo><mi>m</mi><mo>,</mo><mi>n</mi><mo>]</mo><mo>=</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>0</mn> </mrow> <mrow><mi>N</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></munderover><mi>U</mi><mo>[</mo><mi>n</mi><mo>+</mo><mi>k</mi><mo>]</mo><msup> <mi>e</mi> <mrow><mo>-</mo><msup> <mrow><mn>2</mn><mi>&pi;</mi> </mrow> <mn>2</mn></msup><msup> <mi>k</mi> <mn>2</mn></msup><mo>/</mo><msup> <mi>n</mi> <mn>2</mn></msup> </mrow></msup><msup> <mi>e</mi> <mrow><mi>j</mi><mn>2</mn><mi>&pi;km</mi><mo>/</mo><mi>N</mi> </mrow></msup><mo>,</mo><mi>n</mi><mo>&NotEqual;</mo><mn>0</mn><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><mi>S</mi><mo>[</mo><mi>m</mi><mo>,</mo><mi>n</mi><mo>]</mo><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mi>N</mi></mfrac><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>0</mn> </mrow> <mrow><mi>N</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></munderover><mi>u</mi><mo>[</mo><mi>k</mi><mo>]</mo><mo>,</mo><mi>n</mi><mo>=</mo><mn>0</mn><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>4</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>式中u[k]為采集到的N個離散的線模電壓信號點，k＝0、1、1....N 1，N為采樣序列長度，U[n]為u[k]的傅里葉變換，s[m，n]為復(fù)時頻矩陣，其列對應(yīng)采樣時間點，行對應(yīng)頻率；(3)對得到的n+1行m列的復(fù)時頻矩陣中的各個元素求模，得到模矩陣|S[m，n]|，其列向量表示信號在某一時刻的幅頻特性，其行向量表示信號在某一頻率下的時域分析；(4)根據(jù)下面兩個公式求整個時間窗內(nèi)高低頻能量總和 <mrow><msub> <mi>E</mi> <mn>1</mn></msub><mo>=</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>m</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi></munderover><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>n</mi><mo>=</mo><mn>6</mn> </mrow> <mn>101</mn></munderover><mo>|</mo><mi>S</mi><mo>[</mo><mi>m</mi><mo>,</mo><mi>n</mi><mo>]</mo><mo>|</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>6</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><msub> <mi>E</mi> <mn>2</mn></msub><mo>=</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>m</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi></munderover><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>n</mi><mo>=</mo><mn>2</mn> </mrow> <mn>5</mn></munderover><mo>|</mo><mi>S</mi><mo>[</mo><mi>m</mi><mo>,</mo><mi>n</mi><mo>]</mo><mo>|</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>7</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>式中|S[m，n]|為將S矩陣中的各個元素求模后得到的模矩陣，E1為高頻能量總和，E2為低頻能量總和，m＝1、2、3....N，N為時間窗長度；(5)求出高頻能量與低頻能量的比值k <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mfrac> <msub><mi>E</mi><mn>1</mn> </msub> <msub><mi>E</mi><mn>2</mn> </msub></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>8</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>式中，E1為整個時窗內(nèi)的高頻能量總和，E2為整個時窗內(nèi)低頻能量總和，k為在所取的時間窗內(nèi)高頻能量與低頻能量的比值；(6)區(qū)內(nèi)外故障的甄別判據(jù)，當(dāng)k≤2時為區(qū)外故障，當(dāng)k＞2時為區(qū)內(nèi)故障。
全文摘要
本發(fā)明是特高壓直流輸電線路線模電壓S變換的邊界元件方法。本發(fā)明的方法為當(dāng)直流線路發(fā)生故障，保護元件啟動后，根據(jù)保護安裝處測得的兩極直流電壓，利用相模變換理論，求出線模電壓。選取采樣序列長度為200點的離散線模電壓信號，進行S變換，變換結(jié)果為101×200的時頻復(fù)矩陣，并對此復(fù)矩陣中的各個元素求模。根據(jù)得到的模矩陣，提取出線模電壓的高頻能量和低頻能量，求出線模電壓高頻能量與低頻能量的比值。根據(jù)高頻能量與低頻能量比值的大小，區(qū)分區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障。大量仿真結(jié)果表明，本發(fā)明效果良好。
文檔編號H02H7/26GK101964515SQ20101026460
公開日2011年2月2日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者孫士云, 張?zhí)m蘭, 張廣斌, 束洪春, 田鑫萃 申請人:昆明理工大學(xué)