不受波速影响的特高压直流输电线路单端故障测距方法

现行特高压直流输电线路故障测距大多采用行波法,但单端/双端行波测距受行波波速影响较大,加上输电线路弧垂效应,测距精度较差。利用对端行波到达本端测距装置的时刻,通过公式推导消除行波波速的影响,推导出一种不受波速影响的特高压直流输电线路单端故障行波测距方法,将无需准确计算线路沿线波速也能实现直流输电线路故障测距。在PSCAD/EMTDC中搭建哈郑±800 kV特高压直流输电系统模型,在不同故障位置和不同过渡电阻下进行仿真。大量仿真结果表明,该改进单端测距方法不受输电线路沿线波速和故障位置影响且耐受过渡电阻能力强。     

基于固有频率的高压直流输电线路故障测距

行波波头难以标定是影响行波测距精度的主要因素,而基于固有频率的故障测距无需标定波头。在分析高压直流输电线路行波波速特点的基础上,提出基于固有频率的新型故障测距方法。利用线路两侧的故障数据,无需线路参数及计算行波波速,即可进行准确故障测距;采用后向预测Prony算法提取所需的固有频率后,利用模糊聚类算法对其进行筛选和优化,既提高了测距方法的快速性和准确性,也减少了测距过程中人员的介入,提高了测距自动化水平。PSCAD和Matlab联合仿真结果表明,该方法可实现快速、准确测量高压直流输电线路故障。     

考虑波速及弧垂效应的特高压直流线路测距方法

行波波速的主观选择以及显著的弧垂效应是影响特高压直流输电线路测距精度的主要因素。为此,提出一种不受波速及弧垂效应影响的三端行波测距新原理。该方法首先在线路中点增加一套以Rogowski线圈为核心的行波检测单元;然后由三端处的故障信息及弧垂系数列出相应方程组,得到新原理的测距公式;最后由小波模极大值算法标定出三端处电压初始行波波头的到达时刻,代入测距公式,计算出故障距离。通过大量仿真结果表明,三端行波测距算法不受故障类型的影响,对三端时钟对时误差影响鲁棒性强,测距精度高。     

特高压直流输电线路改进双端行波故障定位方法研究

实现特高压直流输电系统线路故障的准确定位对于提高故障处理效率、确保直流输电系统运行可靠性等均具有重要现实意义。设计了基于改进D型双端行波法的直流输电线路故障定位策略。首先采用导数法对故障发生的时刻范围进行准确判断,进而通过小波模极大值分析确定行波到达线路双端的准确时刻。利用故障行波波头到达测量端的第一次和第二次时刻,设计了改进D型双端行波测距方法,消除了行波波速对故障测距的影响。仿真算例结果表明故障测距结果误差较小,说明改进D型双端行波法具有较高的故障测距精度,同时对不同类型故障和不同过渡电阻具有良好的适应性,也能应用于近区故障定位。     

基于波速补偿故障距离逐步逼真的直流线路行波测距方法

为解决小波变换奇异点检测技术应用于直流线路行波测距时对行波波头标定存在的适应性问题以及行波波头到达时刻与行波波速难以有机统一的问题,提出改进方案。对于行波波头的标定,采用对不同故障信号具有完全自适应分解能力的改进的希尔伯特-黄变换,利用高频突变的峰值频点标定行波波头。对于行波波头到达时刻与行波波速难以有机统一的问题,提出利用牛顿插值算法对波速逐次进行补偿。将每次补偿后的波速代入考虑波速变化的测距公式,当测距结果的收敛精度满足设定收敛条件后算法循环终止,得到逐步逼近真实故障距离的测距结果。在PSCAD中进行故障仿真,在Matlab中进行数据计算。结果表明,该测距方法精度高,鲁棒性强,具有一定的抗过渡电阻能力,适用于各类常见故障类型。     

无需波速和线路长度整定的故障行波定位方法

现有输电线路行波故障测距方法由于受行波波速的不确定以及输电线路弧垂的影响,容易出现较大的测距误差。为此,提出了一种无需波速和线路长度整定的线路故障行波定位方法。在线路两端安装行波信号检测装置,记录行波波头到达时间,利用故障距离与故障行波到达检测点的时间差线性关系来确定故障测距结果。理论上该方法有效克服了波速和线路长度的变化对测距结果的影响,比传统的方法具有更高的测距精度,ATP仿真分析和实际应用效果也证明了其正确性。     

