基于暂态行波时频特征的输电线路故障检测与选相方法

基于暂态量的故障时刻检测与故障选相方法速度快、灵敏度高,符合发展超高速保护的要求.输电线路故障产生的暂态行波信号在时域上和频域上都包含了丰富的故障信息,首先利用小波的多分辨率分析对三相暂态电流行波进行分解并将其重构至不同频段;然后在一时频窗内定义信号的时频特征向量以充分反映信号的时频特征,并利用相关系数来刻画信号的时频特征及其变化规律,以此提出基于暂态行波时频特征的输电线路故障检测与故障选相方法.该方法的可靠性及适应性由基于 PSCAD/EMTDC 的仿真试验验证.仿真试验结果表明,基于时频特征的故障检测精度高,故障选相结果准确,且不受故障距离、故障时间、过渡电阻的影响,同时所需故障数据窗短,对实现超高速保护有积极的借鉴意义     

利用故障暂态高频分量的故障选相新原理研究

提出一种基于故障分量中高频分量的故障选相断原理。该原理利用电压故障分量中的高频成分,通过比较三相电压以不同相为基准的模变换的频域特征实现故障选相。该原理具有类似行波保护的超高速的特点,不受过渡电阻和故障初始角的影响,但选相并不仅限于利用行波波头的特征,有较强的鲁棒性。用ＥＭＴＰ对某典型５００ｋＶ线路的各种故障进行了仿真,取得了理想的效果。     

基于故障产生的电压暂态高频分量的模糊选相新原理

提出一种基于故障分量中的高频分量的故障选相新原理。该原理利用电压故障分量中 的高频成分,提取三相电压以不同相为基准的模变换的频域特征,利用模糊集合对该特征进 行处理以实现故障选相。该原理具有类似行波保护的超高速的特点,但选相并不仅限于利用 行波波头的特征,且不受过渡电阻和故障初始角的影响,对于振荡中发生的故障也能可靠地 选出故障相,具有较强的鲁棒性。用EMTP对某典型500 kV线路的各种故障进行了仿真,取得 了理想的效果。     

基于方向行波的电力线路保护与检测技术

行波保护与检测技术由于具有超高速的动作特性且不受故障点过渡电阻、系统振荡等因素的影响,在某些故障分析过程中,将行波分解为前行波和反行波这两种单一方向行波是很有必要的。总结国内外基于单一方向行波的故障判别和状态检测原理,分析了行波分解在各种电压等级输电线路和配电线路的故障启动、故障选线、故障选相、故障测距和故障方向判别等领域应用的必要性,并指出了单一方向行波的应用前景。     

基于网络的电网故障行波保护方法

针对基于单条线路的行波保护不能满足电网运行要求问题,提出了一种利用电网中初始行波到达时间来实现保护的保护方法.该方法通过找出行波传输最短路径,记录最短路径中相邻变电站初始行波到达时间,判断和匹配有效行波到达时间,剔除无效时间,利用有效初始行波到达时间来判断故障线路.该保护方法综合利用了初始行波到达各变电站的时间信息,在某一继电器时间记录错误时仍能可靠动作.理论分析和仿真结果表明,该保护方法动作快、可靠性高,是一种简单有效的电网保护方法.     

基于小波分析理论的特高压输电线路故障选相研究

为了满足特高压输电线路的超高速保护要求,基于小波分析能检测故障信号中奇异信号突变时刻及其大小的特点,提出了一种故障选相方法。首先为了消除各相间的耦合影响,该方法将暂态故障电流经相模变换,然后用离散小波变换(DWT)提取出各模故障电流中的奇异成分并求出其模极大值,模极大值经归一化处理后作为选相方法的判据因子。最后根据模故障电流特征总结出不同故障类型下判据因子之间的关系,构造一种新型的特高压故障选相方法。通过PSCAD建模与Matlab计算,验证了所提选相方法受暂态故障信号幅值的干扰较小,自适应能力好,耐过渡电阻能力强,选相速度快且准确,能简单、有效地实现特高压输电线路的超高速保护。     

