基于行波瞬时振幅的高压直流输电线路故障测距方法研究

在研究高压直流输电线路行波到达时刻与行波特定瞬时振幅关系的基础上,分析瞬时振幅影响行波测距的机理,提出一种基于瞬时振幅的三端行波故障测距方法。利用希尔伯特黄变换形成故障暂态信号的瞬时振幅一阶微分图,根据瞬时振幅一阶微分图确定行波到达时刻与该时刻特定的瞬时振幅,形成高压直流输电线路故障测距算法。Simulink仿真实验结果表明,该方法与小波变换或行波瞬时频率的定位方法相比,具有更高的定位精度,几乎不受故障距离、故障类型、故障电阻的影响。     

基于HHT一化迭代的输电线路故障测距研究

针对目前行波测距法中波速测定精度差的不足和波头检测算法存在的缺陷,通过分析行波波速随频率的变化规律,推导出波速稳定时的频率区间范围,从而消除波速对测距结果的影响;在研究高压直流输电线路故障行波到达时刻与行波特定瞬时振幅关系的基础上,分析瞬时振幅影响行波测距的机理,提出一种基于瞬时振幅的输电线路故障测距方法,利用希尔伯特黄变换(HHT)一化迭代的方法形成高频电流故障信号的一化时幅图,依据一化时幅图确定波头时刻与该时刻特定的瞬时振幅,形成高压直流输电线路故障测距算法。MATLAB/Simulink仿真结果表明,该方法的相对误差在0.3%以内,且该方法与HHT变换的定位方法相比,具有更高定位精度,基本不受故障距离、过渡电阻的影响。     

基于EEMD及波速度变化特性的直流线路故障测距研究

提出了基于EEMD和波速度变化特性的直流线路行波故障测距的方法。首先,将故障电压数据进行聚类经验模态分解(EEMD),得出其多阶固有模态函数(IMF)。将其中的高频固有模态函数(IMF1)进行希尔伯特(Hilbert)变换,得出其瞬时频率值并绘出相应的时频图。其次,通过时频图中的首个频率突变点确定故障初始行波到达测量端的时刻及其波速度。最后,在考虑波速度变化特性的情况下,得出了改进的双端行波故障测距算法。在EMTDC环境下进行相关仿真测试,仿真结果验证了所提算法的有效性。     

基于希尔伯特——黄变换的高压直流线路行波故障定位

提出了基于希尔伯特-黄变换(HHT)的直流输电线路行波故障定位的方法。首先,对故障初始行波信号进行经验模态分解(EMD)得到固有模态函数(IMF),然后通过对IMF进行希尔伯特(Hilbert)变换得出其时频图,根据时频图中首个频率突变点确定出故障初始行波到达的时刻并且由其对应的瞬时频率值计算其波速度。最后,利用改进的双端行波故障定位原理计算出故障距离。在EMTDC环境下进行仿真分析,相关结果证实了所提方法的有效性。     

考虑强非线性和波速变化特性的特高压直流输电线路故障测距方法

特高压直流输电系统具有强非线性。采用小波变换方法的传统直流输电线路行波测距原理在实际工程中存在适应性问题。现阶段行波测距技术存在行波到达时刻与行波波速难以有机统一的问题。针对此问题,提出一种考虑强非线性系统和波速变化特性的特高压直流输电直流线路故障测距方法。从测距方法的适应性角度出发,提出非常适合暂态信息处理的改进的希尔伯特-黄算法,利用该算法可准确标定故障初始行波波头。从测距精度角度出发,分析故障行波波速变化特性,发现线路参数的频变特性和行波波头的衰减造成行波波速与故障距离呈非线性关系。据此提出神经网络算法,利用该算法将不必计算行波波速便能实现故障测距。大量仿真结果表明,该测距方法在不同故障距离和不同过渡电阻下的测距精度较高,鲁棒性较好。     

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。     

基于行波时频特征的单端故障测距方法

行波波速度的确定及故障行波波头到达时刻的标定是影响行波测距精度的主要因素。在考虑线路参数频变特性对行波传播特性的影响的基础上,提出基于行波时频特征的单端测距方法：利用行波信号的利普希茨（Lipschitz）指数将行波信号的时频特性联系起来,运用最小二乘法拟合检测到的第2个行波波头的Lipschitz指数,并据此确定故障...     

