基于故障选相及时域、频域分析的输电线路直击雷识别方法及其应用

为了快速地对雷击输电线路类型进行识别,以直击雷产生的三相暂态电流行波为研究对象,基于EMTP仿真软件,建立了装有导线暂态电流监测设备的输电线路仿真模型。根据平行导线之间的耦合原理,通过判断雷击故障相数将直击雷初步分为3类。并通过提取各个子分类中的直击雷波形的时域与频域特征构建识别判据,最终实现输电线路直击雷的识别。仿真测试结果表明,对直击雷进行初步分类可有效区分雷击塔顶所造成的多相闪络情况,降低识别的难度。这种直击雷识别算法在不同雷电源参数、不同故障距离下均能对直击雷进行有效识别。     

超高压线路暂态保护中雷电干扰与短路故障的识别

未导致故障的雷击可能会造成超高压线路暂态保护的误动,对这种雷电干扰的识别是暂态保护实用化必须要解决的一个棘手问题。全面分析了输电线路中雷电干扰和故障情形的模量行波大小与行波波形,发现如下特征：感应雷作用下三相线路中的线模量远小于地模量;重型直击雷的波头部分和截波处都突变剧烈;轻型直击雷的波尾时间显著小于短路行波的持续时间。基于此,提出了轻型直击雷、感应雷与重型直击雷、普通短路故障的识别原理,以及利用小波变换的雷电干扰实用识别算法,大量EMTP仿真表明该识别原理可行、算法可靠,有望解决暂态保护在雷电干扰时的误动问题。     

雷击与短路故障的分形–时域差分识别方法

针对雷电波中高频分量是造成行波保护误动作重要原因的问题,通过对轻型直击雷、重型直击雷和短路故障进行暂态分析,提出辨识雷击与短路故障暂态特征的分形-时域差分判据。利用分形理论提取初始行波电流的特征维数,快速识别雷击故障,再根据波头部分的形态特征差异采用时域差分法进一步细化和辨识轻型直击雷和线路故障,并从母线端测得的电流行波线模量来实现判据,在较短的时窗内迅速准确地辨识雷击和短路故障。仿真结果验证了判据的有效性与可靠性。     

输电线路感应雷与直击雷的辨识方法研究

利用单偶极子电磁场和输电线路周围电磁场的理论对输电线路感应雷电磁暂态特征进行计算分析,结合现场实际情况,以220kV输电线路为例对感应雷电流波形进行仿真,得到感应雷和直击雷的辨识方法,并在此基础上提出利用人工智能神经网络方法来构建输电线路感应雷与直击雷辨识系统。     

数学形态学在输电线路雷击类型识别中的应用综析

输电线路的可靠运行对电力系统的安全稳定具有重要作用。为了能够尽量避免输电线路受到雷击侵害,对实际运行中的输电线路所遭受的雷击跳闸事故进行雷击故障类型识别是基础性研究内容。针对这一内容,首先分析了数学形态学基本算子、适合于提取稳态量的形态滤波算法;适合于提取暂态量的形态梯度算法。其次对雷击和故障特征进行了分析,对直击雷中的反击和绕击进行了对比总结,对数学形态学的形态滤波算法和形态梯度算法在雷击识别中的应用进行了较为深入的提炼,表明数学形态学在输电线路雷击防护的应用前景广泛。     

电力系统故障暂态信号的功率谱估计

利用平稳随机过程的频谱估计方法，可以通过信号的功率谱识别信号的频域特征，简述了其基本思想和重要结论。采用频谱估计方法对电力系统故障暂态信号的频域特征进行了分析，从频域的不同侧面研究了电力系统高压输电线路故障信号的特点、性质，将为利用故障高频暂态噪声的新型保护研究提供有益的参考。仿真及功率谱估算结果表明，采用平稳随机过程功率谱估计方法进行输电线路故障暂态信号的功率谱估计是可行的。     

同杆双回线路保护研究进展

分析了目前同杆双回输电线路的主要保护,分别对基于工频量和暂态量的双回线路保护研究内容进行了综述。介绍了双回线路保护基于工频量的故障分析、故障识别和故障选相,基于暂态量的故障电气行波分析和故障识别,在此基础上分析了现阶段同杆双回线路保护的特点和实际运行中出现的问题,讨论了今后的研究思路,并对其发展方向进行了展望。     

