基于行波固有频率和经验模态分解的混合线路故障测距方法

基于行波固有频率的故障测距方法不依靠识别行渡波头即可进行精确故障测距,测距的关键是正确提取故障行波固有频率的主成分.该方法应用于架空线-电缆混合输电线路时,由于波阻抗不连续,会形成混叠的固有频率频谱,给正确识别和提取故障行波固有频率主成分带来困难.基于此,文中提出一种基于行波固有频率和经验模态分解(EMD)的架空线-电缆混合线路故障测距方法,在提取故障行波固有频率主成分之前先利用EMD进行信号分解,获取故障测距所需的故障行波成分,再对其进行固有频率频谱分析、主成分提取和故障测距计算.对某实际的110 KV架空线-电缆混合输电线路的仿真分析表明,该方法可较好地解决现阶段频域方法进行架空线-电缆混合线路故障测距时存在的频谱混叠问题,具有一定的实用价值.     

基于EEMD的混合线路故障测距

频域故障测距方法在正确提取故障行波固有频率主成分的前提下可精确地测出故障距离。而对于架空线-电缆混合输电线路,由于波阻抗不连续,会形成混叠的固有频率频谱,给正确识别和提取故障行波固有频率主成分带来困难。为此,提出一种基于聚类经验模型分解(EEMD)的故障测距方法。EEMD分解克服了传统分解造成的频谱混叠问题,EEMD分解得到的IMF分量经过频谱分析后提取固有频率主成分,从而实现故障测距。最后的仿真分析表明,该方法可较好地解决混合线路故障测距时存在的频谱混叠问题,实现较高精度的故障定位。     

奇异值差分谱理论及其在行波固有频率提取中的应用

当线路发生故障时,由于波阻抗的不连续性,故障行波的折反射现象会形成一系列混叠的固有频率频谱,因此,有效、准确地从混叠现象中提取行波固有频率成为故障测距的首要问题。因此,文章提出利用奇异值差分谱理论对原始信号进行分类处理,不仅能够降低噪声干扰,还能够提取到不同频率信号,降低频谱混杂现象,并且采用基于谐波模型的概率估计算法准确识别固有频率。通过PSCAD仿真分析,此方法能够从频谱混杂中准确提取到行波固有频率,实现对电网的故障定位。     

基于行波固有频率和VMD的T型输电线路故障定位

基于行波固有频率的输电线路故障定位不受波头检测和同步时钟的限制,具有较大的优势。线路发生故障时,故障行波在故障点以及母线端发生折反射,形成混叠的频率谱,使得固有频率主成分提取存在困难。基于此,提出一种基于行波固有频率和变分模态分解(VMD)的T型输电线路故障定位方法。首先应用VMD算法将故障行波分解为多个模态,便于固有频率主成分的提取;然后通过比较对应支路上检测到的故障点与T节点故障时固有频率的大小关系,确定故障区间;最后根据相应支路的边界条件计算出故障距离。该方法能够很好地克服频谱混叠的影响,并能准确快速的判定出故障区间。EMTDC仿真结果表明,该方法适应性强,定位精度高。     

采用行波固有频率的混合线路故障测距新方法北大核心CSCD

对于电缆-架空混合线路,由于波阻抗的不连续会形成混叠的固有频率频谱,因此,解决频谱混叠现象是提高固有频率测距法精度的首要问题。为此,提出一种基于聚类经验模型分解(EEMD)算法的行波固有频率的故障测距方案。首先利用EEMD算法得到一系列的固有模态函数(IMF)分量;然后选取聚集故障信息的IMF分量,引入多重信号分类(MUSIC)算法对其进行频谱估计得到固有频率主成分;最后利用故障行波的固有频率和故障距离的关系式即可实现故障测距计算。仿真对比显示了该方法可更好地解决混合线路故障测距时存在的频谱混叠问题,实现较高精度的故障定位。     

