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    重庆时时彩下注法: 柔性直流输电线路故障行波的处理方法.pdf

    关 键 词:
    柔性 直流 输电 线路 故障 行波 处理 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201610996242.X

    申请日:

    2016.11.11

    公开号:

    CN106526422A

    公开日:

    2017.03.22

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01R 31/08申请日:20161111|||公开
    IPC分类号: G01R31/08 主分类号: G01R31/08
    申请人: 清华大学; 全球能源互联网研究院
    发明人: 董新洲; 汤兰西; 施慎行; 王宾; 庞辉; 孔明; 贺之渊; 杨杰; 裴翔羽
    地址: 100084 北京市海淀区清华园1号清华大学
    优先权:
    专利代理机构: 北京友联知识产权代理事务所(普通合伙) 11343 代理人: 尚志峰;汪海屏
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201610996242.X

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.04.19|||2017.03.22

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供了一种柔性直流输电线路故障行波的处理方法,包括:分别获取柔性直流输电线路的极模电流和极模电压故障暂态行波;获取极模反向电压故障暂态行波;获取极模反向电压故障暂态行波的模极大值,得到极模反向电压故障暂态行波的等效极模反向电压行波。本发明的技术方案,能够有效地展现出故障行波与高频暂态干扰的区别,使柔性直流输电线路故障的整体特征更加简洁和直观;还能够消除极模反向电压故障暂态行波中直流和低频信号的影响,凸显出行波波过程的高频特性,降低了对柔性直流系统下行波波过程的分析难度,使得超高速柔性直流输电线路?;こ晌赡?。