直击雷故障类型下雷电流分流系数仿真研究

雷电参数反演研究对采取有效防雷措施具有十分重要的意义。不同雷击故障类型的输电线路雷电流分布情况相差较大,给雷电流幅值反演带来极大困难,有必要对直击雷下的雷电流分布进行研究。以110 k V输电线路典型直击雷故障电流波为研究对象,首先介绍基于微分环的输电线路雷电流在线监测系统监测原理以明确杆塔分流系数相关量;其次,结合某110 k V输电线路实际参数,建立ATP-EMTP电磁暂态仿真模型;最后,分析不同波形及幅值的雷电流源在直击雷故障下的雷电流分布情况以统计分流系数变化规律。ATP-EMTP结果表明,不同波形的雷电流源下绕击闪络分流系数及其随幅值变化的变化规律相近,而不同波形雷电流源下反击的分流系数相差较大,其随幅值变化的变化规律均较为平稳。因此,雷电流参数反演计算时可根据不同直击雷故障类型采用相应的选择方案。     

输电线路感应雷击暂态特征分析及其识别方法

该文对架空输电线路感应雷电冲击所产生的暂态过程进行了详细的分析，并由此引出其对基于暂态量保护所造成的影响；对输电线路感应雷击与短路故障的不同暂态特征进行了深入的分析和比较：在此基础上，给出了一个识别输电线路感应雷击暂态量的方法，该方法利用暂态量的线模和零模信息构成判据，能够有效地区分感应雷击暂态量和故障暂态量。大量的EMTP仿真计算结果表明，所提出的判据是正确、有效的，能作为附加判据用以提高基于暂态量保护的抗干扰能力。     

基于小波包多分辨率分析的输电线路过电压识别

输电线路遭受雷击时,往往会造成保护的误动,因此进行过电压识别对研究基于暂态量保护及提高其可靠性都具有十分重要的意义。故障暂态信号的高频分量中包含了非常丰富的故障信息。利用小波包对暂态信号的前1 ms信息进行多分辨率分析,得出其在各个尺度的系数。发现故障信号在高频段和低频段的能量分布特点反映了故障的内在特性,利用这个特点对输电线路上的非故障性雷击、故障性雷击以及普通短路故障进行过电压识别,以提高保护的可靠性。大量的ATP仿真实验验证了该判据能可靠、准确地识别出3种过电压。     

超高速保护中雷电干扰识别的暂态法研究

雷电干扰可能会造成基于行波或暂态量的超高速输电线路保护误动作。经对雷击和短路故障时的电流故障分量进行信号能量分布和波形的分析发现：普通短路故障与雷击引起强故障时的暂态能量主要集中在低频带；雷电干扰与雷击引起弱故障时的暂态能量主要以高频为主；相对于雷电干扰和普通短路故障,雷击引起弱故障时的行波截波特征非常明显。据此,提出了基于小波变换的雷电干扰识别的暂态方法。EMTP仿真显示该识别方法是可行的。     

基于多尺度形态分解的特高压线路雷击干扰识别新方法

基于暂态量的超高速输电线路保护方案动作时间短,能很好地满足特高压输电线路对保护速动性的要求,但它易受雷击干扰的影响,从而造成误动作。为了解决该问题,提出了一种基于数学形态学的特高压输电线路雷击干扰与故障识别的新方法。通过对电流暂态信号进行多尺度形态学分解,提取特定高、低频段上的谱能量,并用这两个谱能量的比值构成判据,实现雷击干扰与故障状态的识别,大量EMTP仿真试验表明了该方法的正确性。作为辅助判据,与线路的暂态保护结合,将有效提高特高压输电线路保护的可靠性。     

雷击与短路故障的S变换特征量识别方法

输电线路落雷后雷电冲击干扰超高速保护动作。基于行波特征区分雷电冲击与短路故障有一定局限性,提出一种利用母线电压信号特征识别雷击与短路故障的新方法。以IEEERBTS-6标准测试系统为仿真对象,对不同雷击情况以及短路故障进行了仿真,验证了该算法的正确性和有效性。检测到的母线电压进行S变换,提取S变换时频等值线和幅值包络向量,根据是否含高频分量和等值包络向量的修正一阶中心矩的正负,直观准确地实现类型识别,并对特征提取和识别算法进行研究。它利用现有电能质量监测装置检测的信号进行识别,为通过母线电压波形辨识雷电冲击与短路故障提供了新方法。     