采用行波固有频率的混合线路故障测距新方法

对于电缆-架空混合线路,由于波阻抗的不连续会形成混叠的固有频率频谱,因此,解决频谱混叠现象是提高固有频率测距法精度的首要问题。为此,提出一种基于聚类经验模型分解(EEMD)算法的行波固有频率的故障测距方案。首先利用EEMD算法得到一系列的固有模态函数(IMF)分量;然后选取聚集故障信息的IMF分量,引入多重信号分类(MUSIC)算法对其进行频谱估计得到固有频率主成分;最后利用故障行波的固有频率和故障距离的关系式即可实现故障测距计算。仿真对比显示了该方法可更好地解决混合线路故障测距时存在的频谱混叠问题,实现较高精度的故障定位。     

基于VMD-后向预测prony的直流混合线路故障测距方法

直流线路采用架空线和电缆混合的拓扑结构时,会造成频谱混叠,影响固有频率主频的提取,故障距离和固有频率的关系也变得复杂。针对这一问题,提出一种基于VMD-后向预测prony来确定固有频率的直流混合线路故障测距方法。首先,通过VMD算法分解得到多个IMF分量;其次,选取暂态信息丰富的IMF分量,采用后向预测prony算法确定固有频率主成分对应的频率值,以确定故障区段;最后,根据对应区段线路的故障距离和固有频率的关系式计算故障距离,实现测距。仿真结果表明,该方法频率提取精度高,在保留固有频率法耐过渡电阻能力强的特点的同时,提高了故障测距精度。     

基于行波自然频率的故障测距方法适应性分析

基于行波自然频率的输电线路故障测距方法利用故障行波自然频率的主成分进行精确故障测距,不依赖行波波头的识别.而实际电力系统中复杂的母线结构或者架空线-电缆混合线路波阻抗不连续,都可能影响故障行波自然频率主成分的精确提取.为此,研究了不同线路型式下故障行波频谱的识别方法,分析了影响自然频率精确提取的相关因素,讨论了电缆线路及架空线-电缆混合线路的自然频率提取方法;并仿真分析验证了该故障测距方法的适应性和精确性.     

混合线路故障测距新方法的研究

为解决应用固有频率测距法存在难以准确提取固有频率主成分的问题。提出了利用聚类经验模型分解(EEMD)来实现故障测距的方法,利用EEMD进行信号分解,对相关分量进行频谱分析和主成分提取,进行故障测距计算。仿真分析表明,该方法可较好地解决混合线路故障测距时存在的频谱混叠问题,实现较高精度的故障定位。     

一种考虑多次谐波的行波自然频率测距方法

在基于行波自然频率的输电线路单端故障定位方法中,主自然频率值的准确度是进行故障点精确定位的关键。目前的主自然频率的提取大多采用小波变换、MUSIC方法,小波分析受所选小波基影响较大,MUSIC的参数选择对频谱估计影响较大,它们都未能很好地解决这一问题。提出一种基于故障线路自然频率的单端测距新方法。该方法在提取主自然频率过程中首先对行波信号进行EEMD分解,并用ICA方法进行正交化处理,从而抑制WVD本身存在交叉项的问题,然后对各个分量进行WVD转换并叠加,获得正交的自然频率谱;进而综合考虑基波和多次谐波求取全局主自然频率。EMTDC仿真实验验证了该算法在不同故障类型、故障距离、过渡电阻和噪声情况下的可行性及其精度。     

基于同步挤压小波变换的故障行波测距方法

针对输电线路故障行波波头识别困难、易产生频谱混叠的问题,提出一种基于同步挤压小波变换(SWT)的故障测距方法。利用SWT提取故障行波小波脊线,生成一组内蕴模态类函数分量(IMTs)。然后对IMTs进行Hilbert变换提取故障点特征量,进而标定首波头的到达时刻。最后根据双端测距原理计算出故障距离。与传统的希尔伯特_黄变换和小波变换相比,该方法实现了故障行波波头较高精度的识别和对频谱混叠的有效抑制,具有较高的测距精度,对噪声的鲁棒性更强。PSCAD仿真验证了该方法的有效性,且测距结果受故障距离和过渡电阻的影响较小。     

