專利名稱：±800kV直流輸電線路雷擊干擾的可拓融合識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種士SOOkV直流輸電線路雷擊干擾的可拓融合識別方法，屬于電力 系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通常，除直流輸電線路外，直流母線上沒有其它出線，且直流線路電壓不存在過零 點(diǎn)問題，線路兩端具有平波電抗器和直流濾波器構(gòu)成的現(xiàn)實的物理邊界[1]，這些使得暫態(tài) 保護(hù)應(yīng)用于直流輸電線路保護(hù)具有優(yōu)勢。暫態(tài)保護(hù)的雷擊干擾識別元件是必不可少的，雷 電流多為負(fù)極性的脈沖波，屬于高頻信號，雷擊干擾是引起暫態(tài)保護(hù)誤動的主要因素之一， 對暫態(tài)保護(hù)的雷擊干擾識別元件尚需進(jìn)行深入的研究?？焖?、可靠的雷電干擾識別算法對暫態(tài)保護(hù)走向?qū)嵱没哂兄匾饬x。學(xué)者們?yōu)?此進(jìn)行了深入的研究[2_3]，現(xiàn)有的雷電干擾識別技術(shù)大多利用雷擊線路造成故障或未故障 時電流的高低頻能量分布特征不同進(jìn)行雷擊干擾識別，然而能量計算過程中對時窗等關(guān)鍵 參數(shù)卻未做出統(tǒng)一的規(guī)定，這就導(dǎo)致了采用能量差異對其識別時容易產(chǎn)生誤判的情況；同 時從保護(hù)速動性方面，現(xiàn)有的雷電干擾識別技術(shù)仍然不理想。雷電干擾識別元件是暫態(tài)保護(hù)中必備的環(huán)節(jié)之一，可靠的雷電干擾識別技術(shù)是暫 態(tài)保護(hù)成功走向?qū)嵱没酱鉀Q的重要課題之一。在現(xiàn)有研究工作的基礎(chǔ)上[[9]，提出一種 計算速度快、可靠性高的雷電干擾識別算法，在雷擊線路未引起故障時，保護(hù)閉鎖，使暫態(tài) 保護(hù)不會因雷擊干擾而產(chǎn)生誤動，對于提高保護(hù)的可靠性，進(jìn)一步提高電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行能 力具有著重要的意義。參考文獻(xiàn)[1]張保會，郝治國等.智能電網(wǎng)繼電保護(hù)研究的進(jìn)展(一)——故障甄別新原 理[J]·電力系統(tǒng)自動化設(shè)備，2010，30(1) 1-6[2]董杏麗，葛耀中，董新洲暫態(tài)分量保護(hù)中雷電干擾問題的對策[J].中國電機(jī) 工程學(xué)報，2002，22 (9) 74-78[3]段建東，任晉峰，張保會，羅四倍超高速保護(hù)中雷電干擾識別的暫態(tài)法研究 [J]··中國電機(jī)工程學(xué)報，2006，23 (26) :07_07[4]司大軍，束洪春，陳學(xué)允，于繼來輸電線路雷擊的電磁暫態(tài)特征分析及其識別 方法研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報，2005，25 (7) 64-06[5]韓民曉，丁輝，陳修宇等.高壓直流輸電系統(tǒng)電磁暫態(tài)建模[J].電力系統(tǒng)及其 自動化學(xué)報，2008，20 (4) -J-Il.[6]中國南方電網(wǎng)公司.士SOOkV直流輸電技術(shù)研究[M].北京中國電力出版社， 2006 209.[7]陳謙新型多端直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行與控制[D].南京東南大學(xué)2004 [10] 天廣直流控制保護(hù)對直流線路故障的響應(yīng)分析[8]李愛民，蔡澤祥，任達(dá)勇等.高壓直流輸電控制與保護(hù)對線路故障的動態(tài)響應(yīng)特性分析[J]·電力系統(tǒng)自動化，2009,33(11) 72-75[9]郭寧明，覃劍，陳祥訓(xùn).雷擊對暫態(tài)分量故障測距的影響及識別[J].電力系統(tǒng) 自動化，2008，32 (5) 76-79

