電流突變量的極性均相反，Sar · Sai= 1，結(jié) 論為直流線路區(qū)內(nèi)故障。又由于整流側(cè)M = 303. 2>kWH= 1. 25,因此判斷極1為故障極，所 提方法的判別結(jié)果準(zhǔn)確。
[0097] b、極-極故障。在線路中點處設(shè)置極-極故障，表2為整流側(cè)和逆變側(cè)的仿真結(jié) 果。
[0098] 表2匕點故障時整流側(cè)和逆變側(cè)的仿真結(jié)果
[0100] 由表中數(shù)據(jù)可知，整流側(cè)兩極和逆變側(cè)兩極均檢測到電壓和電流突變量極性相 反，即Sar · Sai= 1。又因為整流側(cè)ki〈M = 0. 97〈kWH，即S變換零頻暫態(tài)能量比值在門檻值 以內(nèi)，因此判斷為區(qū)內(nèi)極-極故障，所提方法的判別結(jié)果準(zhǔn)確。
[0101] 3)不同故障初始條件的仿真與分析
[0102] 區(qū)內(nèi)故障影響因素分析。設(shè)置負(fù)極線路（極2)區(qū)內(nèi)故障，考察不同故障距離、不 同過渡電阻對保護(hù)判據(jù)的影響。故障條件和仿真結(jié)果見表3,表中R f為故障過渡電阻。
[0103] 表3負(fù)極故障時整流側(cè)和逆變側(cè)的仿真結(jié)果
[0106] 由表3仿真數(shù)據(jù)可以得出：①在不同故障距離、不同過渡電阻的情況下，系統(tǒng)兩側(cè) 均能正確判斷故障方向和故障極；②對于同一類型的故障，不同過渡電阻下計算得出的S 變換零頻暫態(tài)能量和變化明顯，但最后的比值不影響判斷結(jié)果。
[0107] 4)雷擊干擾與故障性雷擊仿真
[0108] 對逆變側(cè)線路出口處IOkm的F2點進(jìn)行不同初始條件下的雷擊干擾、故障性雷擊 仿真，仿真結(jié)果如表4所示。表中，AS ra、ASia代表整流側(cè)和逆變側(cè)的正極S變換相角差， Sa ( = Sar · Sai)表示整流側(cè)得到的邏輯計算值。
[0109] 表4 F2點雷擊干擾故障與雷擊故障的仿真結(jié)果
[0111] 由表4數(shù)據(jù)可知，在不同的雷電流干擾下，線路兩側(cè)的S變換相角均在保護(hù)判據(jù)范 圍之外，判別結(jié)果正確；若雷擊線路并引起了故障，線路兩側(cè)的S變換相角均在保護(hù)判據(jù)范 圍以內(nèi)，保護(hù)判定為區(qū)內(nèi)故障。仿真結(jié)果表明該方法可有效識別雷擊干擾。
[0112] 5)區(qū)外故障仿真
[0113] a、電抗器外側(cè)故障。當(dāng)整流站的正極母線F4處接地故障時，圖7(a)、圖7(b)顯示 了正極線路兩側(cè)檢測到的S變換相角變化曲線。
[0114] 由圖7 (a)、圖7 (b)可知，對于正極線路外側(cè)區(qū)外故障，整流側(cè)檢測到的電壓和電 流突變量的S變換相角變化曲線幾乎重合，逆變側(cè)檢測到的S變換相角變化曲線的角度差 始終為180°左右，滿足區(qū)外故障時電壓和電流突變量的極性特征。
[0115] 為測試區(qū)外故障時過渡電阻對判據(jù)的影響，同樣在F4處設(shè)置不同過渡電阻的接地 故障，表5顯示了在正負(fù)極線路的兩側(cè)檢測到的電壓、電流突變量的S變換數(shù)據(jù)以及判別結(jié) 果。
[0116] 表5 F4A故障時整流側(cè)和逆變側(cè)的仿真結(jié)果
[0118] 由表5仿真結(jié)果可知，在不同過渡電阻下，線路兩側(cè)均能正確檢測到Sar= 0, Sai = 1，即故障發(fā)生在整流側(cè)保護(hù)安裝處的外側(cè)。由于電磁耦合的作用，健全極也能檢測到相應(yīng) 的S變換相角，但不影響故障極區(qū)內(nèi)外故障的判斷。
[0119] b、交流側(cè)故障。不失一般性，本次仿真在逆變站交流母線F5故障點處設(shè)置不同類 型的故障，仿真結(jié)果如表6所示。
[0120] 表6匕點故障時整流側(cè)和逆變側(cè)的仿真結(jié)果
[0122] 由表6結(jié)果可知，對于發(fā)生在交流側(cè)的各種故障類型，所提判據(jù)能正確識別故障 方向，所提方法判別結(jié)果準(zhǔn)確。
[0123] 本發(fā)明利用直流輸電線路區(qū)內(nèi)、外故障時線路兩端電壓和電流突變量的極性特 征，先對電壓和電流突變量進(jìn)行S變換，求得電壓和電流突變量的S變換相角差，從而判斷 兩者的極性，進(jìn)而識別區(qū)內(nèi)、外故障，通過比較兩極電壓突變量的S變換零頻帶的暫態(tài)能量 和進(jìn)行故障極的識別。仿真分析表明，在各種故障條件下，本發(fā)明均能正確識別區(qū)內(nèi)外故 障、故障極以及雷電干擾，靈敏度高，可靠性強。另外，該發(fā)明只需要5ms的數(shù)據(jù)窗進(jìn)行計 算，動作速度快。