基于参数优化VMD和TET的柔直线路单端故障测距方法

单端行波故障测距方法在考虑频变波速影响时需要提取故障行波时频域特征,但现有方法存在时频分辨率较低、波头识别困难和波速计算不准确的问题。为此,提出一种基于参数优化变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)和瞬态提取变换(transient extraction transform, TET)的单端故障定位方法。首先,利用麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)优化VMD参数,提取含有故障特征的高频模态分量。然后,对该模态分量进行瞬态提取变换,通过去除短时傅里叶变换中模糊的时频能量,保留与信号瞬态特征密切相关的时频信息,得到故障行波时频域全波形。最后,在故障行波全波形中提取主频分量并标定初始波头与第二反射波头,通过计算主频分量下的波速度,结合行波定位方法实现单端故障测距。在PSCAD/EMTDC中搭建四端柔性直流电网的仿真结果表明,所提算法对过渡电阻和噪声具有较强的耐受性,即使在较低采样率下也能实现准确的故障定位。     

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。     

单端行波故障测距的频域方法

研究了故障行波的频谱与故障距离以及线路终端的系统条件3者的关系,特别是线路终端的系统等效阻抗对行波频谱的影响。在此基础上,提出了频域的单端行波故障测距方法。首先提取故障行波的频率主成分,确定在此单一频率下的波速、系统端和故障点反射角,然后计算出故障距离。分析了单相高阻接地故障时行波频谱的特点及算法的误差。用不同故障距离和故障类型的仿真算例对算法的精度进行了验证。     

固有频率与行波时域定位结合的多端直流混合输电线路故障定位方案

为解决多端直流混合输电线路故障定位以及传统故障定位存在的波速影响的问题,本文对不同拓扑结构的线路提出定位方案。利用变分模态分解与Teager能量算子结合固有频率和行波时域定位确定了新型的定位方案,同时利用固有频率识别不同拓扑下的故障区域,并将Schavemaker电弧模型应用于弧光高阻故障影响分析中。PSCAD/EMTDC平台仿真结果表明,本文方案能准确定位不同区段的故障,综合的定位误差为+/-500 m。在方案稳定性分析中,结果表明在高阻、高噪声以及弧光高阻情况该方案仍能表现良好。最后,将本文方案与行波双端时域定位方案对比,本文方案可有效避免线路参数变化的影响。     

基于ITD的电网故障行波信息提取新方法

为精确提取行波信号包含的故障信息,提高电网故障行波特征检测的准确度,提出了一种提取暂态行波信息的新方法。该方法采用固有时间尺度分解原理（ITD）分析故障行波信号,将其分解成若干固有旋转分量和趋势余量,提取故障分析所需高频分量,计算各个分量的瞬时相位和频率,精确确定初始行波到达的时间。算例对比和仿真分析结果表明,该方法在局部特征信息保留和分解速度上比经验模态和局部均值分解有优势,用于电网故障定位具有较高的精度和效率。     

基于经验小波变换的混合输电线路单相接地故障测距

针对架空线-电缆混合输电线路波阻抗不连续而引起的频谱混叠现象严重的问题,提出了一种基于经验小波变换(EWT)的混合输电线路单相接地故障测距方法。首先利用EWT对故障产生的暂态零序电流行波分解得到低频分量。然后根据低频分量选线判据对混合输电线路进行故障选线,通过分析奇异性检测结果准确标定故障线路行波波头。最后配电网混合输电线路的故障测距通过单端行波测距原理得以实现。PSCAD/Matlab仿真结果表明,该方法具有较高的准确性,满足工程实践定位精度在200 m以内的要求。     

架空-电缆混合输电线路故障定位方法综述

对国内外学者关于架空线-电力电缆混合线路故障定位的研究进行了梳理和综述。首先分析了混合线路故障定位存在的特殊问题,然后对架空-电缆混合输电线路故障定位方法的研究现状进行了总结。现有的混合线路故障定位方法有故障分析法、行波法、频率分析法以及智能法等。其中,故障分析法和行波法的准确性主要受混合线路参数不均一的影响,行波法因故障行波会在线缆连接点处发生复杂的折反射过程而导致反射波头难以识别。对于频率法,能否准确地确定故障暂态信号的固有频率值将直接影响其故障定位精度。智能法需对样本集进行离线训练,且需存储大量数据,应用起来较为困难。最后,对下一步需要开展的研究工作进行了展望。