结合-和布谷鸟搜索算法的输电线路故障暂态保护

为促进基于波形唯一性暂态保护原理的实用化,提出了一种结合经验模态分解-维格纳威尔分布(EMD-WVD)和布谷鸟搜索算法的输电线路暂态保护方法。该方法利用EMD处理故障暂态信号,得到不同频段的单分量信号;采用波形相关性系数对各单分量信号分别与原暂态信号进行相似度计算,筛选真实暂态信号分量。然后,对真分量分别求WVD,并将所有真分量的WVD进行线性叠加获得的能量谱密度图与故障样本库中的能量谱密度图不断迭代匹配计算相似度,依据相似度判别区内外故障,实现输电线路故障快速可靠保护。仿真结果表明,EMD-WVD方法能有效提高故障暂态波形分析的准确度,布谷鸟搜索算法能有效提高波形匹配速度,两者结合有望促进暂态保护的实用化。     

基于Hilbert能量幅值信息和波形信息的特高压直流输电线路单端保护方法

直流输电系统具有强非线性,采用叠加原理和小波变换算法的直流输电线路行波保护存在适应性问题;仅利用行波暂态量幅值信息的直流输电线路行波保护在线路末端故障时存在保护拒动的问题.针对此问题,提出一种特高压直流输电线路单端保护方法.通过研究特高压直流输电线路两端物理边界特性,推导出Hilbert能量波形信息与电压行波的关系式,得出物理边界对Hilbert能量波形具有平滑作用.分析物理边界元件和直流输电线路频率特性,发现物理边界元件和直流输电线路对暂态高频分量具有衰减作用,据此利用Hilbert能量表征高频分量衰减情况.直流输电线路区内、外故障时,暂态电压5～7kHz高频带Hilbert瞬时能量幅值和波形形状差异明显,利用标准差综合描述高频带Hilbert能量幅值信息和波形信息,构造直流输电线路故障识别判据.利用正、负极标准差之比构造故障选极判据,实现故障极全线速动保护.仿真结果表明,该保护方法能可靠区分直流线路区内、外故障,实现故障选极,保护特高压直流线路全长.     

基于小波-形态学的串补线路超高速保护新原理

提出了一种串补输电线路的超高速保护新方法,利用小波作为前置滤波单元,有效检测出高频突变量的同时较好地抑制了信号中的稳态分量,数学形态学中的多分辨形态梯度可用来进行边沿检测,突出波形的暂态特征。作者将二者有机结合提取暂态信号中多个频段的谱能量,实现了区内外故障的识别。ATP仿真结果表明该方法对超高压输电线路中不同位置的各种故障均有较好的适应性,该算法的计算量较多尺度小波变换的计算量小,有利于工程实现。     

基于改进DTW的行波波形相似性的高压直流输电线路保护方案

直流输电线路单端量保护不能实现绝对选择性,对于纵联保护,需要考虑故障暂态时的电容电流和两侧采样数据的同步性。区外故障时直流输电线路满足行波特征不变性,线路两侧波形的相似度高,区内故障破坏了行波特征不变性,线路两侧波形的相似度低,由此提出一种基于改进动态时间弯曲(dynamic time warping,DTW)的行波波形相似性的高压直流输电线路保护方案。DTW算法通过对时间轴的伸缩,实现2个序列的动态匹配,具有良好的耐同步特性。基于改进DTW的保护方案,在启动判据启动后,计算线路两侧故障行波波形之间的改进动态时间弯曲距离,建立识别直流线路区内外故障的判据。仿真结果表明,该算法能够准确识别区内外故障,不存在保护死区,具有较好的耐同步性,耐受过渡电阻能力强,具有一定的抗噪声和抗异常数据的能力。     

基于波形相关性分析的输电线路暂态保护方法

针对现有暂态保护方法可靠性不高的现状,提出了一种基于波形相关性分析的暂态保护新方法。该方法根据故障产生的宽频带暂态信号的波形特征实现输电线路故障暂态保护。当输电线路发生故障后,采集故障暂态波形并提取幅值、相位等波形特征;利用波形相关性方法,将暂态信号波形与样本数据库中的波形进行相关性分析,计算波形相关系数;根据波形相关系数来判别区内外故障,实现线路故障快速保护。仿真分析结果表明,该保护方法综合利用宽广频带暂态信号的时域特征与频域特征,可消除单一使用暂态信号时域或频域的局部故障特征信息导致的缺陷,有望显著提高暂态保护的可靠性。     

云广±800kV特高压直流输电线路暂态保护特征频带选取

利用保护元件区分对侧区内外故障的特高压直流输电线路单端电压暂态保护原理能够实现线路全长保护。提取故障暂态量的特征频带对基于此原理的特高压直流输电线路暂态保护的研究非常重要。结合云广特高压直流输电系统实际参数,利用PSCAD/EMTDC建立云广±800kV特高压直流输电系统仿真模型。根据云广特高压直流输电系统边界实际参数,得出线路边界透射系数阻带。分析各种类型故障信号的频率特性,得出位于边界透射系数阻带内的故障信号主能量频带。故障信号特征频带是主能量频带内,满足衰减规律——线路及边界对故障信号的双重衰减效果要强于单个线路对信号的衰减的故障信号所对应的频带,特征频带内的故障暂态量能准确反映故障位置,可以提取特征频带内的暂态量作为线路暂态保护的故障信号。     