基于S变换的输电线路故障快速选相方法

传统选相方法无法满足超高速暂态量保护的要求,基于分析输电线路在不同故障类型下的模量特征以及两相接地故障下的三相电流波形特征,提出了一种新的输电线路故障快速选相方法。利用S变换提取各模分量在特定时间下的单一频率模相量,根据各模相量之间的关系确定故障类型;对于两相接地故障,则利用相电流积分区别故障相与非故障相。PSCAD仿真结果表明该方法能快速准确地选出故障相,不受故障位置、故障初始角和故障电阻等因素的影响。     

基于MMC的多端柔性直流线路超高速保护关键技术研究

为了满足多端柔性直流电网输电线路超高速保护动作快速需求,在传统直流线路保护的基础上,介绍了柔性直流线路的保护配置和动作策略,根据故障行波的特征,提出了一种行波保护方法。该方法将电压信号经过S变换提取故障行波的特定频带特性,通过对不同时刻故障行波幅值的变化识别接地短路故障,进而构成行波保护出口的判据。最后基于实际工程参数,在RTDS搭建的多端柔性直流仿真模型与控制保护系统构成的闭环系统上进行试验验证,试验结果表明该方法有效、可靠。     

采用形态小波变换原理的超高速故障选相算法研究

提出一种形态滤波与小波变换相结合的超高速故障选相方法。该方法首先将故障相量通过凯伦贝尔变换转换成模故障分量,然后用形态滤波器滤除大部分噪声干扰,再采用小波变换求取各模量的模极大值,最后根据各模量模极大值特征构造一种新型的故障选相元件。用该方法实现的选相元件能够克服传统选相元件的不足,具有超高速特点,且不受过渡电阻及系统运行方式的影响,选相结果准确、可靠。通过大量仿真结果证明了该选相元件的有效性与正确性。     

一种基于小波变换的超高压线路故障选相方法

为了在超压线路发生故障时能够实现快速选相,基于故障行波的特点和小波变换的奇异性检测原理,提出了一种故障选相方法。由各种故障类型的边界条件,经过相模变换公式推导出故障点电流各模分量小波变换的模极大值满足的基本关系,得到选相简化判据并进行了改进。仿真表明,该选相方法对任何故障相角、过渡电阻、故障位置处发生的各种类型故障都能准确识别。     

基于电流行波能量和小波变换的输电线路故障选相研究

根据输电线路的故障行波进行故障相的识别，考虑故障时的电压初始相角对行波特性的影响，提出了针对不同电压相角区间的故障识别原理，即对线路故障进行分区讨论。利用小波变换的时频特性提取故障后各相a模电流的行波能量，根据不同故障类型中各相电流行波能量的相对关系确定相应的选相方法和判据。运用PSCAD/EMTDC得到的仿真结果表明，划分不同相角区间的思想和利用电流行波能量的相对关系进行故障选相的方法具有选相迅速、准确的特点，不受故障类型、故障时刻、接地电阻和故障位置等因素的影响，适应性良好。     

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。     

基于神经网络的单端行波故障测距方法

单端行波故障测距的关键是正确辨识量测到的第2个行波波头的性质。当母线上最短健全线路的长度大于故障线路全长的四分之一且次短健全线路长度大于故障线路全长的二分之一时,保护安装处检测到的前3个波头一定含有至少2个来自故障线路的行波。当健全线路不满足上述条件时,用方向行波识别行波是否来自故障线路。利用人工神经网络(artificial neutral network,ANN)的非线性函数逼近拟合能力,选取保护安装处检测到的后2个波头与首波头的时间差及其波头极性作为样本属性,训练、测试ANN建立其故障测距的ANN并模型来实现初步的故障测距,然后应用故障距离与波速、传输时间的关系正确辨识第2个行波波头性质,继而求得精确的故障距离。仿真结果表明该方法可行、有效。     

带T型分支输电线路的单端行波故障测距

在带T型分支的输电线路中,利用单端的工频故障信息或者行波故障信息实现各种情况下的故障测距较难。在分析带T型输电线路行波传播特征的基础上,提出了依据故障行波折、反射特性进行故障分支判别和故障点测距的方法。T型线路基于单端故障行波的测距结果上传至主站端,参考调度主站端基于工频故障信息的测距结果,得到最终的故障测距结果。该方法充分利用调度主站的故障信息,不依赖故障行波间的极性关系,同时可以实现波速的在线校正并取得优化的测距结果。ATP/EMTP仿真结果表明该方法测距精度高,具有一定的实用价值。     