    权利要求书

    1.一种柔性直流输电线路故障行波的处理方法,其特征在于,包括:
    分别获取柔性直流输电线路的极模电流故障暂态行波和极模电压故障暂态行波;
    获取柔性直流输电线路的极模反向电压故障暂态行波;
    获取所述极模反向电压故障暂态行波的模极大值,计算得到所述极模反向电压故障暂
    态行波的等效极模反向电压行波。
    2.根据权利要求1所述柔性直流输电线路故障行波的处理方法,其特征在于,所述分别
    获取所述极模电流故障暂态行波和所述极模电压故障暂态行波具体包括:
    在所述柔性直流输电线路发生故障时,以预定采样率对所述柔性直流输电线路的电流
    和电压进行采样和存数,获得电流采样值序列或电压采样值序列;
    对所述电流采样值序列中的正极电流ip(n)和负极电流in(n)的采样值进行极模变换,
    将存在电磁耦合关系的正极电流和负极电流解耦为独立的零模电流故障暂态行波i0(n)和
    极模电流故障暂态行波i1(n);
    对所述电压采样值序列中的正极电压up(n)和负极电压un(n)的采样值进行极模变换,
    将存在电磁耦合关系的正极电压和负极电压解耦为独立的零模电压故障暂态行波u0(n)和
    极模电压故障暂态行波u1(n)。
    3.根据权利要求2所述柔性直流输电线路故障行波的处理方法,其特征在于,所述获取
    柔性直流输电线路的极模反向电压故障暂态行波具体包括:
    利用所述柔性直流输电线路的极模单位长度的电感Ll和极模单位长度的电容C1,求取
    极模波阻抗Zc1;
    利用所述极模电流故障暂态行波i1(n)、所述极模电压故障暂态行波u1(n)和所述极模
    波阻抗Zc1,求取所述极模反向电压故障暂态行波ur1(n)。
    4.根据权利要求3所述柔性直流输电线路故障行波的处理方法,其特征在于,所述获取
    所述极模反向电压故障暂态行波的模极大值,得到所述极模反向电压故障暂态行波的等效
    极模反向电压行波具体包括:
    对所述极模反向电压故障暂态行波ur1(n)进行小波变换,得到对应的小波变换系数;
    分别求取所述小波变换系数的模极大值;
    对所述小波变换系数的模极大值进行奇异性识别,计算李普希兹指数,剔除噪声干扰;
    消除连续信号离散化对所述小波变换系数的模极大值的干扰;
    将所述极模反向电压故障暂态行波在每一处的所述小波变换系数的模极大值用该处
    的冲激函数进行表达,所述冲激函数的幅度与该处所述小波变换系数的模极大值相等,将
    所述冲激函数构成的冲激函数序列作为所述等效极模反向电压行波。
    5.根据权利要求4所述柔性直流输电线路故障行波的处理方法,其特征在于,所述小波
    变换采用三次中心B样条函数的导函数作为小波函数,小波系数序列﹛hk﹜k∈z,﹛gk﹜k∈z为:
    ﹛hk﹜k∈z=(0.125,0.375,0.375,0.125)(k=-1,0,1,2),
    ﹛gk﹜k∈z=(-2,2)(k=0,1),
    经过所述小波变换后,将所述极模反向电压故障暂态行波分解成以下形式:
    <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>A</mi> <msup> <mn>2</mn> <mi>j</mi> </msup> </msub> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <munder> <mi>&Sigma;</mi> <mi>k</mi> </munder> <msub> <mi>h</mi> <mi>k</mi> </msub> <msub> <mi>A</mi> <msup> <mn>2</mn> <mrow> <mi>j</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> </msub> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <msup> <mn>2</mn> <mrow> <mi>j</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>W</mi> <msup> <mn>2</mn> <mi>j</mi> </msup> </msub> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <munder> <mi>&Sigma;</mi> <mi>k</mi> </munder> <msub> <mi>g</mi> <mi>k</mi> </msub> <msub> <mi>A</mi> <msup> <mn>2</mn> <mrow> <mi>j</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> </msub> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <msup> <mn>2</mn> <mrow> <mi>j</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>
    其中,A2jur1(n)为所述极模反向电压故障暂态行波ur1(n)的小波逼近系数,W2jur1(n)为
    所述极模反向电压故障暂态行波ur1(n)的小波变换系数。
    6.根据权利要求4所述柔性直流输电线路故障行波的处理方法,其特征在于,所述小波
    变换系数的模极大值为:
    对于任意给定的正数ε>0,当满足|n-n0|<ε时,对任意的n≠n0,有
    成立,
    其中,n0为所述极模反向电压故障暂态行波的采样序号,为所述极模反向电
    压故障暂态行波在采样序号n0处的所述小波变换系数的模极大值,j为小波变换的尺度。
    7.根据权利要求4所述柔性直流输电线路故障行波的处理方法,其特征在于,所述李普
    希兹指数为:
    <mrow> <mi>&alpha;</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>log</mi> <mn>2</mn> </msub> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>W</mi> <msup> <mn>2</mn> <mrow> <mi>j</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> </msub> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>n</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>W</mi> <msup> <mn>2</mn> <mi>j</mi> </msup> </msub> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>n</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> </mrow>
    其中,α为李普希兹指数,n0为所述极模反向电压故障暂态行波的采样序号,为
    在所述采样序号处的小波变换系数的模极大值,j为小波变换的尺度;
    当α<0时,所述采样序号处的模极大值为所述噪声干扰,将所述采样序号处的模极大值
    剔除。
    8.根据权利要求4所述柔性直流输电线路故障行波的处理方法,其特征在于,将最大模
    极大值10%以下的模极大值确定为所述连续信号离散化对所述模极大值的干扰,并剔除所
    述干扰。
    9.一种柔性直流输电线路故障行波的处理装置,其特征在于,包括:
    极模电流故障暂态行波和极模电压故障暂态行波获取单元,获取柔性直流输电线路的
    极模电流故障暂态行波和极模电压故障暂态行波;
    极模反向电压故障暂态行波获取单元,用于获取柔性直流输电线路的极模反向电压故
    障暂态行波;以及
    计算单元,用于获取所述极模反向电压故障暂态行波的模极大值,计算得到所述极模
    反向电压故障暂态行波的等效极模反向电压行波。
    10.根据权利要求9所述柔性直流输电线路故障行波的处理装置,其特征在于,所述极
    模电流故障暂态行波和极模电压故障暂态行波获取单元具体包括:
    采样单元,在所述柔性直流输电线路发生故障时,以预定采样率对所述柔性直流输电
    线路的电流和电压进行采样和存数,获得电流采样值序列或电压采样值序列;
    极模变换单元,用于对所述电流采样值序列中的正极电流ip(n)和负极电流in(n)的采
    样值进行极模变换,将存在电磁耦合关系的正极电流和负极电流解耦为独立的零模电流故
    障暂态行波i0(n)和极模电流故障暂态行波i1(n);以及
    对所述电压采样值序列中的正极电压up(n)和负极电压un(n)的采样值进行极模变换,
    将存在电磁耦合关系的正极电压和负极电压解耦为独立的零模电压故障暂态行波u0(n)和
    极模电压故障暂态行波u1(n)。
    11.根据权利要求10所述柔性直流输电线路故障行波的处理装置,其特征在于,所述极
    模反向电压故障暂态行波获取单元具体用于:
    利用所述柔性直流输电线路的极模单位长度的电感Ll和极模单位长度的电容C1,求取
    极模波阻抗Zc1;
    利用所述极模电流故障暂态行波i1(n)、所述极模电压故障暂态行波u1(n)和所述极模
    波阻抗Zc1,求取所述极模反向电压故障暂态行波ur1(n)。
    12.根据权利要求11所述柔性直流输电线路故障行波的处理装置,其特征在于,所述计
    算单元具体用于:
    对所述极模反向电压故障暂态行波ur1(n)进行小波变换,得到对应的小波变换系数;
    分别求取所述小波变换系数的模极大值;
    对所述小波变换系数的模极大值进行奇异性识别,计算李普希兹指数,剔除噪声干扰;
    消除连续信号离散化对所述小波变换系数的模极大值的干扰;
    将所述极模反向电压故障暂态行波在每一处的所述小波变换系数的模极大值用该处
    的冲激函数进行表达,所述冲激函数的幅度与该处所述小波变换系数的模极大值相等,将
    所述冲激函数构成的冲激函数序列作为所述等效极模反向电压行波。
    13.根据权利要求12所述柔性直流输电线路故障行波的处理装置,其特征在于,所述小
    波变换采用三次中心B样条函数的导函数作为小波函数,小波系数序列﹛hk﹜k∈z,﹛gk﹜k∈z为:
    ﹛hk﹜k∈z=(0.125,0.375,0.375,0.125)(k=-1,0,1,2),
    ﹛gk﹜k∈z=(-2,2)(k=0,1),
    经过所述小波变换后,将所述极模反向电压故障暂态行波分解成以下形式:
    <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>A</mi> <msup> <mn>2</mn> <mi>j</mi> </msup> </msub> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <munder> <mi>&Sigma;</mi> <mi>k</mi> </munder> <msub> <mi>h</mi> <mi>k</mi> </msub> <msub> <mi>A</mi> <msup> <mn>2</mn> <mrow> <mi>j</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> </msub> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <msup> <mn>2</mn> <mrow> <mi>j</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>W</mi> <msup> <mn>2</mn> <mi>j</mi> </msup> </msub> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <munder> <mi>&Sigma;</mi> <mi>k</mi> </munder> <msub> <mi>g</mi> <mi>k</mi> </msub> <msub> <mi>A</mi> <msup> <mn>2</mn> <mrow> <mi>j</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> </msub> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <msup> <mn>2</mn> <mrow> <mi>j</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>
    其中,为所述极模反向电压故障暂态行波ur1(n)的小波逼近系数,为
    所述极模反向电压故障暂态行波ur1(n)的小波变换系数。
    14.根据权利要求12所述柔性直流输电线路故障行波的处理装置,其特征在于,所述小
    波变换系数的模极大值为:
    对于任意给定的正数ε>0,当满足|n-n0|<ε时,对任意的n≠n0,有
    成立,
    其中,n0为所述极模反向电压故障暂态行波的采样序号,为所述极模反向电
    压故障暂态行波在采样序号n0处的所述小波变换系数的模极大值,j为小波变换的尺度。
    15.根据权利要求12所述柔性直流输电线路故障行波的处理装置,其特征在于,所述李
    普希兹指数为:
    <mrow> <mi>&alpha;</mi> <mo>=</mo> <msub> <mi>log</mi> <mn>2</mn> </msub> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>W</mi> <msup> <mn>2</mn> <mrow> <mi>j</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> </msub> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>n</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>W</mi> <msup> <mn>2</mn> <mi>j</mi> </msup> </msub> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>n</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> </mrow>
    其中,α为李普希兹指数,n0为所述极模反向电压故障暂态行波的采样序号,为
    在所述采样序号处的小波变换系数的模极大值,j为小波变换的尺度;
    当α<0时,所述采样序号处的模极大值为所述噪声干扰,将所述采样序号处的模极大值
    剔除。
    16.根据权利要求12所述柔性直流输电线路故障行波的处理方法,其特征在于,所述计
    算单元用于将最大模极大值10%以下的模极大值确定为所述连续信号离散化对所述模极
    大值的干扰,并剔除所述干扰。