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，在對士SOOkV直流輸電線路進(jìn)行故障和雷擊未 故障電磁暫態(tài)特征分析的基礎(chǔ)上，提供一種利用采樣值直接進(jìn)行計算的士SOOkV直流輸電 線路雷擊干擾的可拓融合識別方法。雷電作用于輸電線路上時，當(dāng)雷擊線路導(dǎo)致桿塔絕緣子兩端壓差達(dá)到其閃絡(luò)電壓 時，絕緣子將發(fā)生閃絡(luò)，稱之為雷擊故障，本發(fā)明中將雷擊故障和一般單相接地故障稱之為 故障；當(dāng)雷擊線路未引起絕緣子閃絡(luò)時，稱之為雷電干擾。本發(fā)明主要對雷擊干擾和故障 情況下，利用PSCAD/EMTDC電磁暫態(tài)仿真平臺建立士SOOkV直流輸電線路仿真模型，如圖 1所示。圖1中桿塔檔距為500m ；雷電流采用2. 6/50 μ S雙指數(shù)波，其中，雷電通道波阻抗 為300Ω ；絕緣子采用壓控開關(guān)模型，避雷器采用金屬氧化物模型。所需采樣值的采樣率為 10kHz，數(shù)據(jù)選取故障后5ms時窗的采樣值。電磁暫態(tài)仿真分析結(jié)果表明，由于故障和雷電干擾物理機(jī)理上的不同，兩者時域 波形上存在著顯著差異。總體觀察得出，故障情況下，5ms時窗內(nèi)電壓幅值先是驟降，然后趨 于平緩并維持在一定大小，由于相關(guān)度法側(cè)重于刻畫一段時窗內(nèi)電壓總體變化率特征，而 電壓平均值則更偏向于刻畫時窗內(nèi)電壓大小特征，基于此，對前部分電壓采樣值計算相關(guān) 度，而后部分采樣值計算其均值將更加可靠；雷擊干擾情況下，雷電流引起的擾動會導(dǎo)致前 部分采樣數(shù)據(jù)相關(guān)度計算值較小，但后部分采樣數(shù)據(jù)的均值計算值較大，從而保證該情況 下不會誤判。采樣數(shù)據(jù)的分時段計算有助于進(jìn)一步提高雷擊干擾識別的可靠性。對電壓采 樣值前2ms直接進(jìn)行相關(guān)度計算，后3ms直接進(jìn)行均值計算。由于可拓學(xué)融合針對的是相互 矛盾的對象，最后對兩者進(jìn)行可拓融合，提煉出基于采樣值直接計算的雷擊干擾識別判據(jù)， 算法兼有故障選極功能。本發(fā)明的士SOOkV直流輸電線路雷擊干擾的可拓融合識別方法經(jīng)過下列步驟完 成1)當(dāng)電壓信號滿足啟動條件時，讀取基于極電壓U1GO、u2(k)采樣值，采樣頻率為 IOkHz的，時窗為5ms電壓波形數(shù)據(jù)。2)選取前2ms數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)度計算 其中Y表示相關(guān)度，Ui (k)表示各極電壓采樣值，ViGO表示穩(wěn)態(tài)電壓采樣值。3)選取后3ms數(shù)據(jù)進(jìn)行電壓平均值計算
其中Uare表示電壓平均值，Ui (k)表示各極電壓采樣值,ViGO表示穩(wěn)態(tài)電壓采樣值 4)確定平均值和相關(guān)度的權(quán)系數(shù)
(3)
(4)其中，α γ表示相關(guān)度的權(quán)系數(shù)，α ave表示平均值的權(quán)系數(shù)；τ χ為采樣數(shù)據(jù)時窗 的總長度，τ zil為所選數(shù)據(jù)段內(nèi)暫態(tài)過程持續(xù)時間。5)對相關(guān)度和電壓均值進(jìn)行可拓融合，計算其關(guān)聯(lián)置信度A(Il)=Z(U^rz)
τι — T7J\ .