一种不受波速影响的T型输电线路故障定位方法

为了解决行波波速的不确定性对故障定位影响的问题,针对T型输电线路,提出一种不受波速影响的故障定位方法。该方法主要包含两个部分:故障支路判断矩阵的建立和故障点的精确定位。首先,根据故障初始行波到达时刻建立一种新的故障支路判断矩阵,利用该矩阵的元素特征实现故障支路的判断,同时该矩阵不包含行波波速的任何信息;其次,在双端行波故障定位原理的基础上推导出一种与波速无关的故障点定位方法。理论推导表明,该方法两部分均不受行波波速的影响。仿真结果表明,所提方法能够准确检测到故障初始行波到达测量点的时刻,进而确定故障支路,并精确定位故障点。该方法消除了行波波速对故障定位的影响,同时,定位精度不受故障类型和过渡电阻的影响。     

符合IEC61850标准的行波电流选线装置研制

基于故障行波理论和IEC61850标准,研制了中性点非有效接地系统数字化变电站中的单相接地故障行波选线装置.介绍了单相接地故障行波选线原理.故障线路电流初始行波幅值最大,极性与非故障线路相反.建立了符合IEC61850标准的数字化变电站中通用选线装置模型,一个包括3个逻辑节点的逻辑设备.设计了基于故障电流初始行波的选线...     

基于暂态行波法的低压舰船电网选线方法

对电力系统单相接地故障网络及其零序等效网络进行了数值分析,同时运用Matlab对电力系统单相接地故障线路进行了仿真研究。在深入了解舰船电力系统接地故障的基础上,针对舰船电网的特殊环境以及现有接地故障选线技术,对比了陆地接地故障选线的现有技术,将行波法运用于舰船电力系统的单相接地故障选线,并与传统的选线方法相比。结果表明,行波法具有灵敏度高、选线迅速等特点,更有利于舰船电力系统的继电保护。     

基于行波模值比值与极性的选线选相法

鉴于小电流接地系统β、γ模量行波选线判据繁琐、相电流行波选线不能确定故障相,文中运用初始行波选线研究结果,推导β、γ模量比值关系式,结合相电流行波选线原理,综合提出一种新型的选线定相的方法,该算法通过判定相电流初始行波及两模量模极大值比值和极性进行在线分析,能更快更准选线定相,适用于安装有两相或三相TA的系统,满足不同现场的情况,最后通过仿真验证了本方法是正确有效的。     

同杆双回线路行波故障测距的关键问题研究

为了提高同杆双回线路行波故障测距的准确度,针对故障行波选取和行波检测,提出了一种新的故障行波选取方法和行波检测方法。同杆双回线路各相线间耦合复杂,经传统相模变换后的多模分量传播特性差异较大,采用一种新的相模变换,找出多模分量传播规律,解决了故障行波选取困难的问题。当前行波检测方法存在一些技术缺陷,将参数优化的变分模态分解和Teager能量算子相结合应用于行波检测,实现了行波检测方法的自适应性,具有较好的检测效果。采用双端行波测距算法计算故障位置,大量的仿真结果验证了所提方法的可行性和测距结果的准确性。     

基于小波去噪的配电网C型行波故障测距

对于配电网C型行波测故障测距方法,通常将故障相和非故障相的电压差作为测量信号进行故障测距。但是对于实际配电网系统,分支对信号的衰减和噪声的干扰常使测量信号湮没在噪声中,使得算法失效。提出一种基于小波重构的配电网行波去噪方法,利用小波分析对信号进行多尺度分解、重构去噪提取故障信号。与传统的去噪方法相比,去掉了信号高频部分,减小了在实际配电网中由于噪声对测量信号行波波头提取的影响,仿真结果表明该方法的正确性。采用PSCAD/EMTDC仿真软件,建立中性点非有效接地的系统仿真模型,仿真结果表明基于小波去噪的配电网C型行波故障测距的可行性。