一种适用于直流输电系统故障测距方法及系统与流程

技术特征：
1.一种适用于直流输电系统故障测距方法，其特征在于，包括：提取电信号故障行波；根据所述电信号故障行波确定在故障发生瞬间整流侧与逆变侧电流行波的突变方向；根据所述突变方向判断故障为区内故障还是区外故障；所述区内故障为以换流站为界限的直流线路的故障；所述区外故障为以换流站为界限的交流线路的故障；若所述突变方向相同，则故障为区外故障；若所述突变方向不同，则故障为区内故障；并对所述电信号故障行波进行快速傅里叶频谱分析，确定电信号故障行波的固有频率主成分所在的频谱区间；对电信号故障行波的固有频率主成分所在的频谱区间进行线性调频z变换确定固有频率主成分；建立直流输电系统故障距离与固有频率主成分的对应关系；根据对应关系和固有频率主成分确定故障距离。2.根据权利要求1所述的一种适用于直流输电系统故障测距方法，其特征在于，所述若所述突变方向不同，则故障为区内故障；并对所述电信号故障行波进行快速傅里叶频谱分析，确定电信号故障行波的固有频率主成分所在的频谱区间，具体包括：判断直流输电系统是单极输电线路还是双极输电线路；若所述直流输电系统是单极输电线路，则对所述电信号故障行波进行快速傅里叶频谱分析，确定电信号故障行波的固有频率主成分所在的频谱区间；若所述直流输电系统是双极输电线路，则对所述电信号故障行波进行模量解耦；对模量解耦后的电信号故障行波进行快速傅里叶频谱分析，确定电信号故障行波的固有频率主成分所在的频谱区间。3.根据权利要求2所述的一种适用于直流输电系统故障测距方法，其特征在于，所述若所述直流输电系统是双极输电线路，则对所述电信号故障行波进行模量解耦，具体包括：基于karenbauer变换，确定直流输电系统的karenbauer模量变换矩阵；对karenbauer模量变换矩阵进行求解；利用求解后的karenbauer模量变换矩阵对所述电信号故障行波进行模量分解。4.根据权利要求1所述的一种适用于直流输电系统故障测距方法，其特征在于，所述建立直流输电系统故障距离与固有频率主成分的对应关系，具体包括：利用公式和确定距整流侧的故障距离；其中，w＝2πf，f为固有频率主成分，θ1为整流侧故障行波反射角，θ2为故障点故障行波反射角，v为对应频率下的行波速度，re为求实部，d1为距整流侧的故障距离，s1为整流侧反射系数的拉普拉斯变换；s2为故障点反射系数的拉普拉斯变换。5.根据权利要求1所述的一种适用于直流输电系统故障测距方法，其特征在于，所述根据对应关系和固有频率主成分确定故障距离，具体包括：利用公式d2＝d
‑
d1确定距逆变侧的故障距离；其中，d2为距逆变侧的故障距离，d为整流侧与逆变侧之间的距离；
判断距整流侧的故障距离和距逆变侧的故障距离的大小；若距整流侧的故障距离小于距逆变侧的故障距离，则距整流侧的故障距离为故障距离；若距整流侧的故障距离大于距逆变侧的故障距离，则距逆变侧的故障距离为故障距离。6.一种适用于直流输电系统故障测距系统，其特征在于，包括：电信号故障行波提取模块，用于提取电信号故障行波；突变方向确定模块，用于根据所述电信号故障行波确定在故障发生瞬间整流侧与逆变侧电流行波的突变方向；第一判断模块，用于根据所述突变方向判断故障为区内故障还是区外故障；所述区内故障为以换流站为界限的直流线路的故障；所述区外故障为以换流站为界限的交流线路的故障；区外故障确定模块，用于若所述突变方向相同，则故障为区外故障；频谱区间确定模块，用于若所述突变方向不同，则故障为区内故障；并对所述电信号故障行波进行快速傅里叶频谱分析，确定电信号故障行波的固有频率主成分所在的频谱区间；固有频率主成分确定模块，用于对电信号故障行波的固有频率主成分所在的频谱区间进行线性调频z变换确定固有频率主成分；对应关系建立模块，用于建立直流输电系统故障距离与固有频率主成分的对应关系；故障距离确定模块，用于根据对应关系和固有频率主成分确定故障距离。7.根据权利要求6所述的一种适用于直流输电系统故障测距系统，其特征在于，所述频谱区间确定模块具体包括：第一判断单元，用于判断直流输电系统是单极输电线路还是双极输电线路；频谱区间第一确定单元，用于若所述直流输电系统是单极输电线路，则对所述电信号故障行波进行快速傅里叶频谱分析，确定电信号故障行波的固有频率主成分所在的频谱区间；模量解耦单元，用于若所述直流输电系统是双极输电线路，则对所述电信号故障行波进行模量解耦；频谱区间第二确定单元，用于对模量解耦后的电信号故障行波进行快速傅里叶频谱分析，确定电信号故障行波的固有频率主成分所在的频谱区间。8.根据权利要求7所述的一种适用于直流输电系统故障测距系统，其特征在于，所述模量解耦单元具体包括：karenbauer模量变换矩阵确定子单元，用于基于karenbauer变换，确定直流输电系统的karenbauer模量变换矩阵；模量变换矩阵求解子单元，用于对karenbauer模量变换矩阵进行求解；模量分解子单元，用于利用求解后的karenbauer模量变换矩阵对所述电信号故障行波进行模量分解。9.根据权利要求6所述的一种适用于直流输电系统故障测距系统，其特征在于，所述对应关系建立模块具体包括：
距整流侧的故障距离确定模块，用于利用公式和确定距整流侧的故障距离；其中，w＝2πf，f为固有频率主成分，θ1为整流侧故障行波反射角，θ2为故障点故障行波反射角，v为对应频率下的行波速度，re为求实部，d1为距整流侧的故障距离，s1为整流侧反射系数的拉普拉斯变换；s2为故障点反射系数的拉普拉斯变换。10.根据权利要求6所述的一种适用于直流输电系统故障测距系统，其特征在于，所述故障距离确定模块具体包括：距逆变侧的故障距离确定单元，用于利用公式d2＝d
‑
d1确定距逆变侧的故障距离；其中，d2为距逆变侧的故障距离，d为整流侧与逆变侧之间的距离；第二判断单元，用于判断距整流侧的故障距离和距逆变侧的故障距离的大小；故障距离第一确定单元，用于若距整流侧的故障距离小于距逆变侧的故障距离，则距整流侧的故障距离为故障距离；故障距离第二确定单元，用于若距整流侧的故障距离大于距逆变侧的故障距离，则距逆变侧的故障距离为故障距离。

技术总结
本发明涉及一种适用于直流输电系统故障测距方法及系统。该方法包括提取电信号故障行波；根据所述电信号故障行波确定在故障发生瞬间整流侧与逆变侧电流行波的突变方向；根据所述突变方向判断故障为区内故障还是区外故障；当故障为区内故障时。对所述电信号故障行波进行快速傅里叶频谱分析，确定电信号故障行波的固有频率主成分所在的频谱区间；对电信号故障行波的固有频率主成分所在的频谱区间进行线性调频Z变换确定固有频率主成分；建立直流输电系统故障距离与固有频率主成分的对应关系；根据对应关系和固有频率主成分确定故障距离。本发明能够提高直流输电系统故障测距精度、速度，避免故障扩大导致线路停运，提高供电可靠性。性。性。


技术研发人员：曹文思 陈希 李朝辉 李晨 朱雪凌
受保护的技术使用者：华北水利水电大学
技术研发日：2021.07.30
技术公布日：2021/11/2