利用故障特征频带和TT变换的电缆单端行波测距

与架空线路相比,电缆线路行波色散更为严重,其行波波速度的确定及故障行波波头到达时刻的精确标定更为关键。将单端行波暂态信号进行小波分解并重构为多个频带的时域信号,采用相关分析计算每一个频带下2个波头的相关系数,选择相关系数最大的频带为特征频带,并利用特征频带的中心频率计算电缆行波波速。在特征频带内利用时域变换的TT算法,对行波波头到达量测端的时刻进行精确标定。由此构建了基于故障特征频带和TT变换的电缆线路单端行波测距方法。大量高压电缆故障测距的电磁暂态仿真结果表明,该方法有效,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。     

基于波前陡度的直流输电线路单端行波测距方法

针对直流输电线路单端行波测距故障点反射波波头识别困难,利用直流线路过电压吸收电容接地端互感器二次侧电流间接获取线路故障行波,基于直流线路故障初始行波波前陡度和故障距离的关系,结合EMD分解IMF1模极大值故障波头标记,提出了故障点反射波头的自动识别方法。对单端故障行波数据进行EMD分解,利用IMF1模极大值标记各波头到达测量端故障的时刻;根据线路故障初始波头波前陡度计算初步故障距离,从已标记的波头中筛选与该距离最接近的模极大值点,确定故障点反射波,实现单端行波自动测距。在PSCAD/EMTDC中建立了±500 kV直流线路仿真模型,结果表明,所提算法能有效识别故障点反射波,在不同故障条件下算法具有较好的适用性。     

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.     

考虑故障时刻与波速选取相配合的行波测距

在输电线路行波测距中,存在行波浪涌到达时刻与行波传播速度相互配合的问题。对发生故障时的行波信号进行Hilbert-Huang变换,确定最高频率分量的大小;利用连续小波变换对线路两端记录的区外扰动数据在相应尺度下进行分解,求取对应频率分量下的区外扰动到达的时间差,从而求取波速。行波到达的时刻选择Hilbert-Huang变换的最高频率分量对应的时刻,把行波浪涌的到达时刻与行波测距所使用的行波传播速度很好地结合,解决了行波浪涌到达时刻的标定与行波传播速度的选取相互配合的问题。EMTP仿真试验表明,该测距方法能进一步提高行波测距精度,测距误差在±60 m以内。     

基于零空间追踪的混合三端直流输电线路故障测距方法

针对目前行波测距法波头检测算法存在的缺陷,提出了一种基于零空间追踪算法的混合三端直流输电线路故障测距方法。首先,用能改善模态混叠的零空间追踪算法对故障信号进行分解,再与Teager能量算子结合标定行波波头,获取行波到达测量点的时刻;其次,利用两端行波到达的时间差判断故障分支。最后,依据行波测距的机理,提出一种不受波速影响的故障测距法。仿真结果表明,该方法具有较高的准确度,基本不受故障位置、过渡电阻和故障类型等因素的影响。     

现代行波故障测距原理及其在实测故障分析中的应用—D型原理

输电线路上的实际暂态行波波头总是存在一定的上升时间,这使得故障初始行波浪涌到达线路两端测量点的时刻难以被准确标定,从而导致现有的双端行波故障测距方法存在不可避免的测距误差。在分析D型双端现代行波故障测距原理及其准确性的基础上提出了带补偿量的D型双端行波故障测距算法,该算法利用故障初始行波浪涌波头起始点所对应的绝对时刻与测距装置直接检测到该行波浪涌到达时绝对时刻之间的相对时间差来对测距误差进行补偿。实测故障分析表明,D型现代行波故障测距原理具有很高的可靠性,其绝对测距误差不超过1km。     

现代行波故障测距原理及其在实测故障分析中的应用--D型原理

输电线路上的实际暂态行波波头总是存在一定的上升时间,这使得故障初始行波浪涌到达线路两端测量点的时刻难以被准确标定,从而导致现有的双端行波故障测距方法存在不可避免的测距误差.在分析D型双端现代行波故障测距原理及其准确性的基础上提出了带补偿量的D型双端行波故障测距算法,该算法利用故障初始行波浪涌波头起始点所对应的绝对时刻与测距装置直接检测到该行波浪涌到达时绝对时刻之间的相对时间差来对测距误差进行补偿.实测故障分析表明,D型现代行波故障测距原理具有很高的可靠性,其绝对测距误差不超过1 km.     