高压直流输电线路行波色散及行波测距研究

针对长距离高压直流输电线路行波色散影响行波测距精度的问题,对某±800kV直流线路的行波色散现象进行仿真研究,得到10～3000km传输距离对应的电压行波和电流行波的色散波形,分析行波色散对行波测距的影响.为准确标定色散行波的波头到达时刻并准确修正行波波速,本文提出一种在时域标定行波波头时刻的方法,仿真分析不同传输距离时的"距离-时间偏差"曲线和"距离-等效波速"曲线.基于波速曲线采用多次迭代的方式进行行波测距,可实现高精度的直流线路行波测距.采用对装置样机进行波形回放的方式对本文所提方法进行试验验证,结果表明该方法的测距精度满足工程应用需求.     

一种新型的输电线路双端行波故障定位方法

针对行波故障测距技术中行波检测准确性和行波波速对测距精度的影响,提出一种新的双端行波故障定位方法。首先,介绍了变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)和 Teager能量算子(Teager Energy Operator,TEO)的特点,并将VMD与TEO相结合应用于故障行波波头的检测。其次,在双端行波故障测距原理的基础上,根据故障行波的传播路径,推导出一种不受行波波速和线路实际长度变化影响的行波故障测距新算法。该算法不需要检测行波反射波的波头,测距原理简单。最后,通过EMTDC仿真验证方法的正确性和准确性。大量的仿真结果表明该方法行波波头检测效果较好,测距准确度较高。     

利用单相自动重合闸确定行波测距的波速

行波故障测距系统中的行波波速测量的准确性在一定程度上影响了行波测距的精度,文章在对影响行波波速测量准确性的因素、行波波速对测距精度的影响及现有行波波速测量方法进行分析的基础上,提出一种输电线路发生单相接地故障时利用单相自动重合闸产生的行波在线测量线路行波波速的方案,实现了行波波速的在线测量和调整。理论分析和仿真均表明,该方法实现简单,对提高行波故障测距精度有一定的效果。     

一种特高压直流输电线路神经网络双端故障测距新方法

提出一种基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路神经网络双端故障测距方法。传统基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路双端测距方法的测距精度依赖于线路衰减常数的准确求取,但准确计算线路衰减常数是一个难题。人工神经网络具有很强的非线性逼近拟合能力,利用人工神经网络方法,将不必准确计算线路衰减常数也能准确实现故障定位。选取不同频带内整流侧和逆变侧测距装置处检测到的故障电压行波线模分量高频部分首波头幅值比作为BP神经网络的输入样本集,故障距离作为输出样本集,对神经网络进行训练、测试,形成直流输电线路故障测距神经网络模型,将反映故障位置的特征数据输入训练后的网络模型即可实现故障测距。大量仿真结果表明:该基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路神经网络双端故障测距方法精度较高,而且耐受过渡电阻能力强。     

基于同步挤压小波变换的故障行波测距方法

针对输电线路故障行波波头识别困难、易产生频谱混叠的问题,提出一种基于同步挤压小波变换(SWT)的故障测距方法。利用SWT提取故障行波小波脊线,生成一组内蕴模态类函数分量(IMTs)。然后对IMTs进行Hilbert变换提取故障点特征量,进而标定首波头的到达时刻。最后根据双端测距原理计算出故障距离。与传统的希尔伯特_黄变换和小波变换相比,该方法实现了故障行波波头较高精度的识别和对频谱混叠的有效抑制,具有较高的测距精度,对噪声的鲁棒性更强。PSCAD仿真验证了该方法的有效性,且测距结果受故障距离和过渡电阻的影响较小。     

基于小波阈值去噪和CEEMD的混合三端直流输电线路故障测距

针对行波法测距精度受波速、行波波头标定的精度以及噪声的影响,提出一种基于小波阈值去噪和CEEMD-HT结合的混合三端直流输电线路测距方法.首先利用小波阈值去噪对故障信号滤噪,然后对滤噪后的信号使用互补集合经验模态分解和希尔伯特变换标定初始波头的到达时间.再根据故障行波到达测量端时间比值识别故障支路.最后考虑到行波波速难...     