基于奇异性检测的高压输电线路暂态保护判据仿真研究

根据小波分析及奇异性检测的基本理论,利用小波多尺度分析方法对高压输电线路的暂态电流波形奇异点处的奇异性进行了分析与仿真,并给出了一种适合于暂态保护的新型判据.此判据通过比较不同时间窗口、不同频率段内暂态信号的小波变换谱能量比值及模分量极大量比值来实现区内外故障的准确识别.以M文件的形式用Matlab语言编程完成了奇异点检测算法程序并根据500kV输电线路模型对暂态保护新型判据进行了大量仿真.仿真结果证明此判据对不同的故障情况均能正确判断.     

基于奇异性检测的高压输电线路暂态保护判据仿真研究

根据小波分析及奇异性检测的基本理论,利用小波多尺度分析方法对高压输电线路的暂态电流波形奇异点处的奇异性进行了分析与仿真,并给出了一种适合于暂态保护的新型判据。此判据通过比较不同时间窗口、不同频率段内暂态信号的小波变换谱能量比值及模分量极大量比值来实现区内外故障的准确识别。以M文件的形式用Matlab语言编程完成了奇异点检测算法程序并根据500kV输电线路模型对暂态保护新型判据进行了大量仿真。仿真结果证明此判据对不同的故障情况均能正确判断。     

基于时频矩阵相似度的输电线路暂态保护方法

为提高传统暂态保护方法的可靠性,综合运用宽频带暂态信号在时域和频域上的故障信息,提出一种输电线路保护新方法。该方法利用S变换提取宽频带暂态信号在不同时段不同频带下的故障信息,通过构造时频矩阵来反映暂态信号的时频变化特性;利用奇异值分解提取时频矩阵的时频特征,并减少矩阵冗余量;将奇异值矩阵与样本库矩阵进行时频特征匹配,计算矩阵相似度;根据矩阵相似度判别区内外故障。仿真结果表明,该暂态保护方法能准确快速识别区内外故障。     

应用数学形态学方法分析识别特高压线路雷击干扰

雷电干扰可能会造成基于行波或暂态量的特高压输电线路保护误动作。为了解决该问题,运用数学形态学对雷击和短路时的电流暂态分量进行了能量谱分析,利用故障暂态电流的相对低频分量与相对高频分量的能量比可识别短路故障和绝大部分重型雷击,但无法区分弱雷击故障与轻型雷击。针对轻型雷击时电流行波波形随时间正负交变,其幅值不断衰减,而弱雷击故障时故障电流行波波形总体变化趋势是单调的特点,提出了用直线对雷击后的行波进行拟合,采用波形相似系数进一步区别轻型雷击与弱雷击故障的新方法,该方法判断准确、计算简单,并通过大量的EMTP仿真验证了所提方法的有效性。     

基于VMD与快速谱峭度的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承故障信号易受环境噪声干扰,故障特征信息获取相对困难的问题,提出了基于变分模态分解(VMD)与快速谱峭度的滚动轴承故障特征提取方法.首先将轴承信号分解为若干个固有模态分量(IMF),然后利用最大相关峭度解卷积算法对各阶模态分量进行计算,选取相关峭度值相对较大的几个IMF分量作为故障信息最突出的研究对象,并对其...     

基于波形相似度因子的双馈风电场送出线路单相接地保护

提出了一种基于波形相似度因子的双馈风电场送出线路单相接地保护方法。推导出电网故障下的风力发电机端口短路电流表达式,分析风电送出线路故障后故障电流的暂态特性。在此基础上,建立了风电送出系统的0模瞬时值模型。然后,利用区内外故障时模型差异特征构造0模电压波形相似度因子,进行故障定位。最后,通过仿真验证了该方法在各种单相接地故障情况下,均能正确识别区内外故障,不受过渡电阻和频率偏移影响。     

基于FEEMD与TEO的贯通式AT同相牵引供电系统牵引网单端功率方向保护

根据牵引网线路边界对高频暂态量的衰减作用,提出一种基于快速总体平均经验模式分解（FEEMD）和Teager能量算子（TEO）的贯通式自耦变压器(AT)同相牵引供电系统牵引网单端功率方向保护方法。求采集到的电压电流信号故障发生时的瞬时功率,并对暂态功率进行Teager变换求得TEO波形突变点的极性来作为方向判据,判别是正向故障或反向故障;若为正向故障（区内或对侧区外）,再对故障暂态电流信号进行FEEMD分解,提取故障信号的固有模态函数1（IMF1）分量,再对IMF1分量进行TEO变换,求出高频暂态电流信号的TEO谱瞬时值,然后求取其绝对值并求和,进而判断故障位于区内还是对侧区外。最终通过PSCAD/EMTDC仿真软件搭建贯通式AT同相牵引供电系统模型,在不同故障条件下进行大量仿真提取数据,仿真结果证明本方案能够有效区分区内外故障,保护牵引网线路全长。     

基于VMD-WVD的故障行波全波形时-频分析方法

受高阻接地故障、过零点故障和高频噪声等因素的影响,行波波头检测困难,导致行波保护和故障定位方法可靠性不高.由于故障行波具有全时频特性,检测一定时间窗内时频域行波波形将包含全景故障信息,从而实现故障特征可观测.融合故障行波时频域信息,提出了基于全波形信息的故障行波表现形式.在此基础上,提出了一种基于变分模态分解(VMD)...     

