基于波形相似度匹配的多端直流电网重合闸方法及系统与流程

1.本发明涉及电网领域，具体涉及基于波形相似度匹配的多端直流电网重 合闸方法及系统。


背景技术：

2.由于清洁能源(如风能、太阳能、潮汐能等)供给存在着极大地波动性 和不可预测性，对功率集中外送带来极大的困难。基于全控型开关器件的柔 性直流技术在功率输送时可将有功、无功解耦并且没有换相失败的风险，可 良好应对清洁能源并网带来的问题，因此在现今清洁能源占比日益增加的前 提下，新能源并网趋势逐渐向多端直流电网结构发展，现今，使用架空线已 逐渐成为多端直流电网的未来发展趋势。然而，运行经验表明架空线故障是 电力系统故障的大多数原因，而架空线故障多为瞬时性故障和单相(单极) 故障。故障隔离后经过固定时延，重合闸的成功概率超过60％，且电压等级 越高重合闸成功概率越大。因此，采取合适的重合闸技术对直流电网线路运 行可靠性进行提升具有重要意义。
3.现今工程中使用的重合闸策略为：在断直流点线路两侧断路器断开并等 待故障去游离(约500ms)完成后，解锁换流站后将线路两侧的直流断路器 重合，若直流电压重新建立则表明该故障为瞬时性故障，否则为永久性故障。 然而该重合闸方法存在下述问题：若重合于永久故障则会对系统造成第二次 故障冲击。因此，在不产生故障冲击或尽量减少的故障冲击的前提下，完成 对柔性直流电网输电线路上的故障性质的判别，进而在瞬时性故障下完成重 合闸是现今柔性直流电网重合闸技术亟待解决的问题。
4.针对上述问题，国内外专家学者也针对多端柔性直流电网的故障性质识 别方法展开了研究，并且提出众多面向多端柔性直流电网输电线路的自适应 重合闸方法。典型方法如下：有专家提出了一种的新型混合式直流断路器拓 扑结构，该结构适用于快速重合闸领域，但是该拓扑结构过于特殊，难以对 电网中所有断路器的拓扑结构进行改造并加以推广；另外有专家提出通过采 取短暂控制换流站运行于不控整流来判别故障性质，此方法需要较长的重启 时间，虽然该方法对于两端系统适用，然而对于多端系统不适用；进一步， 另外一些专家提出通过增加混合式dccb附加控制的方法，通过附加控制使 得dccb注入脉冲信号检测故障，但该方法需增设附加装置，如耗能电阻与 晶闸管等，这使得断路器拓扑更复杂，且增加了工程成本。上述方法均需改 变直流断路器拓扑结构、换流站控制方式、甚至还需增设辅助控制装置，这 使得此类方法改造成本上升、适用性下降。
5.有专家提出了一种利用全桥mmc换流器主动注入特征信号的重合闸方 案，该方案可灵活转化注入特征信号的模式，然而在半桥型mmc换流器拓扑 结构下该方案并不适用；另外针对装设耦合型直流断路器的直流线路，有专 家提出一种特征信号注入方法来识别故障性质，但该注入方法仅适用于装设 耦合型直流断路器线路并不具有普适性；另外也有专家提出了利用半桥型 mmc向线路主动注入行波来识别故障性质的重合方案，该方案通过行波波头 在瞬时性/永久性故障下反射波头的极性不同来设计判据，具有较高的可靠 性，
然而受限于采样频率，在线路末端将产生死区。
6.综上，现今重合闸方案均依靠单端量实现，然而其普遍存在以下问题： 1)重合闸方案受限于直流断路器或换流器的拓扑结构，甚至需要增设附加 控制装置，为使用上述方案对系统中涉及的设备进行改造的成本高并且过程 复杂，不易推广；2)通过mmc换流器注入信号的重合闸方案无需附加装置， 但当线路末端发生高阻故障，故障性质不易判别，存在重合于永久性故障的 风险。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题是提供基于波形相似度匹配的多端直流电 网重合闸方法及系统，无需进行拓扑结构改进及增设辅助装置即可实现对瞬 时性故障及永久性故障的区分，从而可实现自适应重合闸。
