水轮发电机定子接地的行波电流差动保护与故障选相

针对行波在水轮发电机定子绕组槽部和端部的传播特征,建立其分布参数的波动电路模型,提出将定子故障接地初瞬行波电流零模部分的高频分量作为故障判据进行行波差动保护,并通过接地时的电流模量特征实现故障选相。应用凯伦贝尔(Karebauer)变换对定子接地的行波信息进行模量分析,应用小波理论对零模高频部分进行提取。在Matlab 6.5中针对大型水轮发电机的参数建立定子绕组波动模型,叠加等效直流电源对其接地进行仿真,小波分解提取出的特征信号表明了将零模高频部分作为动作判据的可行性,仿真数据同时验证了故障选相原理的正确性与可行性。     

基于小波包能量谱的电网故障行波定位方法

为减少电网故障行波传播色散特性对行波波头检测和波速测量的影响,提高电网故障行波定位的准确度,提出了基于小波包能量谱的电网故障行波定位方法。该法结合小波包技术与傅立叶变换的谱分析,对行波信号进行分析,提取能量相对集中的故障频带信号进行故障行波定位计算;行波到达时间由该频带相应尺度下的小波包能量时谱提取的行波特征点位置计算;该频带行波传播速度由输电线路两端对外部扰动的实测行波数据计算。大量的电网故障行波定位ATP仿真分析结果和现场实验测试分析表明,该电网故障行波定位方法能有效提取电网行波特征信号,减少行波传播色散特性和线路长度变化的影响,定位误差<200m。     

小电流接地系统故障定位新方法

故障行波波头到达时刻、行波速度和线路弧垂是影响小电流接地系统故障行波定位的主要因素。在分析小电流接地系统故障特征、Hilbert-Huang变换(HHT)、行波测距的基础上,将HHT引入到故障行波波头的提取中,利用端点极值点平行延拓法来抑制HHT端点效应,并对传统的行波测距算法进行改进,消除了波速和线路弧垂对行波测距精度的影响。Matlab仿真结果表明所提方法在小电流接地系统故障定位中的有效性和准确性,并与小波变换方法进行了对比。     

基于改进双端行波定位法的线路雷击点定位

现有雷电定位系统探测到的电磁波存在的波形传播延时和地形传播延时,将使定位精度受到影响.考虑到输电线遭受雷击时将产生向两端变电站母线运动的行波,结合现有的行波测距理论,提出一种改进的双端行波定位法对雷击点进行定位.通过在线路两端母线处采集雷击入射行波、母线反射行波或者雷击点的反射行波信号,利用小波变换提取行波波头特征点,精确确定行波到达时刻,进而确定一个只包含距离和时间的函数求解出雷击点的位置 ,实现不受波速影响的雷击点定位.该方法不需要事先确定行波波速,和传统行波定位法相比,消除了波速的不确定性带来的定位误差.大量PSCAD/EMTDC仿真结果表明,该方法能够有效地对雷击点进行定位,定位精度高.     

基于小波变换和行波理论的输电线路雷击定位

为解决现有雷电定位系统所测电磁波因波形传播延时和地形传播延时影响雷电定位准确度的问题,根据输电线遭受雷击时向两端变电站母线运动的行波和行波测距理论,提出了一种改进的双端行波输电线雷击点定位法。首先利用小波变换提取在线路两端母线处采集到的雷击入射行波、母线反射行波或雷击点反射行波信号的波头特征点,进而准确确定行波的到达时刻,然后建立一个只包含距离和时间的函数解出雷击点的位置而不受波速影响。该方法不需事先确定行波波速,与传统行波定位法相比,消除了波速的不确定性带来的定位误差。大量PSCAD/EMTDC仿真结果表明,该法的雷击点定位误差<300m。     

自适应工况的大型水轮发电机定子接地故障定位方法

定子接地故障是大型水轮发电机中最为常见的故障类型,有效的接地故障定位方法能够缩短故障排查时间,提高供电可靠性。现有定位方法未考虑负载工况下电枢反应对绕组电压分布的影响,该文基于对电枢反应机理的深度研究,得出不同负载工况下定子绕组电压与空载情况下定子绕组电动势分布规律相同的结论。据此,该文提出自适应工况的大型水轮发电机定子接地故障定位方法。根据空载情况下发生接地故障时中性点电压和故障绕组电压间的幅值相位关系构建故障评价函数,并依据机端电压的实际测量值确定实时工况下的故障绕组电压分布形式,对故障评价函数进行调整。在故障绕组上设置虚拟故障点并计算各点对应的故障评价函数,将其极小值对应的点定义为故障定位结果。在PSCAD/EMTDC中搭建水轮发电机的准分布参数模型进行仿真验证,仿真结果表明所提定位方法在不同的故障场景和运行工况下均能准确定位故障位置,为故障检修提供参考。     

