改进LMD在高压输电线路行波故障定位中的应用

鉴于传统局域均值分解(LMD)对行波信号进行分解时,由于过平滑处理导致获取局域均值函数和包络函数的误差较大,最终影响暂态故障信号的提取。采用波形匹配方法对测量点电流线模分量进行端点延拓,并利用线性插值求取局域均值函数与包络函数,然后根据首个PF分量的频谱图标定行波波头到达测点的时刻,最后根据双端行波故障测距原理计算出故障距离。仿真结果表明,提出的定位方法与传统LMD方法相比具有较高的定位精度。     

基于EMD-TEO的输电线路行波故障定位

针对利用希尔伯特-黄变换（HHT）分解所得IMF分量的瞬时频率可能导致波头检测不准确或检测失败的缺陷,提出了基于EMD-TEO的输电线路行波故障定位方法。首先对行波线模分量进行EMD分解,然后利用Teager能量算子（TEO）计算出分解所得IMF1分量的瞬时能量谱,根据首个能量突变点确定出故障初始行波的到达时刻。最后,根据双端行波定位原理计算出故障距离。从对不同故障情况的仿真结果看,所提EMD-TEO法具有更好的波头检测效果,且用于故障定位具有较高的定位精度。     

基于双端行波原理的多端输电线路故障定位新方法

针对已有多端输电线路故障定位方法误差大的缺陷,将双端行波法应用于多端输电线路的故障定位,提出一种基于快速本征模态分解(fast intrinsic mode decomposition,FIMD)和Teager能量算子(Teager energy operator,TEO)的多端输电线路行波故障定位新方法.首先对各测量点的电流线模分量进行FIMD分解,然后利用TEO计算分解所得IMF1分量的瞬时能量,根据首个能量突变点来确定故障初始行波的到达时刻.其次,利用双端行波定位原理和初始行波到达时刻形成文章所提故障支路判定矩阵,利用该矩阵元素特征判定出故障支路.最后,选择能够经过故障点形成双端支路最多的母线作为初始端,计算自初始端经故障点到其他各节点的双端支路的故障距离,将这几个故障距离的均值作为最终故障距离.结果表明,利用所提方法能够准确快速地检测出故障初始行波的到达时刻和确定出故障支路,并进而准确定位出故障点.     

一种基于LMD-DE的输电线路行波检测方法

为了进一步提高输电线路行波故障定位精度,提出了一种基于局域均值分解(Local Mean Decomposition,LMD)与差分熵(Difference-entropy,DE)的输电线路行波检测方法,首先对电压线模分量进行局部均值分解,得到多个乘积函数(PF分量),然后利用差分熵度量最高频乘积函数(PF1分量)的突变信息,从而确定电压行波波头的到达时刻。最后,利用双端行波故障定位原理求出故障距离,对不同故障情况进行了仿真分析,并与小波变换以及希尔伯特黄变换进行了对比,仿真结果表明,该行波检测方法具有较好的波头检测效果,相对于目前存在的故障定位方法定位精度有了进一步提高。     

基于差值矩阵的多端输电线路故障定位研究

针对现有多端输电线路故障行波检测困难、定位精度不高、判定算法复杂等问题,提出一种基于变分模态分解(VMD)算法和Hilbert变换相结合的行波检测法和一种基于差值矩阵的多端输电线路故障行波定位算法。首先通过行波传感器采集故障行波信号,利用VMD分解算法对故障行波进行分解,结合Hilbert变换提取模态分量IMF1的瞬时频率,根据第一个瞬时频率的奇异点位置确定故障行波的达到时刻。然后利用行波到达各端的时间和行波传输原理,得到多端输电线路故障分支判定矩阵。最后根据故障分支判定矩阵确定故障支路,实现故障点的精确定位。ATP/EMTP仿真结果表明,所提检测方法能够准确检测故障初始行波的到达时间,多端输电线路定位算法能够准确判定故障支路,相比于HHT检测方法下的定位算法,进一步提高了定位精度。     