8.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：基于波形相似度匹配的多端 直流电网重合闸方法，包括如下步骤，
9.s1，当多端直流电网中发生区内故障后，对故障线路依次进行故障隔离、 故障去游离和预重合闸；
10.s2，在预重合闸期间，同时提取故障线路两侧保护处的电力参数测量值；
11.s3，基于贝瑞隆模型，分别对故障线路两侧保护处的电力参数测量值进 行推导计算，交叉得到故障线路两侧保护处的电力参数理论值；
12.s4，基于凯伦贝尔变换，分别对故障线路两侧保护处的电力参数理论值 进行变换，对应得到故障线路两侧保护处的线模行波理论波形；基于凯伦贝 尔变换，分别对故障线路两侧保护处的电力参数测量值进行变换，对应得到 故障线路两侧保护处的线模行波真实波形；
13.s5，基于hausdroff距离计算方法，对故障线路两侧保护处的线模行波 真实波形与线模行波理论波形之间的相似度进行定量计算，得到线模行波真 实波形与线模行波理论波形之间的相似度；
14.s6，基于预先构造的差动判据及整定门槛，根据线模行波真实波形与线 模行波理论波形之间的相似度判定所述区内故障的故障类型；其中，所述区 内故障的故障类型包括瞬时性故障和永久性故障；
15.s7，若所述区内故障的故障类型为瞬时性故障，则加速故障线路两侧保 护处的的断路器重合闸；若所述区内故障的故障类型为永久性故障，则停止 故障线路两侧保护处的的断路器重合闸。
16.基于上述基于波形相似度匹配的多端直流电网重合闸方法，本发明还提 供基于波形相似度匹配的多端直流电网重合闸系统。
17.基于波形相似度匹配的多端直流电网重合闸系统，包括以下模块，
18.故障预处理模块，其用于当多端直流电网中发生区内故障后，对故障线 路依次进行故障隔离、故障去游离和预重合闸；
19.电力参数测量模块，其用于在预重合闸期间，同时提取故障线路两侧保 护处的电力参数测量值；
20.电力参数理论推导模块，其用于基于贝瑞隆模型，分别对故障线路两侧 保护处的
电力参数测量值进行推导计算，交叉得到故障线路两侧保护处的电 力参数理论值；
21.线模行波合成模块，其用于基于凯伦贝尔变换，分别对故障线路两侧保 护处的电力参数理论值进行变换，对应得到故障线路两侧保护处的线模行波 理论波形；基于凯伦贝尔变换，分别对故障线路两侧保护处的电力参数测量 值进行变换，对应得到故障线路两侧保护处的线模行波真实波形；
22.相似度计算模块，其用于基于hausdroff距离计算方法，对故障线路两 侧保护处的线模行波真实波形与线模行波理论波形之间的相似度进行定量 计算，得到线模行波真实波形与线模行波理论波形之间的相似度；
23.故障类型判定模块，其用于基于预先构造的差动判据及整定门槛，根据 线模行波真实波形与线模行波理论波形之间的相似度判定所述区内故障的 故障类型；其中，所述区内故障的故障类型包括瞬时性故障和永久性故障；
24.重合闸控制模块，其用于若所述区内故障的故障类型为瞬时性故障，则 加速故障线路两侧保护处的的断路器重合闸；若所述区内故障的故障类型为 永久性故障，则停止故障线路两侧保护处的的断路器重合闸。。
25.本发明的有益效果是：在本发明基于波形相似度匹配的多端直流电网重 合闸方法及系统中，基于永久性故障和瞬时性故障下线路的拓扑结构差异及 两侧线模电流相似度特征来判断故障的类型，可解决现今多端柔直电网的重 合闸技术无法识别区内远端故障及区内高阻故障的故障性质的问题，且个别 采样点的误差不会影响波形的相似度趋势及判据判断结果，具有较强的抗噪 声能力；另外本发明基于现有的换流器和直流断路器拓扑结构即可实现，无 需进行拓扑结构改进及增设辅助装置。