    说明书

    柔性直流输电线路故障行波的处理方法

    技术领域

    本发明涉及电力系统继电?;ず凸收霞觳饧际趿煊?,具体而言,涉及一种柔性直
    流输电线路故障行波的处理方法。

    背景技术

    柔性直流输电技术相比于传统直流输电技术,具有谐波水平低、没有换相失败问
    题、没有无功补偿问题、可以为无源系统供电、可同时独立调节有功功率和无功功率等优
    点,在我国具有广阔的应用前景。然而柔性直流输电线路发生短路故障时,过大的短路电流
    会永久损坏换流站的电力电子器件,因此需要在故障发生后极短的时间内正确识别故障,
    开断直流断路器以?;せ涣髡镜牡缌Φ缱悠骷?。传统直流输电线路的继电?;げ荒苈闳?br />性直流输电线路对?;た焖傩缘囊?,基于行波原理的?;ぜ际鹾凸收霞际跏墙饩稣庖晃?br />题的理想选择。

    但是,目前故障行波的分析方法以单个故障行波波头为研究对象,缺乏对整个波
    过程特征的深入分析;而且仅通过单个故障行波波头,故障行波的整体特征很难简洁而有
    效地凸显出来,难以区分故障行波和高频暂态干扰。因此以波过程为对象的故障行波处理
    方法,对认识故障行波和提高行波?;た煽啃跃哂兄匾庖?。

    发明内容

    本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

    为此,本发明的一个目的在于提出了一种柔性直流输电线路故障行波的处理方
    法。

    为实现上述目的,根据本发明的实施例,提出了一种柔性直流输电线路故障行波
    的处理方法,包括:分别获取柔性直流输电线路的极模电流故障暂态行波和极模电压故障
    暂态行波;获取柔性直流输电线路的极模反向电压故障暂态行波;获取所述极模反向电压
    故障暂态行波的模极大值,计算得到所述极模反向电压故障暂态行波的等效极模反向电压
    行波。

    根据本发明的实施例的柔性直流输电线路故障行波的处理方法,通过获取柔性直
    流输电线路的极模电流故障暂态行波和极模电压故障暂态行波得到的极模反向电压故障
    暂态行波,以及通过获取极模反向电压故障暂态行波的模极大值,得到等效极模反向电压
    行波这样的技术方案,能够消除极模反向电压故障暂态行波中直流和低频信号的影响,使
    得超高速柔性直流输电线路?;こ晌赡?。

    根据本发明的一个实施例,分别获取柔性直流输电线路的极模电流故障暂态行波
    和极模电压故障暂态行波具体可以包括:当柔性直流输电线路发生故障时,对柔性直流输
    电线路的电流进行采样和存数;对所述电流采样值序列中的正极电流ip(n)和负极电流in
    (n)的采样值进行极模变换,将存在电磁耦合关系的正极电流和负极电流解耦为独立的零
    模电流故障暂态行波i0(n)和极模电流故障暂态行波i1(n);对所述电压采样值序列中的正
    极电压up(n)和负极电压un(n)的采样值进行极模变换,将存在电磁耦合关系的正极电压和
    负极电压解耦为独立的零模电压故障暂态行波u0(n)和极模电压故障暂态行波u1(n)。

