[发明专利]一种高压直流输电线路雷击干扰识别方法

说明书

本发明公开了一种高压直流输电线路雷击干扰识别方法，首先，对整流侧正负极电压、电流信号故障分量进行相模变换，得到1模分量；其次，对保护启动后3ms内的电压1模分量进行CEEMD‑HHT变换，计算低频能量和高频能量；然后计算电压低频能量与高频能量的比值，根据结果判断发生了雷击干扰还是线路故障；最后，若发生雷击干扰，保护复归，若发生故障，对保护启动后1ms的电流1模分量进行CEEMD‑HHT变换，计算电流低频能量与高频能量的比值，根据结果判断发生了雷击故障还是普通短路故障，保护出口。本发明可以准确识别雷击干扰，提高直流线路暂态量保护的可靠性，并进一步区分雷击故障和普通短路故障，对线路的防雷、运行和维护具有指导意义。

技术领域：

本发明属于电力系统领域，涉及高压直流输电线路的继电保护领域，具体涉及一种高压直流输电线路雷击干扰识别方法。

背景技术：

作为有效解决电能外送的方法，高压直流输电除了线路成本低、结构简单、输送容量大、损耗小、输送距离较长等优势，在电能的远距离传输、电力系统非同步联网、分布式资源并网、城市电缆供电等方面也有着广泛应用。基于暂态量的保护原理仅需单端故障信息，常作为线路的主保护，但雷击线路时注入的高频信号容易对基于暂态量的保护造成影响。针对上述问题，需要快速可靠的抗雷击干扰技术，以准确地将雷击干扰与普通短路故障或雷击引起的故障进行区分，使得在线路遭受雷击干扰时，保护不误动，在遭受雷击故障或普通短路故障时，保护不拒动，该技术对于高压直流输电线路超高速暂态量保护走向实用化具有决定性的作用。同时，对线路的雷击故障和普通短路故障作进一步区分，可以对线路防雷提供重要的数据支撑，对高压直流线路的运行和维护具有指导意义。

目前，针对雷击干扰识别问题的现有成果从时域上的数值和波形特征、频域上的能量分布特征以及人工智能方法等角度进行研究。其中，时域上提取数值特征运算简单，但其阈值易受雷电参数影响，且具有难以整定的缺陷，而波形特征的提取需要基于长时间窗，难以与超高速暂态量保护相配合。频域上通常采用小波变换、EMD-HHT等方法，能够有效提取干扰及故障频谱能量分布差异，但前者小波基的选取、参数的确定具有较强的经验性，后者具有难以避免的模态混叠现象。人工智能方法避免了复杂的数学运算，通过对训练集的离线学习就可以达到区分干扰和故障的目的，但可以用作训练集的实际算例较少，需要基于大量的仿真结果，其分类标准可能在实际的电力系统中并不适用。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种高压直流输电线路雷击干扰识别方法，能够快速可靠的雷击干扰识别，能够免疫于故障和干扰的类型、雷电流参数、折反射行波等因素的影响，实现在较短数据窗内快速识别雷击干扰，并在此基础上进一步区分雷击故障和普通短路故障。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高压直流输电线路雷击干扰识别方法，基于短数据窗，对不同类型的故障、干扰适应性较好，不受过渡电阻和雷电流参数影响，包括以下步骤：

步骤1：以一定采样频率采集整流侧正、负极电压信号和电流信号，分别对电压信号和电流信号进行相模变换，获取电压1模分量和电流1模分量；

步骤2：设保护启动的时刻为t，雷击干扰识别系统自动记录启动后[t ms，(t+3)ms]内的电压1模分量和电流1模分量；

步骤3：基于CEEMD-HHT计算电压1模分量时频矩阵E_U1，具体实现方法如下：

a.通过CEEMD算法将3ms时窗内的电压1模分量u₁(n)分解为多个固有模态函数IMF：

其中，c_k(n)表示分解得到的第k个IMF，n为时间序列，其中k＝1,2,3…K，K为IMF总数，R(n)表示残余函数；

b.定义IMF分量c_k(n)的希尔伯特变换HT为：