附图说明
26.图1为本发明基于波形相似度匹配的多端直流电网重合闸方法的流程 图；
27.图2为混合式直流断路器的结构示意图；
28.图3为输电线路的贝瑞隆模型示意图；
29.图4为瞬时性故障/永久性故障下线模电流行波的传播示意图；
30.图5为四端直流电网模型及故障位置的说明示意图；
31.图6为区内近端5km处瞬时性故障下线模电流行波真实波形与理论波 形的波形图；
32.图7为区内近端5km处瞬时性故障重合闸判据动作情况；
33.图8为区内近端5km处永久性故障下线模电流行波真实波形与理论波 形的波形图；
34.图9为区内近端5km处永久性故障重合闸判据动作情况；
35.图10为区内中点瞬时性故障下线模电流行波真实波形与理论波形的波 形图；
36.图11为区内中点瞬时性故障下重合闸判据动作情况；
37.图12为区内中点永久性故障下线模电流行波真实波形与理论波形的波 形图；
38.图13为区内中点永久性故障下重合闸判据动作情况；
39.图14为区内中点瞬时性高阻故障线模电流行波真实波形与理论波形的 波形图；
40.图15为区内中点瞬时性高阻故障重合闸判据动作情况；
41.图16为区内中点永久性高阻故障下线模电流行波真实波形与理论波形 的波形图；
42.图17为区内中点永久性高阻故障下重合闸判据动作情况；
43.图18为本发明基于波形相似度匹配的多端直流电网重合闸系统的结构 框图。
具体实施方式
44.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本 发明，并非用于限定本发明的范围。
45.在多端直流电网中，由本地保护处的测量电压、电流，通过贝瑞隆模型 推导得到的对侧保护的电压、电流理论值，进一步通过凯伦贝尔变换可计算 得到对侧保护处线模电流行波的理论值与测量值。当该故障为瞬时故障，则 贝瑞隆模型成立，通过贝瑞隆模型推导得到的线模电流理论值与测量值相似 度很高；当故障为永久性故障时，则贝瑞隆模型被破坏，线模电流理论值与 实时测量值的差异很大、波形相似度很低。
46.基于上述理论，本发明一种基于波形相似度匹配的多端直流电网重合闸 方法具体如下：
47.如图1所示，基于波形相似度匹配的多端直流电网重合闸方法，包括如 下步骤，
48.s1，当多端直流电网中发生区内故障后，对故障线路依次进行故障隔离、 故障去游离和预重合闸；
49.s2，在预重合闸期间，同时提取故障线路两侧保护处的电力参数测量值；
50.s3，基于贝瑞隆模型，分别对故障线路两侧保护处的电力参数测量值进 行推导计算，交叉得到故障线路两侧保护处的电力参数理论值；
51.s4，基于凯伦贝尔变换，分别对故障线路两侧保护处的电力参数理论值 进行变换，对应得到故障线路两侧保护处的线模行波理论波形；基于凯伦贝 尔变换，分别对故障线路两侧保护处的电力参数测量值进行变换，对应得到 故障线路两侧保护处的线模行波真实波形；
52.s5，基于hausdroff距离计算方法，对故障线路两侧保护处的线模行波 真实波形与线模行波理论波形之间的相似度进行定量计算，得到线模行波真 实波形与线模行波理论波形之间的相似度；
53.s6，基于预先构造的差动判据及整定门槛，根据线模行波真实波形与线 模行波理论波形之间的相似度判定所述区内故障的故障类型；其中，所述区 内故障的故障类型包括瞬时性故障和永久性故障；
54.s7，若所述区内故障的故障类型为瞬时性故障，则加速故障线路两侧保 护处的的断路器重合闸；若所述区内故障的故障类型为永久性故障，则停止 故障线路两侧保护处的的断路器重合闸。