20 ti a,2+b,2b,2 ~a,2‘20 20 !χ ⑷ x|>,2 ⑷ 一 k=l k=\-xA 22f 20 Σ·咪) c +d A=I S'2 “1- Ui2/ V20廠 20 /2 2 、L A=I 」2 )廠 20 20 lK 2 LA=I A-=I 」2 7
) 5
Γν其中Ui(k)表示各極電壓采樣值，ViGO表示穩(wěn)態(tài)電壓采樣值，an，bn表示特征-電 壓平均值的量域，an = 0. 8，bn = 1. 2 ；ai2, bi2表示特征_相關(guān)度的量域ai2 = 0. 8，bi2 = 1. 0 ；cn, dn表示特征-電壓平均值的節(jié)域Cil = 0. 7，dn = 1. 3 ；ci2, di2表示特征-相關(guān)度 的節(jié)域最小值和最大值ci2 = 0. 7，di2 = 1.0； τ i為采樣數(shù)據(jù)時窗的總長度，這里τ i = 5ms ； τ ζ為所選數(shù)據(jù)段內(nèi)暫態(tài)過程持續(xù)時間，這里τ z = 2ms。3)基于上述原理，形成故障識別判據(jù)如下若λ (Ii)彡0，則判斷為雷電干擾，若λ (Ii) < 0，則識別為發(fā)生故障。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
采用上述方案，即對10kHz，5ms的電壓采樣數(shù)據(jù)，前2ms數(shù)據(jù)直接進(jìn)行相關(guān)度計 算，后3ms數(shù)據(jù)直接進(jìn)行均值計算，最終對計算結(jié)果進(jìn)行可拓融合。該方法原理清晰、可靠 高，能對雷擊干擾進(jìn)行正確的識別，而且省略了傳統(tǒng)數(shù)字濾波環(huán)節(jié)，直接基于采樣值計算， 具有計算速度快的特點(diǎn)。由于本發(fā)明所依據(jù)的理論基礎(chǔ)較為直觀，物理概念清晰，因而易于 實現(xiàn)，可廣泛應(yīng)用于暫態(tài)保護(hù)中的雷擊干擾識別元件，提高暫態(tài)保護(hù)可靠性，對暫態(tài)保護(hù)的 走向?qū)嵱没哂兄匾饬x。


圖1為直流系統(tǒng)示意圖；圖2為控制系統(tǒng)示意圖；圖3邊界元件幅頻特性；圖4為雷電流波形，圖中橫坐標(biāo)表示時間，縱坐標(biāo)表示雷電流值。圖5為直流輸電線路導(dǎo)體排列示意圖，C表示導(dǎo)體，G表示地線。圖6為直流輸電線路桿塔結(jié)構(gòu)，圖(a)表示桿塔幾何模型，圖(b)表示桿塔多波阻 抗模型；圖7為發(fā)生雷擊桿塔故障時，檢測到的正負(fù)極電壓時域波形圖；圖中橫坐標(biāo)表示 時間，縱坐標(biāo)表示極電壓值，圖(a)表示負(fù)極電壓時域波形圖，圖(b)表示正極電壓時域波 形圖；圖8為發(fā)生雷擊桿塔未故障時，檢測到的正負(fù)極電壓時域波形圖；圖中橫坐標(biāo)表 示時間，縱坐標(biāo)表示極電壓值，圖(a)表示負(fù)極電壓時域波形圖，圖(b)表示正極電壓時域 波形圖；圖9為發(fā)生雷擊導(dǎo)線故障時，檢測到的正負(fù)極電壓時域波形圖；圖中橫坐標(biāo)表示 時間，縱坐標(biāo)表示極電壓值，圖(a)表示負(fù)極電壓時域波形圖，圖(b)表示正極電壓時域波 形圖；圖10為發(fā)生雷擊導(dǎo)線未故障時，檢測到的正負(fù)極電壓時域波形圖；圖中橫坐標(biāo)表 示時間，縱坐標(biāo)表示極電壓值，圖(a)表示負(fù)極電壓時域波形圖，圖(b)表示正極電壓時域 波形圖；圖11為發(fā)生接地故障時，檢測到的正負(fù)極電壓時域波形圖；圖中橫坐標(biāo)表示時 間，縱坐標(biāo)表示極電壓值，圖(a)表示負(fù)極電壓時域波形圖，圖(b)表示正極電壓時域波形 圖；圖12為電壓均值“歸一化”后圖形。橫坐標(biāo)1-反擊故障、2-繞擊故障、3-接地故 障、4-繞擊未故障、5-反擊未故障，各情況下正負(fù)極電壓平均值。縱坐標(biāo)表示5ms時窗內(nèi)的 電壓采樣數(shù)據(jù)平均值經(jīng)過歸一化處理，取絕對值后的計算值；圖13為特征可拓融合示意圖；圖14為本發(fā)明的雷擊干擾識別流程圖。
具體實施例方式直流輸電線路發(fā)生雷擊干擾時，運(yùn)用本發(fā)明方法可對雷擊干擾進(jìn)行正確的識別。 具體實現(xiàn)流程如圖14所示。
具體步驟如下1)當(dāng)電壓信號滿足啟動條件時，讀取基于極電壓U1GO、u2(k)采樣值，采樣頻率為 IOkHz的，時窗為5ms電壓波形數(shù)據(jù)。2)按照公式(5)計算關(guān)聯(lián)置信度 其中Ui(k)表示各極電壓采樣值，ViGO表示穩(wěn)態(tài)電壓采樣值，an，bn表示特征-電 壓平均值的量域，an = 0. 8，bn = 1. 2 ；ai2, bi2表示特征_相關(guān)度的量域ai2 = 0. 8，bi2 = 1. 0 ；cn, dn表示特征-電壓平均值的節(jié)域Cil = 0. 7，dn = 1. 3，ci2, di2表示特征-相關(guān)度 的節(jié)域最小值和最大值ci2 = 0. 7，di2 = 1.0； τ i為采樣數(shù)據(jù)時窗的總長度，這里τ i = 5ms ； τ ζ為所選數(shù)據(jù)段內(nèi)暫態(tài)過程持續(xù)時間，這里τ z = 2ms。3)基于上述原理，形成故障識別判據(jù)如下若λ (Ii)彡0，則判斷為雷電干擾，若λ (Ii) < 0，則識別為發(fā)生故障。實施例說明如下分別對圖1所示士SOOkV直流輸電線路在不同雷擊情況下進(jìn)行 了仿真。仿真考慮在線路不同位置發(fā)生雷擊故障、雷擊未故障和非雷擊故障情況，并對雷擊 故障和非雷擊故障在不同故障類型、不同接地電阻條件下的仿真。針對雷擊點(diǎn)與閃絡(luò)點(diǎn)不 一致情況，本發(fā)明也進(jìn)行了雷擊干擾識別判據(jù)有效性的驗證，并考慮了對該判據(jù)較為不利 情形，即閃絡(luò)點(diǎn)相對于保護(hù)而言遠(yuǎn)離雷擊點(diǎn)情況。對各種情況下的采樣值均疊加10%的隨 機(jī)噪聲，進(jìn)一步驗證該判據(jù)對雷擊干擾識別的準(zhǔn)確性。上述各情況下將采樣值直接帶入公 式(5)計算得到的結(jié)果如表1所示，其中Ll表示雷擊點(diǎn)或接地點(diǎn)與觀測點(diǎn)之間的距離，L2 表示閃絡(luò)點(diǎn)與雷擊點(diǎn)間的距離，Rg表示桿塔接地電阻?！案蓴_”表示識別結(jié)果為線路發(fā)生雷 電干擾，“故障”表示識別結(jié)果為線路發(fā)生了故障，由表1表明本發(fā)明提出的基于采樣值直接 計算的雷擊干擾識別判據(jù)能夠?qū)收虾屠讚舾蓴_進(jìn)行準(zhǔn)確的識別。由表1仍可以看出，該 判據(jù)同時還具有故障選極能力，可用其作為線路保護(hù)故障選極的依據(jù)之一。表 權(quán)利要求