    在该实施例中,获取柔性直流输电线路的极模电流故障暂态行波和极模电压故障
    暂态行波的方式被具体为通过对柔性直流输电线路故障时的柔性直流输电线路的电流的
    采样结果进行极模变换来进行的,通过极模转换得到了独立的零模电流故障暂态行波i0
    (n)和极模电流故障暂态行波i1(n),以及独立的零模电压故障暂态行波u0(n)和极模电压故
    障暂态行波u1(n)。

    根据本发明的一个实施例,获取柔性直流输电线路的极模反向电压故障暂态行波
    具体包括:利用所述柔性直流输电线路的极模单位长度的电感Ll和极模单位长度的电容C1,
    求取极模波阻抗Zc1;利用所述极模电流故障暂态行波i1(n)、所述极模电压故障暂态行波u1
    (n)和所述极模波阻抗Zc1,求取所述极模反向电压故障暂态行波ur1(n)。

    在该实施例中,通过柔性直流输电线路的极模单位长度的电感Ll和极模单位长度
    的电容C1,得到了极模波阻抗Zc1,然后再通过极模波阻抗Zc1,得到极模反向电压故障暂态行
    波ur1(n)。

    根据本发明的一个实施例,获取极模反向电压故障暂态行波的模极大值,得到极
    模反向电压故障暂态行波的等效极模反向电压行波具体包括:所述极模反向电压故障暂态
    行波ur1(n)进行小波变换,得到对应的小波变换系数;分别求取所述小波变换系数的模极大
    值;对所述小波变换系数的模极大值进行奇异性识别,计算李普希兹指数,剔除噪声干扰;
    消除连续信号离散化对所述小波变换系数的模极大值的干扰;将所述极模反向电压故障暂
    态行波在每一处的所述小波变换系数的模极大值用该处的冲激函数进行表达,所述冲激函
    数的幅度与该处所述小波变换系数的模极大值相等,将所述冲激函数构成的冲激函数序列
    作为所述等效极模反向电压行波。

    在该实施例中,通过对极模反向电压故障暂态行波进行小波变换,并对小波变换
    系数的模极大值进行奇异性识别的过程,剔除了噪声干扰。然后,通过消除连续信号离散化
    对小波变换系数的模极大值的干扰,将极模反向电压故障暂态行波转换为由冲激函数序列
    表示的等效极模反向电压行波,可以消除极模反向电压故障暂态行波中直流和低频信号的
    影响,凸显出行波波过程的高频特性。

    根据本发明的一个实施例,小波变换采用三次中心B样条函数的导函数作为小波
    函数,小波系数序列﹛hk﹜k∈z,﹛gk﹜k∈z为:

    ﹛hk﹜k∈z=(0.125,0.375,0.375,0.125)(k=-1,0,1,2),

    ﹛gk﹜k∈z=(-2,2)(k=0,1),

    经过小波变换后,将极模反向电压故障暂态行波分解成以下形式:


    其中,为所述极模反向电压故障暂态行波ur1(n)的小波逼近系数,
    为所述极模反向电压故障暂态行波ur1(n)的小波变换系数。

    在该实施例中,小波变换采用三次中心B样条函数的导函数作为小波函数,能够有
    效地提取出表征极模反向电压故障暂态行波特性的小波变换系数。

    根据本发明的一个实施例,小波变换系数的模极大值为:对于任意给定的正数ε>
    0,当满足|n-n0|<ε时,对任意的n≠n0,有成立,其中,n0为极模反向电
    压故障暂态行波的采样序号,为极模反向电压故障暂态行波在采样序号n0处的小
    波变换系数的模极大值,j为小波变换的尺度。

    在该实施例中,通过求取小波变换系数的模极大值可以在尽可能保留极模反向电
    压故障暂态行波特性的前提下对极模反向电压故障暂态行波进行降噪处理。

    根据本发明的一个实施例,李普希兹指数为:


    其中,α为李普希兹指数,n0为极模反向电压故障暂态行波的采样序号,为
    在采样序号处的小波变换系数的模极大值,j为小波变换的尺度;当α<0时,采样序号处的模
    极大值为噪声干扰,剔除掉采样序号处的模极大值。

    在该实施例中,通过李普希兹指数能够对极模反向电压故障暂态行波的采样序号
    处由噪声干扰所形成的模极大值进行剔除处理。

    根据本发明的一个实施例,还包括:将最大模极大值10%以下的模极大值确定为
    所述连续信号离散化对所述模极大值的干扰,并剔除所述干扰。

    在该实施例中,进一步指出了通过剔除最大模极大值10%以下的模极大值来降低
    连续信号离散化对模极大值的干扰。

    根据本发明的另一方面,还提出了一种柔性直流输电线路故障行波的处理装置,
    包括:极模电流故障暂态行波和极模电压故障暂态行波获取单元,获取柔性直流输电线路
    的极模电流故障暂态行波和极模电压故障暂态行波;极模反向电压故障暂态行波获取单
    元,用于获取柔性直流输电线路的极模反向电压故障暂态行波;以及计算单元,用于获取所
    述极模反向电压故障暂态行波的模极大值,计算得到所述极模反向电压故障暂态行波的等
    效极模反向电压行波。