树型配电网单相接地故障行波测距的组合方法

针对单端定位或双端定位方法都很难准确定位树型配电网单相接地故障的问题,文中提出一种适用于定位树型配电网单相接地故障的行波测距组合方法。利用双端法确定故障点在主干线路上的映射位置,由此判断故障位于主干线路还是分支线路。对于主干线路故障,映射位置即可确定为故障点;当故障位于分支线路时,结合映射位置蕴含的故障距离信息,在模量法测距公式基础上构建零模波速提取算法,但由于小波变换的不同尺度下零模行波的衰减和相移变化明显,导致提取的零模波速误差各不相同,为了提高分支线路的测距精度,分析了提取零模波速与母线端检测零模波速的关系,提出从多个尺度下选取精度最高测距结果的方法。利用PSCAD/EMTDC搭建仿真模型,对不同的故障情况进行仿真,结果证实该方法有效,测距精度高。     

发电机定子单相接地故障电阻在线监测研究

针对目前基波零序电压型和三次谐波型发电机定子单相接地保护不能计算接地故障电阻的情况,提出了一种在线监测单相接地故障电阻的方法,以便实时监测发电机由于绝缘降低而引发的单相接地故障。结合行波故障定位功能,提出了在发电机零序网络结合三次谐波等效电路中建立定子接地电阻的计算模型,运用发电机定子单相接地多回路仿真模型对某大型发电机进行仿真验证。仿真数据表明了所提出的方法是准确可行的。     

基于小波变换的矿井电网故障行波定位

针对矿井下由于条件恶劣经常造成的电缆接地短路故障,分析了快速找到故障点对矿井下供电安全的重要性,将已在大电力系统中广泛应用的行波测距引入到井下电路故障的定位中,根据实际情况改进了单端测距算法,并利用小波变换来提取故障行波的特征信息,通过小波系数的模极大值计算确定信号的突变点。仿真实例表明此方法能实现对矿井下电网故障较为准确的定位。     

发电机定子单相接地故障电阻在线监测研究

针对目前基波零序电压型和三次谐波型发电机定子单相接地保护不能计算接地故障电阻的情况,提出了一种在线监测单相接地故障电阻的方法,以便实时监测发电机由于绝缘降低而引发的单相接地故障.结合行波故障定位功能,提出了在发电机零序网络结合三次谐波等效电路中建立定子接地电阻的计算模型,运用发电机定子单相接地多回路仿真模型对某大型发电机进行仿真验证.仿真数据表明了所提出的方法是准确可行的.     

利用电磁式电压互感器实现小电流接地系统行波故障定位和选相

提出利用电磁式电压互感器传变暂态行波信号,实现小电流接地系统各种故障类型快速识别和故障准确定位。建立了电磁式电压互感器行波传变特性分析模型,并以实际的电压互感器参数为例对其行波传变特性进行了研究,研究结果表明,电磁式电压互感器能够有效传变行波波头,满足行波故障测距要求。分析了三相电磁式电压互感器的行波传变特征及规律,分析发现,单相接地故障和各种短路故障暂态行波信号都以一定的规律有效传变到电磁式电压互感器二次侧,在此基础上,提出利用二次侧的暂态行波信号实现线路故障快速定位以及各种故障类型快速识别的原理与方法。现场试验结果证明了所述方法的正确性。     

35 kV电力电缆在线故障测距仿真研究

以35 kV交联聚乙烯绝缘电力电缆为原型,用电磁暂态仿真工具PSCAD/EMTDC建立了35 kV电力电缆系统模型,对不同中性点接地方式下的故障电流波形特征进行仿真,结果表明中性点非有效接地电缆系统也能产生有效的故障行波。文章分析了影响电力电缆在线故障测距精度的因素,采用小波变换局部模极大值法来检测故障行波的突变点,用建立的电缆系统模型进行了多种故障条件的仿真和在线测距计算,验证了行波法在线故障测距的可行性,并对双端和单端故障测距算法的具体应用提出了建议。     

配电混合线路双端行波故障测距技术

该文提出利用线路故障产生的暂态行波实现配电架空线、电缆混合线路单相接地及相间短路故障测距,分析了故障初始行波模分量的暂态特征。研究发现,尽管中性点非有效接地系统单相接地故障后线路稳态线电压保持不变,但其故障暂态过程仍产生行波线模分量,这样单相接地及相间短路故障均可利用参数比较稳定的行波线模分量作为测量信号。分析表明行波在配电混合线路传播过程中发生复杂的折、反射,应该利用双端行波测距法测量故障距离。针对架空线和电缆波速度不一致的问题,给出了基于时间中点的故障点搜索算法。分析了电压、电流行波在线路末端的反射规律,为选择合适的行波测量信号提供了理论基础。现场试验表明文中所述方法可行有效。     

