基于中值滤波的超高速暂态量方向元件

方向元件是基于行波或暂态量的超高速方向保护的核心元件。该文提出一种新型的超高速暂态量方向元件，利用故障后很短的一段时间内前行波与反行波之间时域能量的特征差异来判别故障方向。为了凸现本质的特征差异，减小故障初始角、反射波和母线接线方式等因素的影响，同时避免小波变换多分辨率分析在数据窗、小波基选取时所面临的困难，先由具有细节保留特性的非线性中值滤波器对前、反行波进行滤波，再通过简单的平方和运算求取前行波与反行波的时域能量之比来判别故障方向。大量ATP仿真试验表明，该方向元件能可靠、灵敏、超高速地动作，性能稳定，方向性明确，运算量小，对于各种故障情形、系统结构的适应性很强。     

利用线路暂态行波功率方向的分布式母线保护

为避免电流互感器(TA)暂态饱和问题，提出了一种新型的分布式母线保护：基于小波变换识别各线路的暂态行波功率方向，然后比较所有线路的暂态行波功率方向来判别母线区内外故障。该母线保护可以利用已有的输电线行波方向保护而不需专用的母线保护设备，可以利用小波算法解决分布式结构中的同步问题，因而比常规分布式母线保护更易于实现和节省投资。理论分析和EMTP仿真试验表明：该母线保护动作快速可靠，基本不受故障类型、故障过渡电阻、故障距离和故障初始角的影响。     

一种输电线路超高速方向保护方法

通过深入分析故障暂态电流在超高压母线系统中的传播特性、故障初始角与暂态电阻对故障高频暂态电流能量影响,首先将母线两侧故障高频暂态电流的能量作差,然后将故障高频暂态电流能量差按照故障初始角与暂态电阻进行归算,利用归算后的故障高频暂态电流能量差可以准确判断故障方向。根据线路两端的方向判断结果便可准确判断被保护线路是否故障。该保护方法消除了故障初始角与暂态电阻对暂态保护的影响,具有高可靠性和灵敏度。在三相500k V电力系统中,考虑各种典型故障情况,使用ATPDraw对该算法进行了大量仿真分析。仿真结果表明,应用该算法实现超高输电线路的超高速保护是可行的。     

基于S变换的新型波阻抗方向继电器

为提高行波保护的灵敏性与可靠性,提出一种基于S变换的新型波阻抗方向继电器。通过对正方向线路故障后初始行波特征的分析,定义方向继电器的背侧母线波阻抗。依据该阻抗及继电器正方线路波阻抗分别设置正、反方向阻抗圆,构成双阻抗圆的方向判据。利用S变换提取单频率的电压、电流初始行波,并计算出波阻抗,根据该阻抗在正、反方向阻抗圆内的位置判别故障方向。PSCAD/EMTDC仿真结果表明:该继电器能可靠、灵敏、超高速识别正反方向故障,其性能受故障初始角、故障距离、故障电阻等因素的影响小,能适应母线结构的变化。以该继电器构成的超高速方向纵联保护具有良好的工程应用前景。     

基于S变换的新型波阻抗方向继电器

为提高行波保护的灵敏性与可靠性,提出一种基于S变换的新型波阻抗方向继电器。通过对正方向线路故障后初始行波特征的分析,定义方向继电器的背侧母线波阻抗。依据该阻抗及继电器正方线路波阻抗分别设置正、反方向阻抗圆,构成双阻抗圆的方向判据。利用 S 变换提取单频率的电压、电流初始行波,并计算出波阻抗,根据该阻抗在正、反方向阻抗圆内的位置判别故障方向。PSCAD/EMTDC 仿真结果表明：该继电器能可靠、灵敏、超高速识别正反方向故障,其性能受故障初始角、故障距离、故障电阻等因素的影响小,能适应母线结构的变化。以该继电器构成的超高速方向纵联保护具有良好的工程应用前景。     

能量方向保护原理和特性研究

本文论述了基于故障分量能量函数的超高速方向保护原理。并提出了实用的自适应方向判据，以解决系统振荡引起的不平衡量的影响和无穷大电源系统中保护灵敏度不足的问题。本文提出的原理在理论上解决了行波保护的故障方向持续时间短和基波故障分量保护模型的误差缺陷，使保护的速度和安全性都得到了提高。本文还用ＥＭＴＰ程序对该原理的特性进行了深入的分析。     

超高压输电线路新单端暂态量保护元件的实用算法

在线路边界频率特性的分析基础上，深入地分析了区内外故障时的特征差异：就某一类故障而言，区外故障时反行波中(阻塞频带内的)高频分量与(1~10kHz内的)低频分量的比值显著小于区内故障时的比值。据此提出利用反行波构造新型的单端暂态量保护原理，即反行波法边界元件，并形成基于小波变换的实用算法。大量ATP仿真表明，该边界元件的算法可行，动作超高速，且性能优于利用电流波的单端暂态量保护方案。文中还指出：对于实际的输电系统，现有的单端暂态量保护方案都难以保护线路全长，因此该方法可以作为全线速动保护的一种超高速保护元件。     

极化电流行波方向继电器

电容式电压互感器不能有效传变宽频带的电压故障行波信号,使得传统利用电压故障行波构成行波方向继电器的保护算法不能应用于实际电力系统保护中,为此提出了一种极化电流行波方向继电器。该方向继电器以电压故障行波中工频分量初始极性与电流故障初始行波的波头极性相比较判定故障方向,解决了传统行波方向继电器因不能有效获取宽频带电压故障行...     