消除零模波速影响的配电网单端行波故障测距算法

配电网线路分支众多,末端往往具有三相不平衡负载,传统的单端行波法需在复杂的折反射波中提取故障点的反射波,不易实现。而基于模量行波速度差和基于线模行波突变这两种故障测距方法的精确度都受制于不稳定的零模波速度。基于此,将两种方法结合,利用零模检测波速度与传播距离成对应关系的特点,获得不受零模波速度影响的故障定位新方法,该方法避免了传统故障测距算法需要多次从复杂的折反射波中提取信息的缺点,能够简洁、快速、准确地对复杂的分支线路进行故障测距。此方法首先检测故障暂态行波的零模和线模分量到达首端的时间差,然后在首端对三相同时注入相同的高压脉冲并检测线模行波首个波头到达检测点的时间,进而利用稳定的线模波速度进行故障距离的测量。最后,利用PSCAD仿真验证了所提方法基本不受故障位置、过渡电阻大小以及故障初相角的影响,各种情况下绝对误差均在100 m之内。     

基于VMD-Hilbert变换的故障行波定位研究

针对现有行波检测方法中小波变换和希尔伯特黄变换的不足,提出一种基于VMD-Hilbert变换的故障行波检测方法。通过对行波传感器采集到的故障行波信号进行VMD分解,利用Hilbert变换提取模态分量的特征量来标定初始波头的到达时间。针对行波定位精度受波速不确定性影响的问题,基于故障初始行波零模分量和线模分量波头的到达时刻,提出一种与波速无关的双端定位算法。ATP/EMTP仿真结果表明,VMD-Hilbert行波检测方法能有效标定行波波头时间,定位算法无需知道故障发生时刻和故障反射行波波头的到达时刻,进一步提高了故障定位的精度。     

基于FastICA的输电线路行波故障测距方法

为了解决输电线路故障信号存在抵偿效应导致测距精度不足的问题,建立线性瞬时混合的线路模型。采用快速独立成分分析法(FastICA)对采集的多通道线路故障原始数据(观测信号)进行相关分析,将表征故障特征的各分量逐一提取。以能量比函数对故障分量进行求解,设定能量比阈值以定位故障时刻,实现基于行波原理的线路精确测距。大干扰条件下故障特征受噪声信号干扰,会对测距精度产生影响。对此,FastICA算法能将噪声信号从故障原始数据中分离,避免噪声对测距过程产生的影响,进一步提高测距精度。仿真实验证明:所提出的方法能有效避免噪声干扰的影响,能适应大干扰条件下的故障测距,具有较好的抗干扰性。     

行波反射法在变压器绕组匝间短路故障定位中的应用

针对变压器绕组轻微匝间短路难以检测的问题,提出利用行波反射波的电压幅值进行匝间短路故障定位的方法。通过在变压器绕组线端输入单个低压脉冲以获取行波反射信号,从采集到的行波反射信号中提取相应的波峰电压幅值,以此作为故障诊断的电气量。根据匝间短路后对应匝波阻抗改变引起的反射电压突变,来实现匝间短路故障定位。仿真结果表明所提方法简单可行。     

不同步双端数据修正波速的单端行波测距算法研究

为了降低当前行波故障测距方法存在的同步精度要求高、通信量大、无法确定实际波速等缺点,并提高测距系统的容错率和可靠性,提出一种不同步双端数据修正波速的单端行波定位方法。通过分析行波折射和反射的极性变化,并引入零模、线模波速差原理辅助判据,确立接收扰动下的单端入射波和对端反射波的时间差,进一步根据双端的这个时间差修正波速,最后利用修正波速和单端时间差可精确实现故障定位。本算法综合单端易于时间精确同步和双端修正波速的优点,降低了双端行波故障测距方法对高精度双端时间同步要求,同时双端仅交换单端时间差信息,降低了通信的依赖性。仿真比较结果显示所提出的方法具有很高的定位精度,受时间同步和波速的影响小。     

基于反行波差值的特高压直流线路纵联保护方案

纵差保护作为高压直流线路后备保护,需设置较长延时躲过区外故障时分布电容电流的影响。为提高纵联保护性能,提出一种基于反行波差值的纵联保护原理。区内故障时,远离故障侧的反行波与近故障侧的前行波不满足线路的传输函数;区外故障时,远离故障侧的反行波与近故障侧的前行波满足线路的传输函数。因此根据传输函数与近故障侧前行波计算远故障侧反行波,并将计算所得的反行波与实际反行波比较,识别区内、外故障。在PSCAD/EMTDC中对所提方案进行了验证,仿真结果表明,不同故障情况下保护方案均能快速、可靠地识别故障,并具有良好的耐受高阻能力。