55.其中，故障线路两侧保护是位于故障线路两侧的保护，若将其中一侧保 护定义为本地保护，那么另一侧保护则为与本地保护相对的对侧保护；故障 线路两侧保护互为本地保护和对侧保护。
56.下面对各步骤进行具体的说明。
57.在所述s1中：
58.在本具体实施例中，故障线路两侧保护处的断路器均为混合式直流断路 器；混合式直流断路器的结构如图2所示，包括主支路、转移支路和能量耗 散支路。下面基于混合式直流断路器的结构对所述s1进行具体说明。
59.所述s1具体为：
60.当多端直流电网中发生区内故障后，首先故障线路两侧保护处控制对应 侧的混合式直流断路器断开，完成故障隔离；当完成故障隔离后，图2中混 合式直流断路器的主支路以及转移支路均完全断开，能量耗散支路中的mov 由于不存在开断电压，因此也可视为开路；
61.接着等待第一预设时间完成故障去游离；故障去游离就是等待第一预设 时间，所述第一预设时间可以设为500ms；
62.最后故障线路两侧保护处控制对应侧的混合式直流断路器中转移支路 的电力电子开关闭合，且在保持闭合第二预设时间后控制对应侧的混合式直 流断路器中转移支路断开，使故障线路两侧保护处的电流由混合式直流断路 器的转移支路转换至混合式直流断路器的能量耗散支路，预重合闸过程结 束；其中，所述第二预设时间为3ms；在等待第一预设时间完成故障去游离 后，向转移支路中的可控子模块发出闭合命令，可控子模块由完全可控的 i gbt元件构成，响应速度完全满足重合3ms后再断开的要求。
63.在所述s2中：
64.所述电力参数测量值包括极电压测量值和极电流测量值；所述电力参数 理论值包括极电压理论值和极电流理论值；所述线模行波理论波形具体为线 模电流行波理论波形，所述线模行波真实波形具体为线模电流行波真实波 形。去游离完成后，故障线路两侧保护处的直流断路器预重合3ms，故障线 路两侧保护即可测量预重合闸后对应侧的极电压和极电流，得到极电压测量 值和极电流测量值。若将故障线路两侧保护的其中一侧保护定义为本地保 护，另一侧保护则为与本地保护相对的对侧保护，那么故障线路两侧保护测 量的预重合闸后对应侧的极电压和极电流即可定义为本地保护处的极电压 测量值、本地保护处的极电流测量值，以及对侧保护处的极电压测量值、对 侧保护处的极电流测量值。
65.在所述s3中：
66.贝瑞隆模型是一种基于分布式参数无损传输线模型来描述输电线路的 良好方法，该方法可有效弥补电容电流对输电线路的影响，在保证精度的前 提下极大的简化计算方法。在传输线参数已知的前提下，基于贝瑞隆模型可 由本地极电压、极电流计算得到经整条线路传播后的对侧极电压、极电流， 输电线路的贝瑞隆模型如图3所示。图3中线路被平均分为长度相等，且均 为l/2的两段。基于贝瑞隆模型得到故障线路两侧保护处的电力参数理论值 的公式为，
[0067][0068]
其中，u
s
(t)和i
s
(t)分别为故障线路两侧保护处中一侧保护(定义为s侧保 护)处的极电压测量值和极电流测量值，u
jt
(t)和i
jt
(t)分别为经过贝瑞隆模型 推导得到的故障线路两侧保护处中另一侧保护(定义为t侧保护)处的极电 压理论值和极电流理论值；t为
贝瑞隆模型传输矩阵，且t中各元素的具体 表达式如下，
[0069][0070]
具体的，m
e
(τ)为故障线路两侧保护处之间传输的延迟因子，z
c
为故障线 路两侧保护处之间的波阻抗，r为故障线路两侧保护处之间的总阻值，τ为 时间常数，且τ的数值等于行波在故障线路两侧保护处之间传播所用的时间 (行波在故障线路两侧保护处之间传播所用的时间即为行波由本地保护传 递至对侧保护的时间，该时间需要根据线路长度进行整定)。
