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高压直流线路故障的暂态电流、电压行波信号中蕴藏着大量的故障信息量,有效加以利用和分析故障信息能构建正确灵敏的故障判别原理和定位方法。小波分析不仅在时、频域上同时具有优良的局部化性能,并且还能准确地刻画出故障发生时间和位置的信息,特别在对奇异信号的分析方面表现出比傅立叶变换更加明显的优越性。因此选用适合利用其暂态分量特点的小波分析法,将有利于提高线路保护的灵敏性。
本文首先介绍高压直流输电线路行波保护、故障定位技术的研究、应用现状及发展,对行波保护、故障定位技术的主要特点和存在的问题进行综述。深刻分析影响高压直流线路保护的主要因素,论述高压直流系统各种故障的类型、特征和原因。基于传播波折射、反射等基本理论,分析直流线路的故障特征并考虑实现其行波保护问题。也对小波分析理论进行了简要介绍。
利用MATLAB/Simulink仿真软件建立高压直流输电系统模型,对高压直流输电线路进行了故障仿真分析。运用Daubiechies4阶小波函数对故障暂态电压信号进行多尺度的分析得出:由于平波电抗器的作用,使得逆变器交流侧故障等区外故障电压中所包含的高频分量严重衰减,故与直流线路上的故障在不同尺度下的小波高频系数值相差较大。另外尺度越小时,对应的高频系数平滑区域也越小,也越容易准确地刻画出行波发生折、反射的时刻。因此,利用比较尺度5的模极大值可以可靠识别高压直流线路故障和逆变器交流侧故障。而利用比较尺度1的模极大值得到了发生故障后初始电压行波波头到达两侧母线的精确时间,从而可以计算出故障点到两侧母线的距离,定位误差距离小于300m。从而实现了高压直流输电线路故障判别和高度精确的故障定位。