一种基于小波变换暂态能量谱的特高压直流输电线路故障测距方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于小波变换暂态能量谱的特高压直流输电线路故障测距方法，属于电力系统继电保护【技术领域】。当直流线路发生故障后，根据保护安装处采集的两极直流电压<img file="dest_path_dest_path_image001.TIF" wi="40" he="24" />和<img file="dest_path_dest_path_image002.TIF" wi="40" he="24" />求出线模电压<img file="dest_path_dest_path_image003.TIF" wi="48" he="24" />；对线模电压<img file="dest_path_855728dest_path_image003.TIF" wi="48" he="24" />进行小波分解，得到小波分解的高频系数；通过高频系数求出高频信号小波能量和<img file="dest_path_dest_path_image004.TIF" wi="21" he="25" />；对<img file="dest_path_594008dest_path_image004.TIF" wi="21" he="24" />进行归一化处理后得到神经网络的输入样本；在神经网络内对输入样本进行训练得到测距结果。本发明利用一种外观明显、位置易确定的小波能量频带特征来查找故障位置，提高了故障定位的准确度。利用神经网络非线性拟合能力，进行特高压直流输电线路接地故障测距，其样本属性清晰，样本集规模小，收敛效率高。不易受到系统参数变换的影响和过渡电阻的影响。
【专利说明】一种基于小波变换暂态能量谱的特高压直流输电线路故障测距方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于小波变换暂态能量谱的特高压直流输电线路故障测距方法，属于电力系统继电保护【技术领域】。
【背景技术】 [0002]目前国内还没有开展针对特高压直流输电系统的智能故障诊断的研究，国外对特高压直流输电系统的智能故障诊断系统也寥寥无几，而且离实用化还有一定的距离。现有的直流线路测距系统大多是利用输电线路行波传播特性的行波法，即通过测量行波在输电线路上传播的时间来计算故障距离，行波法可分为单端法和双端法。虽然行波测距法具有不受电流互感器饱和、系统振荡以及故障类型等影响的优点，但根据国内外实际运行的相关资料显示，目前使用的直流线路行波测距法却受到以下因素的影响:
(O单端法投资较小，但后续反射波易受干扰信号影响、难以识别；双端测距法需要在线路两端装设测距装置，并需要时间同步(GPS时钟)和通信通道，装置复杂，投资较大。
[0003](2)故障产生的行波信号随机分量大、易受干扰、瞬间即逝、不可重复、难以准确测量与捕捉。
[0004]( 3 )行波受直流线路末端平波电抗器和直流滤波器的影响，近区存在死区。
[0005]因此以输电线路行波传播特性为基础的直流线路测距易受上述因素的影响，测距精度较差。
[0006]直流线路单极接地故障距离不同时，直流线模电压的能量分布是不同的，据此特征可用以输电线路故障定位。近年来得到广泛研究的人工神经网络具有良好的鲁棒性、抗噪能力和容错能力，基于人工神经网络的故障分类与测距方法不易受系统参数变化的影响。因此使用神经网络进行故障识别和故障定位。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题是提供一种基于小波变换暂态能量谱的特高压直流输电线路故障测距方法，利用该方法实现的故障定位具有较高的可靠性和精确性，有效地解决了行波故障测距波头识别困难和固有频率法对固有频率精确提取的困难，且不易受到系统参数变换的影响和过渡电阻的影响，并降低了对高采样频率的依赖。
[0008]本发明的技术方案是:一种基于小波变换暂态能量谱的特高压直流输电线路故障测距方法，其特征在于:当直流线路发生故障后，根据保护安装处采集的两极直流电压U1(Ar)和七沐)求出线模电压;对线模电压进行小波分解，得到小波分解的高
频系数；通过高频系数求出高频信号小波能量和;对！1进行归一化处理后得到神经网
络的输入样本；在神经网络内对输入样本进行训练得到测距结果。
[0009]具体步骤如下:
(I)直流线路发生单极接地故障后，启动元件立即启动，此时保护安装处量测到两极直流电压分别为对直流两极线电压进行凯伦布尔相模变换得到独立的线模电
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【权利要求】
1.一种基于小波变换暂态能量谱的特高压直流输电线路故障测距方法，其特征在于:当直流线路发生故障后，根据保护安装处采集的两极直流电压以雄)和^(Ar)求出线模电压α.β);对线模电压11-(?进行小波分解，得到小波分解的高频系数；通过高频系数求出高频信号小波能量和;对1^.进行归一化处理后得到神经网络的输入样本；在神经网络内对输入样本进行训练得到测距结果。
2.根据权利要求1所述的基于小波变换暂态能量谱的特高压直流输电线路故测距方法，其特征在于方法的具体步骤如下:(1)直流线路发生单极接地故障后，启动元件立即启动，此时保护安装处量测到两极直流电压分别为和a,#)，对直流两极线电压进行凯伦布尔相模变换得到独立的线模电压~#):
3.根据权利要求2所述的基于小波变换暂态能量谱的特高压直流输电线路故测距方法，其特征在于:所述神经网络的输入样本选取规则如下: (1)沿线路全程选取故障点,选取故障距离变化步长为ΔΙ,=IOkm ； (2)故障电阻100Ω，选取故障电阻步长为ARf =10 Ω ； 其中AIi?为故障距离的变化步长为故障电阻,Δ&为故障电阻的变化步长。
4.根据权利要求2所述的基于小波变换暂态能量谱的特高压直流输电线路故测距方法，其特征在于:所述故障测距的神经网络采用BP神经网络模型，网络拓扑结构为5X40X1，第一层为输入层；第二层为隐含层，节点个数为40，传递函数为transig;第三层为输出层，传递函数为trainlm，训练算法选用自适应学习速度算法，最大训练次数选为1000000次，目标函数误差设定为Ie'
【文档编号】G01R31/08GK103728535SQ201310512290
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年10月28日 优先权日:2013年10月28日
【发明者】刘可真, 束洪春, 骆逍, 梁松涛, 吴尉民, 田鑫萃, 刘艇, 陈芝宇 申请人:昆明理工大学