[0071]
例如，在所述s3中，本地保护处的极电压测量值和本地保护处的极电 流测量值经过贝瑞隆模型推导，可以推导出对侧保护处的极电压理论值和对 侧保护处的极电流理论值；对侧保护处的极电压测量值和对侧保护处的极电 流测量值经过贝瑞隆模型推导，可以推导出本地保护处的极电压理论值和本 地保护处的极电流理论值。因此，所述s3中的交叉得到即为由本地推导对 侧，由对侧推导本地。
[0072]
另外，基于贝瑞隆模型分别对故障线路两侧保护处的电力参数测量值进 行推导计算交叉得到故障线路两侧保护处的电力参数理论值，可以由本地侧 保护完成，无需增加其他器件。
[0073]
在所述s4中：
[0074]
为捕捉线路中的线模电流行波，需要将极电压和极电流解耦，合成线模 行波和零模行波。基于凯伦贝尔变换得到故障线路两侧保护处的线模行波理 论波形以及线模行波真实波形的公式为，
[0075][0076]
其中，i
p
和i
n
分别为故障线路两侧保护处中任一侧保护处的正极极电流 理论值和负极极电流理论值，i1和i0分别为经凯伦贝尔变换解耦后得到的故障 线路两侧保护处中任一侧保护处的线模电流行波理论波形和零模电流行波 理论波形；或，i
p
和i
n
分别为故障线路两侧保护处中任一侧保护处的正极极 电流测量值和负极极电流测量值，i1和i0分别为经凯伦贝尔变换解耦后得到的 故障线路两侧保护处中任一侧保护处的线模电流行波真实波形和零模电流 行波真实波形；s为凯伦贝尔变换矩阵。
[0077]
例如，本地保护将推导得到的对侧保护处的极电压理论值、极电流理论 值合成对侧保护处的线模电流行波理论波形，截取重合闸后3ms的对侧保 护处的线模电流行波理论波形作为模板发送至对侧保护；同时，对侧保护同 样将推导得到的本地保护处的极电压理论值、极电流理论值合成本地保护处 的线模电流行波理论波形，截取重合闸后3ms的本地
保护处的线模电流行 波理论波形作为模板发送至本地保护。本地保护将测量得到的本地保护处的 极电压测量值、极电流测量值合成本地保护处的线模电流行波真实波形；对 侧保护将测量得到的对侧保护处的极电压测量值、极电流测量值合成对侧保 护处的线模电流行波真实波形。
[0078]
在所述s5中：
[0079]
hausdorff距离是一种描述两组点集之间相似程度的度量方式，因此其 适合于定量衡量真实值与测量值波形之间的相似度特征。
[0080]
令故障线路两侧保护处的线模行波真实波形组成的集合为集合m，令故 障线路两侧保护处的线模行波理论波形组成的集合为集合n，且，
[0081][0082]
其中，m
i
为集合m中的第i个点，i∈[1,a]；n
j
和n
k
分别为集合n中的第j 个点和第k个点，j∈[1,b]，k∈[1,b]，且j≠k；
[0083]
则所述s5具体为，
[0084]
s51，将集合m中的点m
i
分别与集合n中的所有点进行欧式距离计算， 并通过将计算得到的所有欧式距离进行比较，在集合n中寻找满足公式 ||m
i
‑
n
j
||≤||m
i
‑
n
k
||的点n
j
；其中，|| ||表示为集合m与集合n中选定点之间的欧式 距离；将满足公式||m
i
‑
n
j
||≤||m
i
‑
n
k
||的集合n中的点n
j
作为与集合m中点m
i
的最 小欧式距离点，即称点n
j
为点m
i
的最小欧式距离点；
[0085]
s52，对集合m中的所有点按照所述s51方法的方法进行计算，将满足 公式||m
i
‑
n
j
||≤||m
i
‑
n
k
||的所有欧式距离中的最大值记为从集合m至集合n的 hausdroff单向距离h(m,n)；且，