基于改进谱峭度图与多维融合CNN的轴承故障诊断方法

针对轴承振动信号中存在与故障特征相关性较低成分的干扰导致故障诊断准确率降低的问题，提出了一种基于改进谱峭度图与多维融合CNN的轴承故障诊断方法。首先，为提高振动信号与故障特征的相关性，减少干扰成分，以双树复小波包变换为基础构建改进谱峭度图模型，增强多分辨率差异性故障特征表达。然后，考虑丰富特征评价维度，构建多维融合CNN模型，将原始信号与改进谱峭度图共同作为多维特征输入实现故障精准诊断。实验结果表明，该方法能够提取各类轴承振动信号中具备差异性的故障特征，在多工况下均能够准确识别轴承故障，具有较好的诊断精度。     

基于模量行波差异的柔性直流输电线路单端量保护方法

在柔性直流输电中,基于波形特征的行波保护在近端或对近端故障时易受后续行波影响,保护范围存在死区;且发生区外非金属性故障时故障处电压并非阶跃波,若以故障处电压为阶跃波开展原理研究,则也会影响保护的动作性能。针对以上问题,首先解析发生区内、外故障时故障处电压波形差异的原因,然后分析线模与零模电流之间的差异性,进一步得到反映区内、外故障的模量行波差异通项。为避免区外非金属性故障的影响,在此基础上利用不对称故障下行波的折反射特征,提出模量行波差异与折反射特征相配合的单端量保护方法。PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,所提保护方法能有效解决近端故障下保护拒动的问题且具有较强的耐受过渡电阻能力和抗噪声干扰能力,此外还避免了区外非金属故障的影响。     

基于后向预测Prony算法的超高压输电线路暂态量保护方案

提出了一种基于故障后暂态电流信号的保护方案,利用运算法详细推导了分布参数下超高压输电线路各种故障类型时电流暂态信号的成分,分析结果表明故障后的暂态信号包含谐波形式的高频分量,其频率和相位特征能够可靠区分区内、外故障和各种故障类型.使用后向预测Prony算法作为提取暂态电流特征的工具,并对方程组的求解使用QR分解以缩短算...     

基于频率特性的合闸于故障线路选相

为了对合闸于故障保护进行快速选相,利用合闸于正常线路和故障线路时所存在的暂态信号频域特性,通过对合闸于不同故障情况下,输电线路所产生的暂态电流进行FIR带通数字滤波分别得到各相相应的高低频电流值,进而对三相电流的6个高低频分量进行能量比较来判别故障相别、故障类型。进行了大量Matlab仿真实验表明该方法下都能基本正确地快速选出故障相,因而为加快暂态量保护提供有益的参考。     

输电线行波测距中雷击与短路故障的识别

掌握超高压、高压输电线路上雷电冲击发生的位置和频次等信息,对输电线路的防雷保护及系统运行水平的提高具有重要的理论和现实意义,故而利用现有可检测与定位线路雷击的行波测距装置,提出了一种基于小波包能量谱和暂态行波特征分析的雷击与短路故障识别方法。通过对500kV输电线路的非故障性雷击、故障性雷击以及普通短路故障的仿真研究,提取出电流行波信号的特征和信号各频段的能量分布规律,结合这些特征和规律提出了对3种暂态过程进行识别和分类的具体算法。EMTDC仿真验证了该算法的正确性。     

A new technique for transformer protection based on transientdetection

This paper proposes a new technique for transformer protection. The technique is concerned with the detection of the fault generated high frequency current transients by means of a specially designed relay unit. The relay, tuned to a band of high frequencies, is used to capture the transient currents from both sides of the transformer; the differential and average currents between the two sides are then calculated. The spectral energies of these current signals are extracted to produce the operate and restraint signals; a comparison between the levels of the two signals determines whether the fault is internal or external to the protected zone. A new technique for inrush detection has also been proposed in this paper. The technique detects inrush current by using the high frequency components contained in its current transient signal. The restraint signal is derived by computing the ratio of the spectral energy of the transient signal to the fundamental current. A comparison between the level of restraint signal and a pre-defined threshold determines whether a magnetizing inrush is in process. Simulation studies with respect to different fault and inrush conditions have been conducted, and the results prove that the proposed technique is able to offer fast responses in protection and accurately discriminate between inrush magnetizing current and internal faults