[发明专利]利用极波电压S变换能量比值的特高压直流输电线路故障边界元件的方法

摘要

本发明是一种利用极波电压S变换能量比值的特高压直流输电线路故障边界元件的方法。属电力系统继电保护技术领域。本发明为：当直流线路发生故障后，启动元件启动，根据保护安装处测得的两极直流电压、直流电流，求出正负极线极波电压。选取故障后采样序列长度为200的离散极波电压信号，进行S变换，变换结果为一101×200的时频复矩阵，并对此复矩阵中的各个元素求模。根据得到的模矩阵，提取极波电压的高频分量和低频分量后，求出极波电压高频能量与低频能量的比值。根据高频能量与低频能量的比值的大小，区分区内、区外故障。大量仿真结果表明，本发明效果良好。

主权项

一种利用极波电压S变换能量比值的特高压直流输电线路故障边界元件的方法，其特征在于按以下步骤进行：(1)直流线路发生故障后，启动元件立即启动，根据保护安装处测得的两极直流电压、直流电流，求出正极线极波电压P1(k)，负极线极波电压P2(k)为：P1(k)＝Zp×i1(k)-u1(k)       (1)P2(k)＝Zp×i2(k)-u2(k)       (2)式中，Zp为直流输电线路极波阻抗，u1(k)为正极直流电压，i1(k)为正极直流电流，u2(k)为负极直流电压，i2(k)为负极直流电流，k＝1、2、3....N，N为采样序列长度；(2)对极波电压进行S变换，其采样频率为100kHz，采样序列长度为200，经S变换得到101×200的复矩阵： X [ n ] = 1 N Σ k = 0 N - 1 x [ k ] e - j 2 πkn / N - - - ( 3 ) S [ m , n ] = Σ k = 0 N - 1 X [ n + k ] e - 2 π 2 k 2 / n 2 e j 2 πkm / N , n ≠ 0 - - - ( 4 ) S [ m , n ] = 1 N Σ k = 0 N - 1 x [ k ] , n = 0 - - - ( 5 ) 式中：x[k]为采集到的N个离散的正极波信号点，k＝0、1、1....N-1，N为采样序列长度。X[n]为x[k]的傅里叶变换。S[m，n]为复时频矩阵，其列向量表示信号在某一时刻的幅频特性，其行向量表示信号在某一频率的时域分布；(3)对得到的n+1行m列的复时频矩阵中的各个元素求模，得到模矩阵，根据下式计算高频能量和低频能量： E 1 ( m ) = Σ n = 5 101 | S [ m , n ] | - - - ( 6 ) E 2 ( m ) = Σ n = 1 4 | S [ m , n ] | - - - ( 7 ) 式中：|S[m，n]|为将S矩阵中的各个元素求模后得到的模矩阵。E1(m)为高频能量，E2(m)为低频能量，m＝1、2、3....N，N为时间窗长度；(4)求出高频能量与低频能量的最大比值k： k = max ( E 1 ( m ) E 2 ( m ) ) - - - ( 8 ) 式中，E1(m)为高频能量，E2(m)为低频能量，k为在所取的时间窗内高频能量与低频能量的比值的最大值；(5)区内外故障的甄别判据，当k≤1时为区外故障，当k＞1时为区内故障。