[0086][0087]
s53，基于所述s51和所述s52的方法，得到从集合n至集合m的 hausdroff单向距离h(n,m)；且，
[0088][0089]
s54，根据集合m至集合n的hausdroff单向距离h(m,n)以及从集合n至 集合m的hausdroff单向距离h(n,m)，得到集合m与集合n之间的hausdroff 距离h，且h＝max[h(m,n),h(n,m)](hausdroff距离即为从集合m到集合n、从 集合n至集合m的hausdroff单向距离的最大值)；其中，集合m与集合n之 间的hausdroff距离h即为线模行波真实波形与线模行波理论波形之间的 hausdroff距离q，线模行波真实波形与线模行波理论波形之间的hausdroff 距离q用于定量表征线模行波真实波形与线模行波理论波形之间的相似度。
[0090]
例如：本地保护将本地保护处的线模电流行波真实波形与对侧保护发送 过来的本地保护处的线模电流行波理论波形基于hausdroff距离计算方法进 行比较；同时，对侧保护将对侧保护处的线模电流行波真实波形与本地保护 发送过来的对侧保护处的线模电流行波理论波形基于hausdroff距离计算方 法进行比较，
[0091]
在所述s6中：
[0092]
根据图4对线模电流行波在瞬时性故障与永久性故障下的差异性进行分 析。若以看向线路的方向为正方向，如图4所示，在瞬时性故障下，s侧保 护处的线模电流行波方向为正向，t侧保护处的线模电流行波方向为反向； 在永久性故障下，s侧保护处的线模电流行波方向为正向，t侧保护处的线 模电流行波方向为正向。因此，在永久性故障下即使可通过贝瑞隆模型计算 得到对侧线模电流行波，但由于贝瑞隆模型被破坏，基于贝瑞隆模型得到的 对侧线模电流行波计算值与实际线模电流行波方向相反。因此，基于对侧线 模电流行波理论波形值与真实波形存在的显著差异，本发明可对故障性质进 行判别。
[0093]
所述差动判据具体为，
[0094][0095]
其中，q
set
为整定门槛，i
1s
和
‑
i
1t
分别为故障线路两侧保护处的线模电流行 波真实波形和线模电流行波理论波形，q(i
1s
，
‑
i
1t
)为故障线路两侧保护处的线模 电流行波真实波形与线模电流行波理论波形之间的hausdroff距离。
[0096]
hausdroff距离判据动作门槛q
set
整定需要结合贝瑞隆模型误差、测量装 置传变误差系数、线路电阻参数受温度的影响、量测数据中个别点误差来进 行。因此，为保证判据正确动作，在考虑上述误差情况下，hausdroff距离 判据动作门槛q
set
的整定式如下，
[0097][0098]
其中，k
rel
为可靠系数，且k
rel
＝1.2；k
error
为测量装置误差系数，且 k
erro
＝0.15；k
trans
为贝瑞隆模型误差系数，需考虑外界温度变化对输电线路电 阻的影响后对其整定，一般取0.1；i
rmsmax
为线模电流有效值的最大值，其取 值为故障线路两侧保护处的线模电流有效值中的最大值，其取值为故障线路 两侧保护(s侧、t侧)处的线模电流有效值中的最大值。
[0099]
本发明所提的方法基于现有换流器、直流断路器拓扑结构即可实现，无 需对直流断路器的拓扑结构进行改进或增设辅助装置。本发明提出的故障性 质识别方法不依赖于通信信道，无需专门改进换流器及直流断路器拓扑结 构，具有整定方便、适用范围广的特点。在完成预重合闸后，将贝瑞隆模型 推导得到的线模电流理论值使发送至对侧保护，本发明所提重合闸判据无需 增设附加装置，可大大降低成本，有较高的应用价值。
[0100]