智能电网继电保护研究的进展(一)——故障甄别新原理

利用故障暂态分量在区内故障时线路两侧功率方向相同、暂态能量大的特点,通过小波变换提取这些特征,实现超高压交流线路超高速保护、超高压母线超高速保护;利用直流输电线路端部的直流滤波器和平波电抗器对高频分量形成的阻抗边界,区内短路时高频分量远大于区外短路,使用高频能量在单端实现超高压直流线路全线超高速保护;利用中性点非直接接地系统单相接地时其暂态零序分量是工频分量几十倍并且不被补偿减小的特点,提取零序电流的高频分量,采用方向比较和幅值比较,实现了单相接地故障选线装置。给出了试验装置可以超高速(5ms内)判别故障性质的试验结果,展现了新的故障甄别原理可以满足智能电网中特高压系统对超高速切除故障的美好前景。     

超高压输电线路故障暂态行波的奇异性仿真分析研究

针对暂态保护的关键问题——暂态行波故障特征提取，把小波变换应用于暂态行波故障特征的提取。给出了应用小波变换提取行渡故障特征的方法和步骤，并对电压和电流行波的故障特征进行了初步分析和比较。用小波能够简单明确的反映行波分量的特点，从而可以有效的提取故障信息。为基于暂态行波特征的暂态保护及故障测距奠定了基础。     

Directional Traveling-Wave Protection Based on Slope Change Analysis

This paper presents a new approach that deduces the fault direction based on the traveling-wave directional principle. The algorithm by means of wavelet transforms decomposes the voltage signals and calculates the spectral energy at selected detail which allows detecting the fault and to choose the phase to make the slope change analysis. This analysis provides a clear indication of fault direction from the comparison of the slope change polarities of the voltage and current at selected phase during quite a short time. The algorithm, which belongs to the ultra-high-speed protecting relaying, is able to discriminate the direction for all kinds of faults and is not affected by the change of the fault angle inception.     

能量方向保护原理的分析

对基于故障分量能量函数的超高速方向保护原理进行了研究,探讨了超高速保护的研究思路与方法。认为超高速保护的原理全部用集中参数等值电路来分析不适宜,因为实际的电网用集中参数等值电路不能较好地分析它在故障初期的动态行为。在高压线路超高速保护的研究中,采用时域分析与频域分析相结合的分析方法较好,系统模型则应适当考虑电力系统非线性的影响。     

电流行波差动式母线保护的研究

为避免电流互感器暂态饱和的影响,研究了一种基于暂态电流行波的新型母线保护。在对母线上线路各相电流行波差动量的故障特征进行分析的基础上,为提高判别母线区内外故障的灵敏度,又引入各相电流行波的制动量,提出一种具有比率制动特性的电流行波差动式母线保护,及其基于小波变换的实用比率判据。理论分析和EMTP仿真表明该母线保护快速、灵敏、可靠,基本不受故障类型、故障过渡电阻、故障距离和故障初始角的影响。     

基于模式变换和小波变换的电力电缆故障测距方法

通过将小波变换与模式变换理论相结合,提出了一种电力电缆故障的在线测距方法,该方法采用暂态行波信号,首先将三相信号转换成模式分量,零模分量的小波变换系数用于判别故障的大致位置,然后利用线模分量的小波变换系数来确定行波到达时间.采用模式变换可避免传统行波方法中存在的受故障起始角影响的问题.仿真结果表明,该方法有很高的测距精度,是可行的.     

超高速暂态方向母线保护的研究

提出了一种基于小波变换的超高速暂态方向母线保护。它利用小波变换提取母线内外部故障时的暂态特征,通过比较母线各回路暂态电压、电流小波变换输出波形的相似性实现母线内外部故障的准确、快速识别。通过EMTP对实际电网大量的仿真计算,验证了所提原理的正确性和有效性。     

Performance of the Pramod Johns scheme for UHS protection of EHVtransmission lines under arcing fault conditions

The performance of the scheme of Pramod Agrawal (1989) for ultra-high-speed (UHS) protection of EHV transmission lines under arcing fault conditions is described. The arc with reignition effect is modeled, and a method for digital simulation of the superimposed arc voltage is discussed. Simulated tests have shown that the arc voltage has significant higher-frequency components. These tests also confirm that the arcing fault response repeats every half-cycle for a fault inception angle of the voltage from 0 to 90°, which is a significant improvement over schemes based on traveling-wave phenomena which have been considered a failure for faults at 0°C fault inception     

基于母线关联出线暂态频谱信息的UPFC线路纵联保护

统一潮流控制器(UPFC)作为新一代柔性交流输电系统元件在输电线路中逐渐应用,需要对含UPFC线路的保护原理进行深入研究。通过分析UPFC对线路故障暂态影响,得出高频分量经其串联侧时发生严重衰减,使仅利用单端暂态量的保护可靠性下降。分析母线关联出线的故障暂态特征可知,同一母线的故障侧线路与非故障侧线路的电流频谱分布存在明显差异。通过采用小波能量熵提取母线各出线暂态信息,提出一种适用于含UPFC线路的方向纵联保护方案。仿真结果表明,该方案可准确识别区内、外故障及母线故障,在不同过渡电阻、故障初始角等故障情况下,均具有较好的灵敏性和可靠性。     

不同频带下电压故障行波极性的一致性分析

输电线路故障后产生的电压故障行波是一个宽频带信号。由于电容式电压互感器不能有效传变宽频带电压行波信号,给行波保护投入电力系统实际应用带来困难。文中应用数学分析工具——小波变换,以及小波变换的多分辨率分析特性,将电压故障行波分解成多个频带信号,并研究了各个频带下电压故障行波初始极性之间的关系。研究结果表明：电压故障行波各...