一種±800kV直流輸電線路雷擊干擾的可拓融合識別方法，其特征在于經(jīng)過下列步驟完成1)當(dāng)電壓信號滿足啟動條件時，讀取基于極電壓u1(k)、u2(k)采樣值，采樣頻率為10kHz的，時窗為5ms電壓波形數(shù)據(jù)；2)選取前2ms數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)度計算 <mrow><mi>&gamma;</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mn>20</mn></munderover><msub> <mi>u</mi> <mi>i</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>&times;</mo><msub> <mi>V</mi> <mi>i</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <msup><mrow> <mo>[</mo> <munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn></mrow><mn>20</mn> </munderover> <msubsup><mi>V</mi><mi>i</mi><mn>2</mn> </msubsup> <mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>&times;</mo> <munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn></mrow><mn>20</mn> </munderover> <msup><msub> <mi>u</mi> <mi>i</mi></msub><mn>2</mn> </msup> <mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>]</mo></mrow><mrow> <mn>1</mn> <mo>/</mo> <mn>2</mn></mrow> </msup></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>其中γ表示相關(guān)度，ui(k)表示各極電壓采樣值，Vi(k)表示穩(wěn)態(tài)電壓采樣值；3)選取后3ms數(shù)據(jù)進(jìn)行電壓平均值計算 <mrow><msub> <mi>u</mi> <mi>ave</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>21</mn> </mrow> <mn>50</mn></munderover><mo>|</mo><msub> <mi>u</mi> <mi>i</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>|</mo> </mrow> <mrow><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>21</mn> </mrow> <mn>50</mn></munderover><mo>|</mo><msub> <mi>V</mi> <mi>i</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>|</mo> </mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>其中uave表示電壓平均值，ui(k)表示各極電壓采樣值，Vi(k)表示穩(wěn)態(tài)電壓采樣值；4)確定平均值和相關(guān)度的權(quán)系數(shù) <mrow><msub> <mi>&alpha;</mi> <mi>&gamma;</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <msub><mi>&tau;</mi><mrow> <mi>Zi</mi> <mn>1</mn></mrow> </msub> <msub><mi>&tau;</mi><mi>l</mi> </msub></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>3</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><msub> <mi>&alpha;</mi> <mi>ave</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>&tau;</mi> <mi>l</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>&tau;</mi> <mrow><mi>Zi</mi><mn>1</mn> </mrow></msub> </mrow> <msub><mi>&tau;</mi><mi>l</mi> </msub></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>4</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>其中，αγ表示相關(guān)度的權(quán)系數(shù)，αave表示平均值的權(quán)系數(shù)；τl為采樣數(shù)據(jù)時窗的總長度，τz為所選數(shù)據(jù)段內(nèi)暫態(tài)過程持續(xù)時間；5)對相關(guān)度和電壓均值進(jìn)行可拓融合，計算其關(guān)聯(lián)置信度 <mrow><mi>&lambda;</mi><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>I</mi><mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>f</mi><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>u</mi><mi>i</mi> </msub> <mo>,</mo> <msub><mi>&tau;</mi><mi>Zi</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><mo>=</mo><mfrac> <msub><mi>&tau;</mi><mrow> <mi>Zi</mi> <mn>1</mn></mrow> </msub> <msub><mi>&tau;</mi><mi>l</mi> </msub></mfrac><mo>&times;</mo><mfrac> <mrow><mo>|</mo><mfrac> <mrow><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>21</mn> </mrow> <mn>50</mn></munderover><mo>|</mo><msub> <mi>u</mi> <mi>i</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>|</mo> </mrow> <mrow><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>21</mn> </mrow> <mn>50</mn></munderover><mo>|</mo><msub> <mi>V</mi> <mi>i</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>|</mo> </mrow></mfrac><mo>-</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>a</mi> <mrow><mi>i</mi><mn>1</mn> </mrow></msub><mo>+</mo><msub> <mi>b</mi> <mrow><mi>i</mi><mn>1</mn> </mrow></msub> </mrow> <mn>2</mn></mfrac><mo>|</mo><mo>-</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>b</mi> <mrow><mi>i</mi><mn>1</mn> </mrow></msub><mo>-</mo><msub> <mi>a</mi> <mrow><mi>i</mi><mn>1</mn> </mrow></msub> </mrow> <mn>2</mn></mfrac> </mrow> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <mo>|</mo> <mfrac><mrow> <munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>21</mn></mrow><mn>50</mn> </munderover> <mo>|</mo> <msub><mi>u</mi><mi>i</mi> </msub> <mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>|</mo></mrow><mrow> <munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>21</mn></mrow><mn>50</mn> </munderover> <mo>|</mo> <msub><mi>V</mi><mi>i</mi> </msub> <mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>|</mo></mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mfrac><mrow> <msub><mi>c</mi><mrow> <mi>i</mi> <mn>1</mn></mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub><mi>d</mi><mrow> <mi>i</mi> <mn>1</mn></mrow> </msub></mrow><mn>2</mn> </mfrac> <mo>|</mo> <mo>-</mo> <mfrac><mrow> <msub><mi>d</mi><mrow> <mi>i</mi> <mn>1</mn></mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>c</mi><mrow> <mi>i</mi> <mn>1</mn></mrow> </msub></mrow><mn>2</mn> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mo>|</mo> <mfrac><mrow> <munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>21</mn></mrow><mn>50</mn> </munderover> <mo>|</mo> <msub><mi>u</mi><mi>i</mi> </msub> <mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>|</mo></mrow><mrow> <munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>21</mn></mrow><mn>50</mn> </munderover> <mo>|</mo> <msub><mi>V</mi><mi