    根据本发明的实施例的柔性直流输电线路故障行波的处理装置,通过获取柔性直
    流输电线路的极模电流故障暂态行波和极模电压故障暂态行波得到的极模反向电压故障
    暂态行波,以及通过获取极模反向电压故障暂态行波的模极大值,得到等效极模反向电压
    行波这样的技术方案,能够消除极模反向电压故障暂态行波中直流和低频信号的影响,使
    得超高速柔性直流输电线路?;こ晌赡?。

    根据本发明的另一实施例,极模电流故障暂态行波和极模电压故障暂态行波获取
    单元具体包括:

    采样单元,在所述柔性直流输电线路发生故障时,以预定采样率对所述柔性直流
    输电线路的电流和电压进行采样和存数,获得电流采样值序列或电压采样值序列;

    极模变换单元,用于对所述电流采样值序列中的正极电流ip(n)和负极电流in(n)
    的采样值进行极模变换,将存在电磁耦合关系的正极电流和负极电流解耦为独立的零模电
    流故障暂态行波i0(n)和极模电流故障暂态行波i1(n);以及对所述电压采样值序列中的正
    极电压up(n)和负极电压un(n)的采样值进行极模变换,将存在电磁耦合关系的正极电压和
    负极电压解耦为独立的零模电压故障暂态行波u0(n)和极模电压故障暂态行波u1(n)。

    在该实施例中,获取柔性直流输电线路的极模电流故障暂态行波和极模电压故障
    暂态行波的方式被具体为通过对柔性直流输电线路故障时的柔性直流输电线路的电流的
    采样结果进行极模变换来进行的,通过极模转换得到了独立的零模电流故障暂态行波i0
    (n)和极模电流故障暂态行波i1(n),以及独立的零模电压故障暂态行波u0(n)和极模电压故
    障暂态行波u1(n)。

    根据本发明的一个实施例,极模反向电压故障暂态行波获取单元具体用于:利用
    所述柔性直流输电线路的极模单位长度的电感Ll和极模单位长度的电容C1,求取极模波阻
    抗Zc1;利用所述极模电流故障暂态行波i1(n)、所述极模电压故障暂态行波u1(n)和所述极
    模波阻抗Zc1,求取所述极模反向电压故障暂态行波ur1(n)。

    在该实施例中,通过柔性直流输电线路的极模单位长度的电感Ll和极模单位长度
    的电容C1,得到了极模波阻抗Zc1,然后再通过极模波阻抗Zc1,得到极模反向电压故障暂态行
    波ur1(n)。

    根据本发明的一个实施例,计算单元具体用于:对所述极模反向电压故障暂态行
    波ur1(n)进行小波变换,得到对应的小波变换系数;分别求取所述小波变换系数的模极大
    值;对所述小波变换系数的模极大值进行奇异性识别,计算李普希兹指数,剔除噪声干扰;
    消除连续信号离散化对所述小波变换系数的模极大值的干扰;将所述极模反向电压故障暂
    态行波在每一处的所述小波变换系数的模极大值用该处的冲激函数进行表达,所述冲激函
    数的幅度与该处所述小波变换系数的模极大值相等,将所述冲激函数构成的冲激函数序列
    作为所述等效极模反向电压行波。

    在该实施例中,通过对极模反向电压故障暂态行波进行小波变换,并对小波变换
    系数的模极大值进行奇异性识别的过程,剔除了噪声干扰。然后,通过消除连续信号离散化
    对小波变换系数的模极大值的干扰,将极模反向电压故障暂态行波转换为由冲激函数序列
    表示的等效极模反向电压行波,可以消除极模反向电压故障暂态行波中直流和低频信号的
    影响,凸显出行波波过程的高频特性。

    根据本发明的一个实施例,所述小波变换采用三次中心B样条函数的导函数作为
    小波函数,小波系数序列﹛hk﹜k∈z,﹛gk﹜k∈z为:

    ﹛hk﹜k∈z=(0.125,0.375,0.375,0.125)(k=-1,0,1,2),

    ﹛gk﹜k∈z=(-2,2)(k=0,1),

    经过所述小波变换后,将所述极模反向电压故障暂态行波分解成以下形式:


    其中,为所述极模反向电压故障暂态行波ur1(n)的小波逼近系数,
    为所述极模反向电压故障暂态行波ur1(n)的小波变换系数。

    在该实施例中,小波变换采用三次中心B样条函数的导函数作为小波函数,能够有
    效地提取出表征极模反向电压故障暂态行波特性的小波变换系数。

    根据本发明的一个实施例,小波变换系数的模极大值为:对于任意给定的正数ε>
    0,当满足|n-n0|<ε时,对任意的n≠n0,有成立,其中,n0为极模反向电
    压故障暂态行波的采样序号,为极模反向电压故障暂态行波在采样序号n0处的小
    波变换系数的模极大值,j为小波变换的尺度。

    根据本发明的一个实施例,小波变换系数的模极大值为:

    对于任意给定的正数ε>0,当满足|n-n0|<ε时,对任意的n≠n0,有
    成立,

    其中,n0为所述极模反向电压故障暂态行波的采样序号,为所述极模反
    向电压故障暂态行波在采样序号n0处的所述小波变换系数的模极大值,j为小波变换的尺
    度。