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。     

基于S变换的多端输电网故障定位方法

针对现有对于多端输电线路故障定位方法研究的不足,提出了一种基于暂态行波的多端输电网故障定位新方法。对各检测端母线电压线模分量应用S变换,从中提取出奈奎斯特频率分量单频率行波的幅-时变化特性,幅值最大值对应的时刻即为行波波首的到达时刻。采用该频率分量对应的行波波速作为计算用波速,解决了波速不确定的问题。将多端输电网看作含有一条干路和若干支路的集合,形成从支路到干路逐一排除的故障定段方案。最后,依定段结果与双端测距原理计算出故障点准确位置。仿真分析结果表明,定位精确、可靠,算法抗噪性及适应性强。     

基于改进双端法的输电线路行波故障定位

行波波速的不确定往往给行波故障定位带来较大误差。为了克服行波波速对输电线路故障行波定位的影响,提出了一种利用同一条线路的三个测量点进行故障定位的方法。在双端行波故障定位原理的基础上,构造了一个三测点的定位系统,推导出不受行波波速影响的故障定位新算法。该方法利用小波变换确定故障初始行波到达三个测量点的时间即可实现故障定位,与以往方法相比避免了因行波反射衰减无法测量而导致定位失败。PSCAD仿真结果表明,该方法定位精度高,且简单易行。     

基于广域行波波头频率分量幅值比信息的输电网非同步故障定位

现有电网行波故障定位方法大多依赖行波到达时间和波速信息,需要精确同步。提出一种利用线模电压初始行波波头频率分量幅值比信息的输电网故障定位方法。该方法基于初始行波波头频率分量幅值的衰减特征和行波最短传播路径,采用虚拟故障点法,利用全网测量点的实际和理论幅值比差值构建故障线路识别判据;在保证训练普适性和少训练样本的前提下,利用径向基函数(RBF)神经网络拟合初始行波波头2个不同频率分量幅值比与故障距离的非线性关系实现故障精确定位。所提方法只需初始行波波头较低的频率分量幅值比信息,无需全网布置测量点和精确同步。在PSCAD/EMTDC中建立了IEEE 30节点系统的仿真模型,仿真结果表明所提方法定位精确、可靠性较高。     

基于VMD-Hilbert变换的故障行波定位研究

针对现有行波检测方法中小波变换和希尔伯特黄变换的不足,提出一种基于VMD-Hilbert变换的故障行波检测方法。通过对行波传感器采集到的故障行波信号进行VMD分解,利用Hilbert变换提取模态分量的特征量来标定初始波头的到达时间。针对行波定位精度受波速不确定性影响的问题,基于故障初始行波零模分量和线模分量波头的到达时刻,提出一种与波速无关的双端定位算法。ATP/EMTP仿真结果表明,VMD-Hilbert行波检测方法能有效标定行波波头时间,定位算法无需知道故障发生时刻和故障反射行波波头的到达时刻,进一步提高了故障定位的精度。     

Fault Location Using Local Mean Decomposition on Traveling Waves with Three Current Measurements in an Overhead Conductor

A fault-location scheme based on local mean decomposition on traveling waves with three current measurements in an overhead conductor is presented herein. In the fault-location scheme, local mean decomposition is used to detect the arrival time of the initial traveling wave at each measurement. To obtain more accurate wave velocity, a third Rogowski coil current transformer is used to measure the fault current in the midway of a transmission line besides a couple of measurements used by the two-ended traveling-wave method at both its ends. The faulted line section can be identified by comparing the phase angles of the measured current data at its two ends; wave velocity can then be calculated by the ratio of the length of the non-faulted line section to the time that the fault wave travels through this line section. The proposed scheme can reduce the errors of previous methods on wave velocity determination. After wave velocity is determined, the fault distance can be calculated according to the two-ended traveling-wave method. The proposed fault-location scheme is tested by many simulations, and the results demonstrate it has higher accuracy than those using wavelet transform and Hilbert–Huang transform.     