为检验本发明中的自适应重合闸方法的性能，在pscad/emtdc中搭建了 如图5所示的四端柔性直流电网模型，模型结构及具体仿真结果如下：
[0101]
1)在pscad/emtdc中搭建的四端柔性直流电网模型如图5所示。保护 采样装置频率为100khz，设置故障时间为2.0s，2.0025s时线路两侧直流 断路器跳开，等待去游离时间0.5s，2.5025s开始预重合闸，合闸3ms后 混合式直流断路器完成预重合闸并断开，根据对侧线模电流行波的理论值和 真实值的相似性，识别故障性质。四端柔直流电网各条线路长度、线模电流 行波波速v1、时间常数τ、窗长t
w
、及各保护处模型误差系数k
trans
整定值， 如表1所示：
[0102]
表1各保护位置处整定值
[0103][0104]
2)不同位置故障性质辨识
[0105]
分别在图5所示的四端柔性直流电网模型中的线路line
‑
1上设置：区 内近端故障(f1)位置、区内中点故障(f2)位置，考察不同位置故障对本 发明所提出的重合闸判据动作性能的影响，动作结果如表2所示：
[0106]
表2区内不同位置故障保护动作情况
[0107][0108]
21)区内近端(f1)处设置瞬时性金属故障、永久性金属故障来验证本 发明所提重合闸判据的动作性能，仿真结果如图6～图9所示。
[0109]
在瞬时性金属故障下线路对侧线模电流行波如图6所示，可以看出对侧 线模电流行波的真实波形与理论波形相似度很高，经过hausdroff距离算法 可以得到判据动作情况如图7所示，线模电流行波的真实波形与理论波形的 相似度很高，重合闸判据中的动作值小于浮动门槛值(整定门槛q
set
)，因此 该工况被判别为瞬时性故障。在永久性故障下线路对侧线模电流行波如图8 所示，经hausdroff距离算法处理后的判据动作情况如图9所示，可以看出 永久性故障下，对侧线模电流行波的真实波形与理论波形差别很大，重合闸 判据中的动作值大于浮动门槛值(整定门槛q
set
)，该工况被判断为永久性故 障，判断正确。因此，本发明所提重合闸判据可区分区内近端故障下的故障 性质。
[0110]
22)区内中点(f2)处设置瞬时性金属故障、永久性金属故障来验证本 发明所提重合闸判据的动作性能，仿真结果如图10～图13所示。
[0111]
在瞬时性故障下，线路对侧保护的线模电流行波及重合闸判据的动作情 况如图10、图11所示；在永久性故障下，线路对侧保护的线模电流行波及 重合闸判据的动作情况如图12、图13所示。由仿真结果可以看出，瞬时性 故障下由于贝瑞隆模型成立对侧线模电流行波的真实波形与理论波形相似 度很高，经hausdroff距离算法处理后，动作值小于门槛值，该工况被准确 判别为瞬时性故障；永久性故障下，贝瑞隆模型被破坏，对侧线模电流行波 的真实波形与理论波形相似度很低，经hausdroff距离算法处理后，动作值 大于门槛值(整定门槛q
set
)，该工况被判别为永久性故障。因此，本发明所 提重合闸判据区内中点故障时的故障性质仍可被准确判别。
[0112]
由上述仿真结果得出本发明所提的基于波形相似度匹配的多端直流电 网自适应重合闸方法在直流配网中不受故障位置的影响。
[0113]
3)不同过渡电阻下故障性质辨识
[0114]
进一步为考察过渡电阻对本发明所提重合闸判据的影响，在图5所示的 四端柔性直流电网模型中的线路line
‑
1中点处设置300欧姆高阻故障，仿 真结果如图14～图17所
示。
[0115]
瞬时性高阻故障下的线模电流行波波形及hausdroff距离算法处理后重 合闸判据动作情况分别如图14、图15所示，即使过渡电阻达到300欧姆但 仍不影响贝瑞隆模型的成立条件，对侧保护处的线模电流行波理论波形与真 实波形相似度仍然很高，所提判据可将该工况准确识别为瞬时性故障。
