[发明专利]一种高压/特高压直流线路故障电压行波快速计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统故障计算方法的研究领域，特别涉及一种高压/特高压直流线路故障电压行波快速计算方法。

背景技术

行波保护是直流线路主保护，准确计算直流线路故障行波保护相关电磁暂态电气量是正确分析行波保护动作行为的基础。由于直流系统自身拓扑及直流线路故障的复杂性，现有的故障分析往往通过电磁暂态仿真软件来完成。详细的电磁暂态仿真方法虽然能够详细模拟高压直流线路故障行波过程，然而传统的数值仿真应用于直流系统行波保护研究时，存在只能获取离散时间节点的数据、高采样频率时计算效率十分低下等问题，难以适用于对计算效率有较高要求的场合，因此有必要提出一种在保证计算精度的基础上提高计算效率的新方法。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种高压/特高压直流线路故障电压行波快速计算方法。

一种高压/特高压直流线路故障电压行波快速计算方法，包括下述步骤：

(1)根据直流系统网络拓扑及直流线路故障条件，获取相-频域故障点注入电流I_f及系统节点电压方程；

(2)由步骤(1)中的节点电压方程，在用户自定义的频率范围Ω内，获取直流线路端与故障点互阻抗的若干个采样值，即频域响应F(Ω)；

(3)将步骤(2)中得到的频率响应沿F(Ω)频率轴划分为N段，并给定每个频段上的阶数初始范围[N_mink,N_maxk]；

(4)对于频段k的频率响应记为F(Ω_k)，其中k＝N，N-1,…1，计算由(k+1)段应用Vector Fitting法得到的具有N_P阶的拟合函数F^*(k+1)在该段产生的误差函数E_k＝F(Ω_k)-F^*(k+1)(Ω_k)，k＝N时，F^*(k+1)＝0，将E_k作为第k段的VF法的拟合对象，拟合结果记为E^*_k；同时在第k段上实现模型阶数N_Pk和迭代次数N_Ik的自适应；

(5)k＝1时，终止计算，输出N_P阶F^*(1)为频率响应F(Ω)的最终拟合结果；

(6)线路端暂态电压行波U的频域方程可由步骤(1)中的I_f和步骤(5)中的F^*(1)得到，即：

U＝F^*(1)·I_f

(7)将步骤(6)中的电压行波U通过拉式逆变换实现频-时域转换，进而获取其时域表达式u(t)。

优选的，步骤(4)中，在第k段上实现模型阶数N_Pk和迭代次数N_Ik的自适应的具体步骤为：

i)迭代次数N_Ik自适应；

采用矢量匹配法进行迭代次数N_Ik自适应，利用每次迭代后产生的均方差作为目标函数T，由于该目标函数越小越好，因此若当前迭无法进一步降低目标函数值，则停止迭代，认为迭代已经收敛；否则，继续迭代，同时若阶数不够导致无法收敛，则设置最大迭代次数N_Imax，当达到最大迭代次数还未收敛，则判断目前的阶数不够，需要修改迭代阶数；

ii)阶数N_Pk自适应选择；