基于小波阈值去噪和CEEMD的混合三端直流输电线路故障测距

针对行波法测距精度受波速、行波波头标定的精度以及噪声的影响,提出一种基于小波阈值去噪和CEEMD-HT结合的混合三端直流输电线路测距方法.首先利用小波阈值去噪对故障信号滤噪,然后对滤噪后的信号使用互补集合经验模态分解和希尔伯特变换标定初始波头的到达时间.再根据故障行波到达测量端时间比值识别故障支路.最后考虑到行波波速难...     

Fault location scheme for a multi-terminal transmission line based on current traveling waves

As very little research on the fault location for multi-terminal transmission lines based on current traveling waves only has been done, a new fault location scheme on this is proposed. The proposed scheme is different from the traditional ones based on fundamental impedance. Fast Intrinsic Mode Decomposition (FIMD) and Teager Energy Operator (TEO) are combined (FIMD&TEO) to detect the arrival time of the traveling wave at each terminal. Fault Distance Ratio Matrix (FDRM) and rules for identifying faulted sections of a multi-terminal transmission line are proposed and the method for building FDRM is presented in this paper. After several couples of local and remote terminals connecting through the faulted section are got, their fault distances are calculated by means of a two-ended traveling wave method, and then the fault point can be located by averaging the fault distances. Many simulations under various fault conditions have been done, and the results show that the proposed scheme can locate faults more accurately than existing impedance-based methods.     

一种基于区段判别的混合线路组合行波定位方法

为了提高传统组合行波测距方法的测距精度,分析了混合输电线路故障后故障行波的传播过程以及发生折射、反射的情况,并提出一种基于区段判别的混合线路组合行波定位方法。首先利用故障初始行波到达线路两侧的时间差来判定故障区段,由单端法给出准确的测距结果,然后通过线路两端采集到的时间由单端原理给出准确的测距结果,消除了双端法受线路给定长度误差以及同步时钟误差问题的影响,不需要对第二次到达母线侧的故障行波进行假设计算,简化了传统的组合行波测距方法,提高了传统组合行波测距法的测距精度。PSCAD仿真表明,所提出的高压混合输电线路组合行波测距方法是可行的,与传统组合行波测距方法相比,测距精度明显提高。     

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CRS-LMD和SVD的MMC-HVDC线路故障测距方法

直流输电线路故障行波波速不确定、波头提取困难以及噪声干扰等因素制约了直流电网中故障测距技术的应用。为了降低上述因素对定位准确性的影响,提出一种基于局部特征有理样条插值均值分解(LMD based on characteristic rational spline, CRS-LMD)和奇异值分解(singular value decomposition, SVD)的故障测距方法。首先,利用特征尺度选取最优极点系数,结合有理样条插值调节拟合曲线的松紧程度,实现对故障电压行波的局部均值分解。其次,采用奇异值分解对故障行波波头进行准确提取。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了张北±500 kV柔性直流电网的仿真模型,模拟各种故障情况并输出故障数据,利用Matlab对故障数据进行处理并验证定位算法。最后,仿真结果表明,所提故障测距算法在不同故障距离和故障类型下均能实现故障测距,且在叠加噪声和过渡电阻的情况下也能保障较高的精确性。     

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。     

基于整个电网行波时差的故障定位方法

在分析电网故障行波传输特性的基础上提出了一种基于整个电网行波时差的故障定位方法。该方法在整个输电网中的部分变电站安装行波定位装置,线路故障后各行波定位装置检测并记录初始行波的到达时间,由主站根据整个网络中所有初始行波到达时间和线路长度来辨别有效行波时间,并根据所有有效行波时间来进行综合故障定位。与基于单条线路故障信息的行波定位不同,该方法在故障线路端定位装置故障、启动失灵或记录错误时间后仍能可靠定位。理论分析和仿真结果表明,该方法可以在使用较少的行波定位装置的情况下对电网中所有输电线路进行可靠、准确的故障定位,有助于进一步提高行波故障定位的可靠性和经济性。