    在该实施例中,通过求取小波变换系数的模极大值可以在尽可能保留极模反向电
    压故障暂态行波特性的前提下对极模反向电压故障暂态行波进行降噪处理。

    根据本发明的一个实施例,李普希兹指数为:


    其中,α为李普希兹指数,n0为所述极模反向电压故障暂态行波的采样序号,
    为在所述采样序号处的小波变换系数的模极大值,j为小波变换的尺度;当α<0时,
    所述采样序号处的模极大值为所述噪声干扰,将所述采样序号处的模极大值剔除。

    在该实施例中,通过李普希兹指数能够对极模反向电压故障暂态行波的采样序号
    处由噪声干扰所形成的模极大值进行剔除处理。

    根据本发明的一个实施例,计算单元用于将最大模极大值10%以下的模极大值确
    定为所述连续信号离散化对所述模极大值的干扰,并剔除所述干扰。

    在该实施例中,进一步指出了通过剔除最大模极大值10%以下的模极大值来降低
    连续信号离散化对模极大值的干扰。

    本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变
    得明显,或通过本发明的实践了解到。

    附图说明

    图1示出了根据本发明的一个实施例的柔性直流输电线路故障行波的处理方法的
    示意流程图;

    图2示出了图1中的实施例中步骤102的处理过程的一种实施方式的示意流程图;

    图3示出了图1中的实施例中步骤104的处理过程的一种实施方式的示意流程图;

    图4示出了图1中的实施例中步骤106的处理过程的一种实施方式的示意流程图;

    图5示出了根据本发明的一个实施例的柔性直流输电线路故障行波的处理装置的
    示意图。

    具体实施方式

    为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实
    施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施
    例及实施例中的特征可以相互组合。

    在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是,本发明还可
    以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本发明的?;し段Р⒉皇芟旅婀?br />的具体实施例的限制。

    如图1所示,根据本发明的一个实施例提供了一种柔性直流输电线路故障行波的
    处理方法,包括:步骤102,分别获取柔性直流输电线路的极模电流故障暂态行波和极模电
    压故障暂态行波;步骤104,获取柔性直流输电线路的极模反向电压故障暂态行波;步骤
    106,获取所述极模反向电压故障暂态行波的模极大值,计算得到所述极模反向电压故障暂
    态行波的等效极模反向电压行波。

    上述实施例中,柔性直流输电线路故障行波的处理方法,通过获取柔性直流输电
    线路的极模电流故障暂态行波和极模电压故障暂态行波得到的极模反向电压故障暂态行
    波,能够有效地展现出故障行波与高频暂态干扰的区别,使柔性直流输电线路故障的整体
    特征更加简洁和直观。而通过获取极模反向电压故障暂态行波的模极大值,得到的等效极
    模反向电压行波,能够消除极模反向电压故障暂态行波中直流和低频信号的影响,凸显出
    行波波过程的高频特性,降低了对柔性直流系统下行波波过程的分析难度,使得超高速柔
    性直流输电线路?;こ晌赡?。

    在上述实施例中,优选地,在图1中的步骤102中包括,如图2所示的:步骤202,当柔
    性直流输电线路发生故障时,对柔性直流输电线路的电流(或电压)进行采样和存数,采样
    率为1MHz,获得电流(或电压)的采样值序列;步骤204,对所采集的两极电流值ip(n),in(n)
    (或电压值up(n),un(n))进行极模变换,将存在电磁耦合关系的正极和负极电流(或正极和
    负极电压)解耦为独立的零模电流故障暂态行波i0(n)和极模电流故障暂态行波i1(n)以及
    零模电压故障暂态行波u0(n)和极模电压故障暂态行波u1(n))。

    在该实施例中,当柔性直流输电线路发生故障时,柔性直流输电线路中的电流或
    者电压的波形会发生突变,此时很难直接通过电流或者电压来判断柔性直流输电线路是否
    发生故障。而对采样后的电流或者电压中具有电磁耦合关系的正、负极电流或者正、负极电
    压进行极模变换,则可以得到易于分析柔性直流输电线路故障的极模电流故障暂态行波和
    极模电压故障暂态行波。

    在上述实施例中,优选地,在图1中的步骤104中包括,如图3所示的步骤302,利用
    柔性直流输电线路极模单位长度的电感Ll和极模单位长度的电容C1,求取极模波阻抗Zc1;
    步骤304,利用极模电流故障暂态行波i1(n)、极模电压故障暂态行波u1(n)和极模波阻抗
    Zc1,求取极模反向电压故障暂态行波ur1(n)。

    在上述实施例中,优选地,在步骤302中,极模波阻抗Zc1为:


    其中,Ll为柔性直流输电线路极模单位长度的电感,C1为柔性直流输电线路极模单
    位长度的电容。

    在上述实施例中,优选地,在步骤304中,极模反向电压故障暂态行波ur1(n)为:

    ur1(n)=u1(n)-Zc1i1(n)

    其中,u1(n)为极模电压故障暂态行波;i1(n)为极模电流故障暂态行波;Zc1为极模
    波阻抗。

    在该实施例中,具体示出了可以通过获取柔性直流输电线路中的电气参数(极模
    单位长度的电感、极模单位长度的电容及极模波阻抗)并且结合柔性直流输电线路中的电
    气参数(极模电流故障暂态行波及极模电压故障暂态行波)来求取极模反向电压故障暂态
    行波。

