1.一种基于线路边界两侧电压的故障方向判别方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、采集交流配电网或直流配电网边界元件母线侧和线路侧电压;S2、对步骤S1采集的交流配电网或直流配电网边界元件母线侧和线路侧电压进行相模变换,得到模量电压;S3、根据步骤S2得到的模量电压计算模量电压的突变量;S4、根据步骤S3得到的模量电压的电压突变量判断是否启动保护;S5、步骤S4启动保护后,确定模量电压突变极性指标Fp;S6、步骤S4启动保护后,在给定时间窗内利用小波模极大值算法提取第二个行波波头到达时刻;S7、根据步骤S6的第二个行波波头到达时刻计算边界母线侧与线路侧电压差值并求和,得到边界两侧电压差值Fr;S8、根据步骤S5得到的模量电压突变极性指标Fp和步骤S7得到的边界两侧电压差值Fr判定电压正反向故障,得到正反向故障判别结果,判定正反向故障如下:其中,Ftp为正反向故障判别指标,sign(x)为x的符号函数。
2.根据权利要求1所述的基于线路边界两侧电压的故障方向判别方法,其特征在于,步骤S2中,相模变换后的模量电压u m 计算如下:其中,对于交流配电网, 为相电压, 对于直流配电网, 为正极和负极电压, T为相模变换矩阵。
3.根据权利要求2所述的基于线路边界两侧电压的故障方向判别方法,其特征在于,交流配电网下的相模变换矩阵Τ a 如下:直流配电网下的相模变换矩阵T d 如下:
4.根据权利要求1所述的基于线路边界两侧电压的故障方向判别方法,其特征在于,步骤S3中,第n个采样点的模量电压突变量Δu m (n)计算如下:Δu m (n)=u m (n)-u m (n-N)其中,u m (n)表示交流配电网模量电压的第n个采样点或直流配电网1模电压的第n个采样点,交流配电网中,N表示工频一周波所对应的采样点数,直流配电网中,N表示故障前N个点。
5.根据权利要求1所述的基于线路边界两侧电压的故障方向判别方法,其特征在于,步骤S4中,判断是否启动保护如下:其中,|Δu m (n)|为电压突变量第n个采样点的绝对值,Δu set 的整定按照躲过正常运行时电压的波动整定。
6.根据权利要求1所述的基于线路边界两侧电压的故障方向判别方法,其特征在于,步骤S5中,判断故障或扰动发生后突变量的正负极性如下:其中, 表示启动后模量下电压突变量一阶差分的第一个点和第二个点;sign(x)为x的符号函数,若突变量为正阶跃,计算得到Fp大于0,若为负阶跃,Fp小于0,若Fp等于0,采用一阶差分第二个和第三个点进行计算。
7.根据权利要求1所述的基于线路边界两侧电压的故障方向判别方法,其特征在于,步骤S6中,提取第二个行波波头到达时刻具体为:对给定的时间窗进行一层小波分解;提取细节系数并利用重构算法对细节系数进行小波重构;计算重构后小波模极大值以确定第二个波头到达时刻,得到第二个波头到达时刻后提取启动时刻到第二个波头到达时刻的时间窗,若在整个时间窗内没有检测到第二个波头到达,提取整个时间窗的数据。
8.根据权利要求1所述的基于线路边界两侧电压的故障方向判别方法,其特征在于,步骤S7中,边界两侧电压差值Fr计算如下:其中,u mb (i)、u ml (i)分别为数据窗内母线侧电压和线路侧电压的第i个采样点,N w 为给定数据窗内采样点的个数。
9.一种基于线路边界两侧电压的故障方向判别系统,其特征在于,包括:采集模块,采集交流配电网或直流配电网边界元件母线侧和线路侧电压;变换模块,对采集的交流配电网或直流配电网边界元件母线侧和线路侧电压进行相模变换,得到模量电压;计算模块,根据变换模块得到的模量电压计算模量电压的突变量;保护模块,根据计算模块得到的模量电压的电压突变量判断是否启动保护;突变模块,保护模块启动保护后,确定模量电压突变极性指标Fp;提取模块,保护模块启动保护后,在给定时间窗内利用小波模极大值算法提取第二个行波波头到达时刻;求和模块,根据提取模块的第二个行波波头到达时刻计算边界母线侧与线路侧电压差值并求和,得到边界两侧电压差值Fr;判别模块,根据突变模块计算得到的模量电压突变极性指标Fp和求和模块得到的边界两侧电压差值Fr判定电压正反向故障,得到正反向故障判别结果,判定正反向故障如下:其中,Ftp为正反向故障判别指标,sign(x)为x的符号函数。