基于信号复杂度衰减的特高压直流输电线路雷电暂态识别方法

特高压直流输电线路雷击引起的暂态信号高频分量是行波保护和暂态保护误动的主要因素之一。发生线路雷击故障和普通接地短路故障时,电压信号的幅值因故障电流入地通路的存在快速衰减,信号复杂度低。雷击未故障时,不存在故障电流入地通路,信号衰减慢,复杂度高。基于小波变换分析电压信号频率分量的衰减,采用突变时刻前、后两个数据窗内小波奇异熵的比值表征信号复杂度的变化。再结合电压信号高频分量的含量分析,实现雷电暂态信号的识别,并通过能量相对熵实现故障极的选择。在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,结果表明,该方案能很好地进行暂态信号的识别,受故障距离、过渡电阻等因素的影响小。     

A Fast Non-Unit Protection Method Based on S-Transform for HVDC Line

To overcome the problems existing in the main protection of HVDC transmission lines, such as low reliability and poor ability of resisting high ground resistance fault, this paper proposes a novel non-unit protection method based on S transform. Analysis shows the high and low frequency components of the transient voltage signals suffer from different degrees of attenuation when they pass through the HVDC line boundary. Therefore, according to this characteristic, the voltage signals of specific frequency bands are extracted accurately using S transform, which be used to identify the internal from external faults. By comparing the high and low frequency components generated by the lightning disturbance with those generated by the faults, S transform based energy ratio criterion to identify lightning disturbance is constructed. In addition, for a bipolar HVDC transmission system, a method using the 0 Hz energy difference of S transform of the voltage transient signals is proposed to identify the faulted pole. Simulation results verify the feasibility and validity of the proposed protection method.     

输电线行波测距中雷击与短路故障的识别

掌握超高压、高压输电线路上雷电冲击发生的位置和频次等信息,对输电线路的防雷保护及系统运行水平的提高具有重要的理论和现实意义,故而利用现有可检测与定位线路雷击的行波测距装置,提出了一种基于小波包能量谱和暂态行波特征分析的雷击与短路故障识别方法。通过对500kV输电线路的非故障性雷击、故障性雷击以及普通短路故障的仿真研究,提取出电流行波信号的特征和信号各频段的能量分布规律,结合这些特征和规律提出了对3种暂态过程进行识别和分类的具体算法。EMTDC仿真验证了该算法的正确性。     

基于形态学的特高压直流输电线路雷击干扰识别

研究和识别输电线路雷击干扰的暂态特征对研制基于暂态量的保护及提高其可靠性具有十分重要的意义。数学形态学多尺度形态分解可以将复杂信号分解为具有物理意义的各部分,并且能凸显波形的局部特征。基于此,运用数学形态学对±800 kV特高压直流输电线路的雷击未故障、雷击故障和其他原因接地故障的暂态电流进行多尺度分解,提取高、低频段上的谱能量,并用这2个谱能量的比值构成主判据,实现雷击干扰与故障状态的识别。根据电流首波头的第2尺度和第6尺度分解波形的电流幅值最大值的比,进一步判别是雷击故障还是其他原因接地故障。通过大量的仿真验证了该方法是正确和有效的。     

基于能量比值分析的直流输电线路故障判别

针对高压直流输电线路跨域广,遭受雷击概率较高,易引起输电线路故障的问题,提出了一种基于能量比值分析的故障识别方法。在考虑发生雷击故障或接地故障时,引起输电线路暂态能量发生改变,且雷击时的故障能量与接地故障时的故障能量不同的特征,通过从能量的角度出发,提出了利用S变换将输电线路各频带的能量进行分离,提取出特定频带的能量进行比值分析。基于EMTP/PSCAD搭建220 kV高压直流输电线路模型,仿真结果表明其方案可以很好地识别雷击故障和接地短路故障。     

基于时域电压比的高压直流输电线路暂态保护方案

针对传统行波保护在高压直流输电线路中耐受过渡电阻能力不足、T区两侧故障线路定位依赖边界元件等问题,以最具代表性的多端混合高压直流系统为例,从数学层面上分别明晰了高压直流输电线路区内外故障和T区故障下的行波特征,进而构造了不同采样周期下的时域暂态电压比判据,以削弱T区和过渡电阻的影响,实现区内外故障识别;利用时域电压比判据,提出了基于单端量保护配合的高压直流输电线路暂态保护方案,实现了高压直流输电线路故障的快速判别以及T区两侧故障线路的准确定位;最后,利用实际工程的电磁暂态仿真模型对所提方法进行详细验证,结果表明,所提保护方案可行且具有较高的灵敏性和可靠性。