[0124] 上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于S變換的高壓直流輸電線路縱聯(lián)保護(hù)方法，其特征是：包括以下步驟： (1)采集與直流輸電線路正、負(fù)極相連的保護(hù)元件處的電壓和電流，對其進(jìn)行濾波處 理； ⑵提取故障后設(shè)定時間內(nèi)的電壓和電流突變量數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行S變換，得到電壓和電 流fg號的復(fù)時頻S矩陣； (3) 根據(jù)復(fù)時頻S矩陣，計算電壓和電流突變量在每個采樣點的S變換相角及兩者的相 角差的均值； (4) 建立識別直流輸電線路區(qū)內(nèi)外故障的保護(hù)判據(jù)，直流線路整流側(cè)處的保護(hù)裝置進(jìn) 行基于電壓和電流突變量S變換相角差的區(qū)內(nèi)、外故障的識別； (5) 若識別結(jié)果為直流輸電線路區(qū)內(nèi)故障，整流側(cè)保護(hù)裝置比較正、負(fù)極電壓突變量的 S變換零頻帶的暫態(tài)能量，進(jìn)行故障極的判斷。2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于S變換的高壓直流輸電線路縱聯(lián)保護(hù)方法，其特征是： 所述步驟（2)中，設(shè)定時間為5ms。3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于S變換的高壓直流輸電線路縱聯(lián)保護(hù)方法，其特征是： 所述步驟（3)中，計算信號S變換相角SAn的具體方式為： SAn=angle(Sn) (1) 式中Sa[m，n]為信號經(jīng)S變換得到的復(fù)時頻S矩陣，其中n為列向量， 表示信號在某一時刻的幅頻特性;m為行向量，表示信號在某一頻率下的時域特性，矩陣的 每一個元素都表征該信號在某一采樣時刻某一特定頻率下的幅值信息與相角信息。4. 如權(quán)利要求1所述的一種基于S變換的高壓直流輸電線路縱聯(lián)保護(hù)方法，其特征是： 所述步驟（3)中，計算電壓和電流突變量信號的S變換相角差A(yù)SAl的具體公式為：(2) 式中，i= 1或2,表示直流輸電線路極1或極2，SAnIjPSAnU^別為極i上電壓和電流 突變量在第n個采樣時刻下的S變換相角，N為數(shù)據(jù)窗內(nèi)的采樣點數(shù)。5. 如權(quán)利要求1所述的一種基于S變換的高壓直流輸電線路縱聯(lián)保護(hù)方法，其特征是： 所述步驟（4)中，具體的保護(hù)判據(jù)為：式中，SAR、SAI分別為直流輸電線路在整流側(cè)和逆變側(cè)的故障方向判別邏輯值； 當(dāng)SAR ?SAI= 1時，即整流側(cè)與逆變側(cè)同時判斷為正向故障時，識別為直流線路區(qū)內(nèi)故 障；當(dāng)SAR= 0或SAI= 0時，確定為線路區(qū)外故障。6. 如權(quán)利要求1所述的一種基于S變換的高壓直流輸電線路縱聯(lián)保護(hù)方法，其特征是： 所述步驟（5)中，兩極電壓突變量的S變換零頻帶的暫態(tài)能量和的具體計算方法為：<5) 式中，E(m，n) = {3匕8(53[111，11])}2，表示信號經(jīng)3變換后在某一特定頻率下某一采樣點 的S變換暫態(tài)能量，其中，m為行向量，n為列向量，N為采樣點數(shù)。7.如權(quán)利要求1所述的一種基于S變換的高壓直流輸電線路縱聯(lián)保護(hù)方法，其特征是： 所述步驟（5)中，故障極的判定方法為： 定義雙極線路同側(cè)保護(hù)裝置安裝處測得的正極與負(fù)極的電壓突變量的S變換零頻帶 暫態(tài)能量和WZ1和WZ2的比值為'此時，故障極的識別判據(jù)如下： M>kWH，此時判斷為正極發(fā)生故障； M< 1%，此時判斷為負(fù)極發(fā)生故障； 1%<M<kWH，此時判斷為極-極故障； 其中，1%和kWH為判據(jù)的固定門濫。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于S變換的高壓直流輸電線路縱聯(lián)保護(hù)方法，包括：采集與直流輸電線路正、負(fù)極相連的保護(hù)元件處的電壓和電流，對其進(jìn)行濾波處理；提取故障后設(shè)定時間內(nèi)的電壓和電流突變量數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行S變換，得到電壓和電流信號的復(fù)時頻S矩陣；根據(jù)復(fù)時頻S矩陣，計算電壓和電流突變量在每個采樣點的S變換相角及兩者的相角差的均值；建立直流輸電線路的保護(hù)判據(jù)，根據(jù)保護(hù)判據(jù)進(jìn)行基于電壓和電流突變量S變換相角差的區(qū)內(nèi)、外的故障識別；若為區(qū)內(nèi)故障，整流側(cè)保護(hù)裝置比較正、負(fù)極電壓突變量的S變換零頻帶的暫態(tài)能量，進(jìn)行故障極的判斷。本發(fā)明不需要直流輸電線路兩端的數(shù)據(jù)同步，僅需要逆變側(cè)向整流側(cè)傳送故障方向的識別結(jié)果。
【IPC分類】H02H7/26
【公開號】CN105098738
【申請?zhí)枴緾N201510566344
【發(fā)明人】鄒貴彬, 李釗, 高厚磊
【申請人】山東大學(xué)
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年9月8日