±800kV直流输电线路单端行波故障定位的红绿色彩模式检测

不同于交流系统,直流母线上只有直流输电线路一回线路,线路故障单端行波定位原理不会受母线上其他线路的影响,也不存在单相电压过零点附近发生故障和两相电压相等附近发生相间故障时,初始电压行波为零或很小的问题。直流输电线路两端平波电抗器和直流滤波器构成现实的物理边界,故障电压行波在该边界处的反射系数为正且接近于1。将直流线路正、负两极故障电压行波分别映射到红、绿两个颜色通道,形成红绿色彩模式图,其颜色突变点对应于故障行波波头到达量测点的时刻,颜色突变的方向对应于波头的极性,即红色突变对应正极性浪涌,绿色突变对应负极性浪涌。根据故障点反射波与初始行波的颜色突变方向相反,对端边界反射波与初始行波的颜色突变方向相同,来识别故障位于近端1/2线长之内或之外,以及第二个波头的性质。利用图像的边缘检测方法完成故障行波奇异性检测,藉此实现单端行波定位。该方法不需要对故障行波进行小波变换,简单,直观。大量仿真试验表明该方法正确有效。     

基于小波变换模极大值的输电线路单端故障定位

基于故障行波的输电线路单端故障定位利用故障点的反射行波与入射行波到达母线的时间差计算故障距离,但如何区分来自故障点和对端母线的反射行波仍是一个难题。在分析故障点和母线的反射特性的基础上,利用电流行波线模分量小波变换的最初2个模极大值之问的相对极性区分来自故障点和对端母线的反射行波．并提出了一种改进的基于小波变换模极大值的输电线路单端故障快速定位方法,能够不受故障类型、故障电阻及耦合线路的影响。理论分析和仿真结果表明,该方法切实可行。     

基于PSCAD／EMTDC的HVDC接地极线路故障仿真

目前对接地极线路的故障保护研究还不够全面,在故障情况下不能快速可靠地判别故障类型,无法准确测算出故障距离,难以满足系统瞬时稳定性能的要求。为此,以PSCAD/EMTDC为分析仿真平台,建立高压直流（HVDC）输电系统模型。针对HVDC输电系统接地极线路可能出现的故障进行设置与仿真,分析接地极线路的故障特点,并进行单端进行波故障测距。仿真结果与理论分析一致,表明所建立的模型符合实际,为更好地研究接地极线路的保护与故障测距提供了理论分析平台。     

利用配电变压器获取行波信号

提出利用配电变压器传变行波,解决行波故障测距中线路末端信号不易获取的问题。分析了故障测距用行波信号对测量互感器的要求。建立了配电变压器行波传变特性分析等值电路,利用实际的变压器参数对其行波传变性能进行了研究,结果表明,配电变压器能够有效传变行波波头,满足行波故障测距要求。在此基础上进一步分析了三相配电变压器的行波传变特征及规律,分析发现,尽管中性点非有效接地系统单相接地故障后线路稳态线电压保持不变,但其故障暂态过程仍产生电压行波线模分量,并且它们可以有效传变到变压器低压侧,且只利用变压器低压侧的2个线电压就可以有效获取各种类型故障初始行波信号。现场试验结果证明了所述方法的正确性。     

基于曼哈顿平均距离和余弦相似度的配网单相接地故障定位

针对有源配电网谐振接地系统发生单相接地故障时现有定位算法灵敏度不足的问题,文中提出一种基于曼哈顿平均距离和余弦相似度的故障定位方法。首先,明确分布式电源(distributed generator, DG)的中性点接地方式,并分析了DG接入的影响;其次,对故障馈线各区段两端的暂态零序电流进行小波包分解,利用曼哈顿平均距离计算其幅值相似度,并基于余弦相似度比较其波形差异,从而构造综合相似度判据,与设定阈值进行比较即可区分出故障区段;最后,利用DIgSILENT PowerFactory搭建仿真模型。仿真结果表明该方法在不同故障位置、不同故障时刻以及不同过渡电阻下均能实现准确定位。     

基于暂态行波的接地选线装置及其现场试验

将基于暂态行波的接地选线技术应用于现场,实现了基于电流行波的配电系统故障选线装置SL-11,并在现场对装置进行了多次试验。介绍了基于暂态电流行波的故障选线基本原理,其不受中性点接地方式的影响,设计了装置硬件和选线算法,解决了暂态行波获取和分析问题。最后,分析了行波选线装置现场试验情况。现场试验结果表明:基于暂态行波的故障选线原理是正确的,基于高速采样技术和小波算法的行波选线装置是可行的,行波选线装置SL-11能够满足现场运行的需要。     

与波速无关的输电线路双端行波故障测距研究

根据现有的输电线路双端行波故障测距原理,提出一种与波速无关的双端行波测距方法。采用小波变换法对行波信号进行分析,判断故障初始行波和故障点反射行波到达线路两端母线的时间,求解一组由距离、时间和速度组成的方程组,得到与波速无关的故障测距公式。理论上该方法不受行波波速的影响,并且具有较高的测距精度。通过Matlab软件仿真,证明了该方法的有效性和正确性。