    在上述实施例中,优选地,在图1中的步骤106中包括,如图4所示的步骤402,对极
    模反向电压故障暂态行波ur1(n)进行小波变换,求得对应的小波变换系数;步骤404,分别求
    取小波变换系数的模极大值;步骤406,对小波变换系数的模极大值进行奇异性识别,计算
    Lipschitz(李普希兹)指数,剔除噪声干扰;步骤408,消除连续信号离散化对小波变换系数
    的模极大值的干扰;步骤410,将极模反向电压故障暂态行波在每一处的小波变换系数的模
    极大值用该处的冲激函数进行表达,冲激函数的幅度与该处小波变换系数的模极大值相
    等,冲激函数构成的冲激函数序列即为等效极模反向电压行波。

    在该实施例中,通过对极模反向电压故障暂态行波进行小波变换将极模反向电压
    故障暂态行波转换为由冲激函数序列表示的等效极模反向电压行波??梢韵7聪虻?br />压故障暂态行波中直流和低频信号的影响,凸显出行波波过程的高频特性。

    在上述实施例中,优选地,在步骤402中,小波变换采用三次中心B样条函数的导函
    数作为小波函数,小波系数序列﹛hk﹜k∈z,﹛gk﹜k∈z为:

    ﹛hk﹜k∈z=(0.125,0.375,0.375,0.125)(k=-1,0,1,2),

    ﹛gk﹜k∈z=(-2,2)(k=0,1),

    经过小波变换后,将极模反向电压故障暂态行波ur1(n)分解成以下形式:


    其中,为极模反向电压故障暂态行波ur1(n)的小波逼近系数,为
    极模反向电压故障暂态行波ur1(n)的小波变换系数。

    在该实施例中,小波变换采用三次中心B样条函数的导函数作为小波函数,能够有
    效地提取出表征极模反向电压故障暂态行波特性的小波变换系数。

    在上述实施例中,优选地,在步骤404中,小波变换系数的模极大值为:

    对于任意给定的正数ε>0,当满足|n-n0|<ε时,对任意的n≠n0,有
    成立,称为极模反向电压故障暂态行波ur1(n)在采样序号
    n0处的小波变换系数的模极大值,j为小波变换的尺度。

    在该实施例中,通过求取小波变换系数的模极大值可以在尽可能保留极模反向电
    压故障暂态行波特性的前提下对极模反向电压故障暂态行波进行降噪处理。

    在上述实施例中,优选地,在步骤406中,Lipschitz指数为:


    其中为在采样序号n0处的小波变换系数的模极大值,j为小波变换的尺
    度;

    当α<0时,采样序号n0处的模极大值为噪声干扰,剔除掉采样序号n0处的模极大值。

    在该实施例中,通过李普希兹指数能够对极模反向电压故障暂态行波的采样序号
    处由噪声干扰所形成的模极大值进行剔除处理。

    在上述实施例中,优选地,在步骤408中,最大模极大值10%以下的模极大值为连
    续信号离散化对模极大值的干扰,需要剔除。

    在该实施例中,进一步指出了通过剔除最大模极大值10%以下的模极大值来降低
    连续信号离散化对模极大值的干扰。

    图5示出了根据本发明的一个实施例的柔性直流输电线路故障行波的处理装置的
    示意图。

    如图5所示,根据本发明的一个实施例的柔性直流输电线路故障行波的处理装置
    500包括:

    极模电流故障暂态行波和极模电压故障暂态行波获取单元502,获取柔性直流输
    电线路的极模电流故障暂态行波和极模电压故障暂态行波;极模反向电压故障暂态行波获
    取单元504,用于获取柔性直流输电线路的极模反向电压故障暂态行波;以及计算单元506,
    用于获取所述极模反向电压故障暂态行波的模极大值,计算得到所述极模反向电压故障暂
    态行波的等效极模反向电压行波。

    根据本发明的实施例的柔性直流输电线路故障行波的处理装置,通过获取柔性直
    流输电线路的极模电流故障暂态行波和极模电压故障暂态行波得到的极模反向电压故障
    暂态行波,以及通过获取极模反向电压故障暂态行波的模极大值,得到等效极模反向电压
    行波这样的技术方案,能够消除极模反向电压故障暂态行波中直流和低频信号的影响,使
    得超高速柔性直流输电线路?;こ晌赡?。

    根据本发明的一个实施例,极模电流故障暂态行波和极模电压故障暂态行波获取
    单元502可以包括:

    采样单元5022,在所述柔性直流输电线路发生故障时,以预定采样率对所述柔性
    直流输电线路的电流和电压进行采样和存数,获得电流采样值序列或电压采样值序列;

    极模变换单元5024,用于对所述电流采样值序列中的正极电流ip(n)和负极电流in
    (n)的采样值进行极模变换,将存在电磁耦合关系的正极电流和负极电流解耦为独立的零
    模电流故障暂态行波i0(n)和极模电流故障暂态行波i1(n);以及对所述电压采样值序列中
    的正极电压up(n)和负极电压un(n)的采样值进行极模变换,将存在电磁耦合关系的正极电
    压和负极电压解耦为独立的零模电压故障暂态行波u0(n)和极模电压故障暂态行波u1(n)。

