数学形态学一小波变换在高压输电线路继电保护中的应用

输电线路发生故障后,为了从带有各种噪声的信号中提取有用的行波信号,引入了数学形态学理论这一新型的信号处理工具,用以滤除行波信号中的随机噪声和脉冲噪声,方法是对故障行波电流信号进行相模变换,求取正反向行波信号,通过小波分解提取出故障点的模极大值实现行波差动保护.并由此提出基于小波变换的行波差动保护理论.仿真实例分析表明该...     

小波变换在行波故障检测中的应用

正确识别和检测线路故障后的行波信号是实现行波保护和故障测距的关键。利用小波变换有效地识别出了混杂在噪声中的行波信号,从而为行波故障检测提供了依据并构造出了基于小波变换的行波故障启动元件。     

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。     

基于小波变换的行波幅值比较式方向保护

以小波变换为工具提取故障后的行波信息,并通过小波变换实现行波幅值比较式方向保护。对其在线路结构、故障初始角度、接地电阻等不同影响因素作用下的动作情况进行了详细的分析和仿真。结果表明,利用小波变换后该原理是切实可行的。     

基于故障行波过程的直流线路单端保护

分析了直流线路区内和区外故障的行波过程,利用故障过程中的初始和后续行波分量,提出了基于故障行波过程的单端保护原理。使用小波变换对故障行波进行多分辨率分析,能够有效提取区内和区外故障行波的特征。最后,基于PSCAD/EMTDC对保护算法进行仿真验证,仿真结果表明该原理能正确判别直流线路区内和区外故障,且能够正确识别高阻接地故障,弥补了现有保护原理在高阻接地故障下灵敏性较低的缺陷。     

一种基于方向行波的多端VSC-HVDC系统保护策略

针对星型连接的多端柔性直流输电(VSC-HVDC)系统,提出一种基于方向行波小波能量比值的保护策略。首先分析了星型连接VSC-HVDC系统故障行波的传播特性,找出故障线路和非故障线路方向行波的不同传播规律;然后对电压和电流线模分量进行离散小波变换,计算相应线路方向行波的小波能量;最后通过各个线路正反向行波小波能量的比值确定故障线路。PSCAD/EMTDC仿真结果表明:提出的方法能够快速准确地判断星型拓扑VSC-HVDC系统的故障线路,并且不受故障线路、故障距离、故障类型和故障电阻的影响,具有很好的鲁棒性。     

特高压带并联电抗器线路的行波差动保护

由于并联电抗器两侧的电流发生变化,传统的行波差动保护无法应用于带并联电抗器的输电线路。针对这个问题,文中将基于小波变换的行波差动保护应用于带并联电抗器的线路,深入分析了带并联电抗器线路上的波过程和并联电抗器对基于小波变换的波头提取算法的影响,结果表明并联电抗器不影响行波波头大小,对波头的提取造成的误差极小,因而基于小波变换的行波差动保护能够适用于带并联电抗器的输电线路。EMTP仿真验证了该保护在带并联电抗器的输电线路上具有优艮性能。     

数学形态学在高压输电线路故障定位中的应用

输电线路发生故障后,采集到的信号往往带有各种噪声,有效滤除噪声对行波的干扰,提取有用的行波信号,是实现行波故障定位的关键。在比较了小波变换和数学形态学对白噪声和脉冲噪声滤除效果的基础上,结合小波变换和数学形态学各自的优点,先采用数学形态学滤除行波信号中的随机噪声和脉冲噪声,然后对故障行波电流信号进行相模变换,通过小波分解提取出故障分量发生奇异性的时间点,并采用双端测距法更准确地定位故障点。实例分析表明该方法有很高的测距精度。     

超高压输电线单端暂态量保护的新原理探讨

通过对输电线路故障暂态电流的理论分析 ,发现区内、外故障时暂态电流由于线路阻波器、结合设备以及杂散电容的影响有所不同 ,主要表现在两个方面 ,一是每个突变点 (行波到达时刻 )的波形变化的陡变不同 ,二是在一个时间段内包含的高频分量不同。利用小波变换提取和放大两者的差异可以构成输电线路的保护判据。仿真结果表明 ,利用小波变换提出的保护算法足以放大和提取这种差异而构成正确的保护判据。     

基于小波包能量谱的电网故障行波定位方法

为减少电网故障行波传播色散特性对行波波头检测和波速测量的影响,提高电网故障行波定位的准确度,提出了基于小波包能量谱的电网故障行波定位方法。该法结合小波包技术与傅立叶变换的谱分析,对行波信号进行分析,提取能量相对集中的故障频带信号进行故障行波定位计算;行波到达时间由该频带相应尺度下的小波包能量时谱提取的行波特征点位置计算;该频带行波传播速度由输电线路两端对外部扰动的实测行波数据计算。大量的电网故障行波定位ATP仿真分析结果和现场实验测试分析表明,该电网故障行波定位方法能有效提取电网行波特征信号,减少行波传播色散特性和线路长度变化的影响,定位误差<200m。     

基于反行波能量熵比较的母线保护新原理

提出了一种基于反行波能量熵比较的快速母线保护新算法.通过对故障反向行波进行S变换求取能量熵,分析母线各条关联线路能量熵变化特征构建保护判据.当母线内部故障时,各条关联线路反行波S变换能量熵相同;母线外部故障时,故障线路与非故障线路的能量熵存在较大差异,由此建立能量熵比值判据识别母线区内外故障.仿真结果表明,所提母线保护方法能灵敏、可靠的识别母线区内外故障.     

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。     

Hybrid Traveling Wave/Boundary Protection for Monopolar HVDC Line

A novel hybrid protection algorithm, based on traveling wave protection principle and boundary protection principle for a monopolar HVDC line is proposed. Stationary wavelet transform (SWT) is adopted in the traveling wave protection to process the dc signal and then wavelet modulus maxima are used to further represent the useful traveling wave signal. The boundary protection principle based on SWT is used jointly with traveling wave protection to distinguish internal faults from external faults. The effect of border distortion, noise, high ground fault resistance, close-up faults, transients caused by lightning strokes and different dc line terminations are considered in the paper.      

基于小波变换的HVDC线路行波距离保护

对高压直流(HVDC)线路故障特性进行了具体分析,研究了行波在直流线路中传播的特殊性,详细介绍了行波测距式距离保护的原理及应用于直流线路的优势,并对直流线路行波保护提出了具体的要求。利用小波变换对行波保护的动作性能进行了深入分析,提出了具体保护判据。EMTDC仿真结果证明了分析结果的正确性和解决方法的可行性。     

基于形态小波的输电线路故障电流行波消噪研究

高压输电线路故障产生的电流行波信号含有大量的噪声信号,在行波保护和行波故障测距中需要对其进行预处理,去除噪声并提取真实信号。利用小波变换能敏感地检测到奇异点和形态学滤波器能有效地滤除脉冲噪声且能保留原信号的全局和局部特征的优点,提出了一种基于形态小波的输电线路行波信号消噪新算法。MATLAB仿真结果表明形态小波在滤除脉冲干扰和白噪声方面具有良好的消噪能力。     

基于初始行波相位差的同杆双回输电线路故障识别

为提高行波保护的灵敏性和可靠性,提出一种基于初始电流行波相位比较的同杆双回线路快速保护新算法。基于S变换计算初始行波相位,通过分析同杆双回线路同端和对端上的初始电流行波相位关系构建保护判据。当内部单回线故障时,双回线路同一侧上电流行波相位近乎相反;内部同名相跨线接地故障时,线路同一侧上的电流行波相位近乎相同,同一条线路两端的电流行波相位近乎相同;区外故障时,两条线路同一侧的电流行波相位近乎相同,同一条线路两端的电流行波相位近乎相反。引入行波相位差的概念,通过分析电流行波相位差的变化特征识别同杆双回线路区内外故障。大量的仿真结果表明,该保护性能灵敏、可靠,动作速度快,判据简单,基本不受故障初始角、故障类型和过渡电阻等因素影响。     

基于行波理论的补偿电压突变量选相元件

为了配合高速保护,提出了一种新型的基于行波理论的相间补偿电压突变量选相元件,利用测量点的方向行波,根据输电线路的分布参数模型,采用行波传播方程计算正方向线路上补偿点的电压,并用该补偿电压构成相间电压突变量选相元件.该算法直接用采样数值进行计算,选相速度很快,适用于各种高速保护.讨论了该选相元件的原理,并通过仿真验证了该算法的正确性.     

基于小波变换的行波电流极性比较式方向保护

文章提出了基于检测行波电流波头极性的行波电流极性比较式方向保护.对电流行波信号α模量进行小波变换后可由小波变换模极大值的极性方便的区别出区内故障与区外故障,同时分析了行波电流极性比较式方向保护的几个影响因素,如母线结构、接地电阻、阻波器和故障初始角;还对双回线路一回线路故障时另一回可能误动的情况进行了仿真分析,并给出了解决误判的方法.仿真试验结果表明,利用小波变换结果来实现行波电流极性比较式方向保护是切实可行的,并且在硬件满足要求的情况下可以投入实际应用.     

数学形态学用于高压直流输电线路行波保护的探讨

首先分析了高压直流输电线路行波传播特点及行波保护中的两个关键问题即行波滤波和波头捕获,继而详细介绍了数学形态学滤波技术和形态学梯度技术,并把它们成功地应用于直流输电线路暂态行波滤波和故障行波波头的捕获。仿真结果表明,形态滤波技术对于行波信号中的白噪声尤其是对于正负相间的脉冲噪声有很好的滤波能力;经形态学梯度变换后的暂态故障行波中的突变分量易于检测,这种基于数学形态学的行波保护方法在高压直流线路行波保护中具有良好的应用前景。