>i</mi> </msub> <mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>|</mo></mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mfrac><mrow> <msub><mi>a</mi><mrow> <mi>i</mi> <mn>1</mn></mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub><mi>b</mi><mrow> <mi>i</mi> <mn>1</mn></mrow> </msub></mrow><mn>2</mn> </mfrac> <mo>|</mo> <mo>-</mo> <mfrac><mrow> <msub><mi>b</mi><mrow> <mi>i</mi> <mn>1</mn></mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>a</mi><mrow> <mi>i</mi> <mn>1</mn></mrow> </msub></mrow><mn>2</mn> </mfrac> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac><mo>+</mo> </mrow> <mrow><mfrac> <mrow><msub> <mi>&tau;</mi> <mi>l</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>&tau;</mi> <mrow><mi>Zi</mi><mn>1</mn> </mrow></msub> </mrow> <msub><mi>&tau;</mi><mi>l</mi> </msub></mfrac><mo>&times;</mo><mfrac> <mrow><mo>|</mo><mfrac> <mrow><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mn>20</mn></munderover><msub> <mi>u</mi> <mi>i</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>&times;</mo><msub> <mi>V</mi> <mi>i</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <msup><mrow> <mo>[</mo> <munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn></mrow><mn>20</mn> </munderover> <msubsup><mi>V</mi><mi>i</mi><mn>2</mn> </msubsup> <mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>&times;</mo> <munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn></mrow><mn>20</mn> </munderover> <msup><msub> <mi>u</mi> <mi>i</mi></msub><mn>2</mn> </msup> <mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>]</mo></mrow><mrow> <mn>1</mn> <mo>/</mo> <mn>2</mn></mrow> </msup></mfrac><mo>-</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>a</mi> <mrow><mi>i</mi><mn>2</mn> </mrow></msub><mo>+</mo><msub> <mi>b</mi> <mrow><mi>i</mi><mn>2</mn> </mrow></msub> </mrow> <mn>2</mn></mfrac><mo>|</mo><mo>-</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>b</mi> <mrow><mi>i</mi><mn>2</mn> </mrow></msub><mo>-</mo><msub> <mi>a</mi> <mrow><mi>i</mi><mn>2</mn> </mrow></msub> </mrow> <mn>2</mn></mfrac> </mrow> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <mo>|</mo> <mfrac><mrow> <munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn></mrow><mn>20</mn> </munderover> <msub><mi>u</mi><mi>i</mi> </msub> <mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>&times;</mo> <msub><mi>V</mi><mi>i</mi> </msub> <mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo> </mrow></mrow><msup> <mrow><mo>[</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mn>20</mn></munderover><msubsup> <mi>V</mi> <mi>i</mi> <mn>2</mn></msubsup><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>&times;</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mn>20</mn></munderover><msup> <msub><mi>u</mi><mi>i</mi> </msub> <mn>2</mn></msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>]</mo> </mrow> <mrow><mn>1</mn><mo>/</mo><mn>2</mn> </mrow></msup> </mfrac> <mo>-</mo> <mfrac><mrow> <msub><mi>c</mi><mrow> <mi>i</mi> <mn>2</mn></mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub><mi>d</mi><mrow> <mi>i</mi> <mn>2</mn></mrow> </msub></mrow><mn>2</mn> </mfrac> <mo>|</mo> <mo>-</mo> <mfrac><mrow> <msub><mi>d</mi><mi>ij</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>c</mi><mrow> <mi>i</mi> <mn>2</mn></mrow> </msub></mrow><mn>2</mn> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mo>|</mo> <mfrac><mrow> <munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn></mrow><mn>20</mn> </munderover> <msub><mi>u</mi><mi>i</mi> </msub> <mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>&times;</mo> <msub><mi>V</mi><mi>i</mi> </msub> <mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo> </mrow></mrow><msup> <mrow><mo>[</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mn>20</mn></munderover><msubsup> <mi>V</mi> <mi>i</mi> <mn>2</mn></msubsup><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>&times;</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mn>20</mn></munderover><msup> <msub><mi>u</mi><mi>i</mi> </msub> <mn>2</mn></msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>]</mo> </mrow> <mrow><mn>1</mn><mo>/</mo><mn>2</mn> </mrow></msup> </mfrac> <mo>-</mo> <mfrac><mrow> <msub><mi>a</mi><mrow> <mi>i</mi> <mn>2</mn></mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub><mi>b</mi><mrow> <mi>i</mi> <mn>2</mn></mrow> </msub></mrow><mn>2</mn> </mfrac> <mo>|</mo> <mo>-</mo> <mfrac><mrow> <msub><mi>b</mi><mrow> <mi>i</mi> <mn>2</mn></mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>a</mi><mrow> <mi>i</mi> <mn>2</mn></mrow> </msub></mrow><mn>2</mn> </mfrac> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac> </mrow>(5)其中ui(k)表示各極電壓采樣值，Vi(k)表示穩(wěn)態(tài)電壓采樣值，ai1，bi1表示特征 電壓平均值的量域；ai2，bi2表示特征 相關(guān)度的量域；ci1，di1表示特征 電壓平均值的節(jié)域；ci2，di2表示特征 相關(guān)度的節(jié)域最小值和最大值；τl為采樣數(shù)據(jù)時窗的總長度；τz為所選數(shù)據(jù)段內(nèi)暫態(tài)過程持續(xù)時間；6)基于上述原理，形成故障識別判據(jù)如下若λ(Ii)≥0，則判斷為雷電干擾，若λ(Ii)＜0，則識別為發(fā)生故障。
全文摘要
本發(fā)明涉及±800kV直流輸電線路雷擊干擾的可拓融合識別方法。對雷擊故障、雷擊干擾和非雷擊故障下的電磁暫態(tài)仿真，提取時域波形的特征。對于采樣率為10kHz、時窗為5ms的電壓采樣值，前2ms數(shù)據(jù)直接進(jìn)行相關(guān)度計算，后3ms數(shù)據(jù)直接進(jìn)行均值計算，最后對相關(guān)度計算結(jié)果和均值計算結(jié)果根據(jù)各自的權(quán)系數(shù)進(jìn)行可拓融合，計算其關(guān)聯(lián)函數(shù)值，形成了直接基于采樣值的雷電干擾識別判據(jù)。當(dāng)關(guān)聯(lián)函數(shù)的計算結(jié)果大于或等于零時識別為雷電干擾，保護(hù)復(fù)歸；當(dāng)關(guān)聯(lián)函數(shù)的計算結(jié)果小于零時識別為線路故障。通過大量的仿真表明，該方法可對直流輸電線路中發(fā)生雷電干擾時進(jìn)行正確的識別，對暫態(tài)保護(hù)走向?qū)嵱没鸬酵苿幼饔谩?br> 文檔編號G01R31/08GK101915888SQ201010231089
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者張廣斌, 張斌, 戴月濤, 束洪春, 田鑫萃, 白挺瑋, 鄔乾晉 申請人:昆明理工大學(xué)