不受行波波速影响的输电线路故障定位新方法

为了克服行波波速对高压输电线路故障行波定位的影响,提出了一种不受行波波速影响的故障定位新方法.该方法对行波信号进行希尔伯特-黄变换(HHT),得到时频图,通过时频图中的时间和瞬时频率的信息,有效地识别初始行波波头和2种反射行波波头到达故障线路两端检测点的精确时间,计算出故障点位置,该方法不受行波波速影响.大量的ATP/EMTP仿真表明,该方法具有很高的精度,在各种故障情况下都能精确实现故障定位.     

基于时频分量相关分析的高压电缆双端行波测距

高压电缆行波测距需解决2个关键问题:确定行波到达时刻和选取行波波速。由于线路存在损耗且参数随频率变化,导致行波在传播过程中存在波形畸变,不易确定行波到达时刻;另外由于不同频段的波速不同,因此不易选取一个固定的行波波速。针对以上问题,利用正交小波的频段剖分功能和适合表征暂态信号的特点,将暂态行波信号分解成多个频段内的时频分量信号。在各个频段,线路的衰减系数和波速都可近似为常数,因此各频段两侧的时频分量波形相似。用相关分析方法在各个频段确定两侧行波时频分量的时间差,结合各个频段内的波速,即可得出精确的双端行波故障测距结果。用EMTDC仿真对该方法进行了实验验证。     

基于多测点的特高压长距离直流输电线路行波故障测距

为解决长距离高压直流(HVDC)输电线路精确的故障测距问题,提出了一种基于多测点的行波测距方法。该方法是沿直流线路全线长范围内装设以Rogowski线圈为核心的行波检测单元,当直流线路发生故障后,测距主站通过分析各个检测点的故障行波波到时刻,实现故障区段的判别及错标时刻的剔除,并选其最邻近的3个检测点的波到时刻和其间对应的线路长度来计算故障距离。结果表明:该测距计算无需引入经验波速和线路全长,可以缓解波速变化和线路全长不准确所带来的测距误差。大量的测距仿真计算结果表明,通过多测点获取的故障信息,可以提高长距离HVDC线路测距的精度和可靠性。研究结果证明了所提方法的有效性,可为特高压直流(UHVDC)长距离输电线路故障测距提供参考。     

基于D型行波原理的T接线路故障测距方法

介绍了一种基于D型行波原理的T接线路故障测距方法,无需故障分支判断,计算简单。对T接线路故障时的行波过程进行了分析,直接利用故障时刻产生的初始波头到达T接线路三端的时刻,基于D型行波原理,进行两次双端故障测距,然后选择两次双端测距结果中的较大值作为最终故障测距结果。用ATP仿真软件和MATLAB软件对该方法进行了仿真分析。仿真结果表明,在T接线路发生故障时,此方法能够利用故障初期很短时间内的行波信号实现快速、准确的故障测距。     

基于VMD与广义S变换的HVDC线路故障定位

针对高压直流输电线路故障定位中存在的输电线路长、故障概率大、测距精度不高以及故障波形含有噪声等问题,提出了VMD分解与广义S变换结合的高压直流输电线路故障测距算法。首先通过变分模态分解(Variational Model Decomposition,VMD)对含噪声的行波信号进行VMD分解,滤去噪声并获得最优模态分量。然后采用广义S变换(Generalized S-transform,GST)计算最优模态分量,生成高时间分辨率S矩阵。并选取S矩阵中的高频分量,识别该频率分量的波形突变点,从而获取故障初始行波到达时刻。最后通过测距公式获得故障距离。PSCAD/EMTDC仿真表明,所提方法受过渡电阻影响很小,不同故障距离的测距精度很高。经过现场故障行波数据的验证,可以实现在线路范围内快速准确的故障定位。