[0116]
永久性高阻故障下线模电流行波波形及hausdroff距离算法处理后重合 闸判据动作情况分别如图16、图17所示，即使在永久性高阻故障下对侧保 护线模电流行波理论波形与真实波形仍然有较大差别，所提重合闸判据可以 将该工况准确识别为永久性故障。
[0117]
由上述仿真结果可以看出本发明所提重合闸判据即使在高过渡电阻下 仍可准确识别故障性质。
[0118]
综上，上述实施例验证了本发明的正确性和可行性。
[0119]
本发明利用直流线路线上对侧保护的线模电流行波的理论波形与真实 波形的相似度特征的差性异，提出了一种基于波形相似度匹配的多端直流电 网自适应重合闸方法，经hausdroff距离算法定量分析行波差异性后可判断 故障性质。由于本发明通过两侧保护的数据通信实现故障性质判别，无需另 外加设附加装置可以成本，因此，具有较高的适用性。且与当前基于单端测 量的重合闸原理相比，本发明所提的原理可消除线路死区并覆盖线路全长。
[0120]
基于上述基于波形相似度匹配的多端直流电网重合闸方法，本发明还提 供基于波形相似度匹配的多端直流电网重合闸系统。
[0121]
如图18所示，基于波形相似度匹配的多端直流电网重合闸系统，包括 以下模块，
[0122]
故障预处理模块，其用于当多端直流电网中发生区内故障后，对故障线 路依次进行故障隔离、故障去游离和预重合闸；
[0123]
电力参数测量模块，其用于在预重合闸期间，同时提取故障线路两侧保 护处的电力参数测量值；
[0124]
电力参数理论推导模块，其用于基于贝瑞隆模型，分别对故障线路两侧 保护处的电力参数测量值进行推导计算，交叉得到故障线路两侧保护处的电 力参数理论值；
[0125]
线模行波合成模块，其用于基于凯伦贝尔变换，分别对故障线路两侧保 护处的电力参数理论值进行变换，对应得到故障线路两侧保护处的线模行波 理论波形；基于凯伦贝尔变换，分别对故障线路两侧保护处的电力参数测量 值进行变换，对应得到故障线路两侧保护处的线模行波真实波形；
[0126]
相似度计算模块，其用于基于hausdroff距离计算方法，对故障线路两 侧保护处的线模行波真实波形与线模行波理论波形之间的相似度进行定量 计算，得到线模行波真实波形与线模行波理论波形之间的相似度；
[0127]
故障类型判定模块，其用于基于预先构造的差动判据及整定门槛，根据 线模行波真实波形与线模行波理论波形之间的相似度判定所述区内故障的 故障类型；其中，所述区内故障的故障类型包括瞬时性故障和永久性故障；
[0128]
重合闸控制模块，其用于若所述区内故障的故障类型为瞬时性故障，则 加速故障线路两侧保护处的的断路器重合闸；若所述区内故障的故障类型为 永久性故障，则停止故障线路两侧保护处的的断路器重合闸。
[0129]
本发明基于线模电流行波在区内/区外故障下波形相似特征差异，提出 了基于波形相似度匹配的多端直流电网重合闸方法及系统，该方法和系统可 应用于多端柔性直流直电网自适应重合闸领域。当判断结果为区内瞬时性故 障，两侧断路器完成快速重合闸；当判断结果为区内永久性故障，则禁止两 侧断路器进行重合闸。通过大量仿真可知，所提方法通过线路两侧保护装置 测量信息的交互可实现对故障性质的准确判别，并且抗过渡电阻能力达到 300ω，且该方法可有效防止线路重合闸于永久性故障，自动适应于线路各 种运行方式，可显著提高多端柔性直流电网的安全运行水平。
[0130]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 明的保护范围之内。