    在该实施例中,获取柔性直流输电线路的极模电流故障暂态行波和极模电压故障
    暂态行波的方式被具体为通过对柔性直流输电线路故障时的柔性直流输电线路的电流的
    采样结果进行极模变换来进行的,通过极模转换得到了独立的零模电流故障暂态行波i0
    (n)和极模电流故障暂态行波i1(n),以及独立的零模电压故障暂态行波u0(n)和极模电压故
    障暂态行波u1(n)。

    根据本发明的一个实施例,极模反向电压故障暂态行波获取单元具体用于:利用
    所述柔性直流输电线路的极模单位长度的电感Ll和极模单位长度的电容C1,求取极模波阻
    抗Zc1;利用所述极模电流故障暂态行波i1(n)、所述极模电压故障暂态行波u1(n)和所述极
    模波阻抗Zc1,求取所述极模反向电压故障暂态行波ur1(n)。

    在该实施例中,通过柔性直流输电线路的极模单位长度的电感Ll和极模单位长度
    的电容C1,得到了极模波阻抗Zc1,然后再通过极模波阻抗Zc1,得到极模反向电压故障暂态行
    波ur1(n)。

    根据本发明的一个实施例,计算单元506具体用于:对所述极模反向电压故障暂态
    行波ur1(n)进行小波变换,得到对应的小波变换系数;分别求取所述小波变换系数的模极大
    值;对所述小波变换系数的模极大值进行奇异性识别,计算李普希兹指数,剔除噪声干扰;
    消除连续信号离散化对所述小波变换系数的模极大值的干扰;将所述极模反向电压故障暂
    态行波在每一处的所述小波变换系数的模极大值用该处的冲激函数进行表达,所述冲激函
    数的幅度与该处所述小波变换系数的模极大值相等,将所述冲激函数构成的冲激函数序列
    作为所述等效极模反向电压行波。

    在该实施例中,通过对极模反向电压故障暂态行波进行小波变换,并对小波变换
    系数的模极大值进行奇异性识别的过程,剔除了噪声干扰。然后,通过消除连续信号离散化
    对小波变换系数的模极大值的干扰,将极模反向电压故障暂态行波转换为由冲激函数序列
    表示的等效极模反向电压行波,可以消除极模反向电压故障暂态行波中直流和低频信号的
    影响,凸显出行波波过程的高频特性。

    根据本发明的一个实施例,所述小波变换采用三次中心B样条函数的导函数作为
    小波函数,小波系数序列﹛hk﹜k∈z,﹛gk﹜k∈z为:

    ﹛hk﹜k∈z=(0.125,0.375,0.375,0.125)(k=-1,0,1,2),

    ﹛gk﹜k∈z=(-2,2)(k=0,1),

    经过所述小波变换后,将所述极模反向电压故障暂态行波分解成以下形式:


    其中,为所述极模反向电压故障暂态行波ur1(n)的小波逼近系数,
    为所述极模反向电压故障暂态行波ur1(n)的小波变换系数。

    在该实施例中,小波变换采用三次中心B样条函数的导函数作为小波函数,能够有
    效地提取出表征极模反向电压故障暂态行波特性的小波变换系数。

    根据本发明的一个实施例,小波变换系数的模极大值为:对于任意给定的正数ε>
    0,当满足|n-n0|<ε时,对任意的n≠n0,有成立,其中,n0为极模反向电
    压故障暂态行波的采样序号,为极模反向电压故障暂态行波在采样序号n0处的小
    波变换系数的模极大值,j为小波变换的尺度。

    根据本发明的一个实施例,小波变换系数的模极大值为:

    对于任意给定的正数ε>0,当满足|n-n0|<ε时,对任意的n≠n0,有
    成立,

    其中,n0为所述极模反向电压故障暂态行波的采样序号,为所述极模反
    向电压故障暂态行波在采样序号n0处的所述小波变换系数的模极大值,j为小波变换的尺
    度。

    在该实施例中,通过求取小波变换系数的模极大值可以在尽可能保留极模反向电
    压故障暂态行波特性的前提下对极模反向电压故障暂态行波进行降噪处理。

    根据本发明的一个实施例,李普希兹指数为:


    其中,α为李普希兹指数,n0为所述极模反向电压故障暂态行波的采样序号,
    为在所述采样序号处的小波变换系数的模极大值,j为小波变换的尺度;当α<0时,
    所述采样序号处的模极大值为所述噪声干扰,将所述采样序号处的模极大值剔除。

    在该实施例中,通过李普希兹指数能够对极模反向电压故障暂态行波的采样序号
    处由噪声干扰所形成的模极大值进行剔除处理。

    根据本发明的一个实施例,计算单元用于将最大模极大值10%以下的模极大值确
    定为所述连续信号离散化对所述模极大值的干扰,并剔除所述干扰。

    在该实施例中,进一步指出了通过剔除最大模极大值10%以下的模极大值来降低
    连续信号离散化对模极大值的干扰。

    以上结合附图详细说明了本发明的技术方案,本发明提出了一种新的柔性直流输
    电线路故障行波的处理方法,通过获取柔性直流输电线路的极模电流故障暂态行波和极模
    电压故障暂态行波得到的极模反向电压故障暂态行波,能够有效地展现出故障行波与高频
    暂态干扰的区别,使柔性直流输电线路故障的整体特征更加简洁和直观。

    以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人
    员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、
    等同替换、改进等,均应包含在本发明的?;し段е?。

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    本文标题:柔性直流输电线路故障行波的处理方法.pdf
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