[发明专利]一种基于MMC-HVDC的单端行波故障测距方法

权利要求书

1.一种基于MMC-HVDC的单端行波故障测距方法，其特征在于：当含有模块化多电平换流器的高压直流输电系统异常运行时，对正负极直流电压进行相模变换得到线模电压；利用经验模态分解-希尔伯特黄变换对相模变化后的电压行波进行分析，以及故障点反射波头进行标定；根据标定的波头对故障进行测距。

2.根据权利要求1所述的基于MMC-HVDC的单端行波故障测距方法，其特征在于具体步骤为：

Step1：当含有模块化多电平换流器的高压直流输电系统异常运行时，提取电网故障后的正负极直流电压，对两极直流电压用Karrenbauer相模变换矩阵求出线模电压U₁(k)，变换公式如下：

式中，U₊(k)、U-(k)分别为故障线路正极直流电压和负极直流电压，k＝1、2、3、4…N，N为采样序列长度；

Step2：对Step1中所得到得线模电压U₁(k)，其经验模态分解的步骤如下：

(1)提取原始信号U₁(k)的所有的局部极大值点和极小值点；

(2)用样条函数求出U₁(k)的上、下包络线，并计算平均值m(k)；

(3)计算每一时刻原始信号U₁(k)与平均值m(k)的误差h(k)＝x(k)-m(k)；

(4)判断h(k)是否满足本征模态函数的条件：

1)信号所包含的极大值和极小值点数目与信号过零点的数目不大于1；

2)信号的局部极大值点构成的上包络线和局部极小值点构成的下包络线，它们的均值为0；

如果h(k)满足IMF的条件，那么它就是IMF；

如果；h(k)不满足IMF的条件，就把它设为原始数据，重复步骤(1)—(2)，直到h(k)满足IMF分量的条件为止；

(5)令c＝h(k)，把求出的第一个IMF记为c₁(k)，用原始信号减去第一个IMF分量c₁(k)，得到剩余部分r₁(k)＝U₁(k)-c₁(k)，然后把剩余部分作为新的原始信号，按照(1)—(4)求取IMF的步骤，依次求取第n阶IMF分量c_n(k)；

分解过程中，终止条件的设定为：

对于h(k)，判断h(k)的极值点个数与零点个数是否相等或至多差1；

对于r(k)，判断r(k)的极值点个数是否小于2；

EMD分解完成后，进行检测检测突变点的准则如下：

1)对分解后的高频IMF分量进行一阶差分，可以判断信号变化最大的位置和方向，可以看作行波波头到达量测端的时刻和极性；

2)对分解后的高频IMF分量进行Hilbert变换，进而得到各阶IMF分量的瞬时频率、瞬时相位和瞬时幅值；

3)对分解后的高频IMF分量求极值点，计算相邻极大值点和极小值点的幅值差的绝对值，以及相邻极大值点与极小值点的间隔，极值差的绝对值最大且间隔最小处为信号突变点位置；

Step3：根据步骤2结果得到反射波识别可靠识别和时间标定t2或t3，得最终故障点距离为：

式中：l₁为故障距离，L为线路全长，v为频率为2πf下行波的波速，t₁为故障初始波头到达测量端母线时刻，t₂为故障点反射波到达测量端母线的时间，t₃为对端母线反射波到达测量端母线的时间。