基于时域波形特征的输电线雷击识别

雷击输电线路产生大量暂态分量影响行波测距装置精度,实现雷击干扰与故障的识别对提高行波测量装置准确性、减少检修工作量具有重要意义。为全局应用故障信息避免时频变换产生信号干扰,本文引用近似熵算法对雷击扰动与短路故障暂态电流附加线模分量进行时域分析发现,在不同故障相角与噪声干扰下,两者熵值差异仍接近一个数量级,但该方法不能识别非故障性雷击与雷击故障,故运用信号处理常用积分算法对雷击扰动行波做进一步处理发现,时间轴上下侧积分值的标准方差差异明显,综合两法实现非故障性雷击、雷击故障与短路故障电流暂态行波的区分。大量PSCAD仿真实验证明本方法不受故障位置、故障条件与噪声干扰的影响,具有很强的适用性。     

基于电压行波波形特征的柔性直流输电线路雷击识别方法

柔性直流输电系统的线路主保护速动性要求极高,线路受雷击干扰后引入大量高频暂态信号易引发线路保护误动作。针对此问题,首先根据行波的传播规律分析雷击后线路电压行波特征,得出雷击干扰与故障的特征差异。雷击干扰时,暂态过程中电压行波经线路边界反射后波头极性不发生改变,行波波头到达线路边界的时间间隔大。雷击故障时,电压行波经故障点反射后波头极性发生改变,行波波头到达线路边界的时间间隔小。然后,根据电压行波波形特征差异提出长短窗结合的雷击干扰识别方法。最后,利用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件对所提方法进行验证。结果表明,所提出的雷击干扰识别方案能够快速、可靠、准确地识别雷击干扰与故障情况,不受雷击位置、线路参数、雷电流参数和噪声的影响。     

基于前行波波形特征的柔性直流输电线路单端行波保护

柔性直流输电具有更好的新能源消纳能力，对于解决大规模新能源的消纳问题具有重要意义。而现有保护原理在雷击干扰下会发生误动，相应雷击干扰识别判据硬件要求高或理论性不强。针对该问题，提出了一种基于前行波波形特征的单端量保护原理。与区内短路故障相比，区外短路和雷击干扰行波时域特征体现为波头变缓以及波尾下降，利用通式参数分别对上述波形特征进行描述，并据此分析故障前行波的波形特征，最后提取能表征波头陡度和波尾下降的前行波波形特征实现区内故障的有效识别。仿真验证结果表明该保护方法能有快速有效的完成故障识别，且具有较强的耐受过渡电阻能力和抗雷击、噪声干扰能力。     

基于实测和仿真数据的高频暂态录波装置测试方法

为了有效可靠地测试高频暂态录波装置,针对单端行波高频暂态录波装置的测试,提出基于实测故障数据和仿真数据的测试方法;通过分析实测故障波形和仿真故障波形的区别,发现仿真数据只适用于理论分析和基本功能测试,而实测故障数据可以对装置进行适应性分析;并详细介绍了实测数据来源的筛选和对测试装置的要求,基于仿真数据的装置测试的雷击仿真模型搭建和故障类型,以及单端高频暂态录波装置的测试方法和行波测距应用功能的拓展研究。经验证明基于实测和仿真数据的测距装置测试方法是有可靠性和实用性的。     

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。     

雷击对行波故障测距的影响及识别

雷击是影响行波测距装置精度的主要因素之一,雷击故障的识别是解决输电线路雷击干扰的基础。通过对雷击故障和短路故障电流行波的暂态特性分析可知,雷击故障电流具有以下特点:雷击故障电流具有更大的陡度;非故障相的电流行波也具有更大的暂态能量。据此,提出利用小波变换提取故障电流陡度和利用相电流行波暂态能量进行雷击故障识别的新方法,以及相应的识别判据。EMTDC仿真及实例验证证明了文中所述雷击识别方法的正确性。     

应用数学形态学方法分析识别特高压线路雷击干扰

雷电干扰可能会造成基于行波或暂态量的特高压输电线路保护误动作。为了解决该问题,运用数学形态学对雷击和短路时的电流暂态分量进行了能量谱分析,利用故障暂态电流的相对低频分量与相对高频分量的能量比可识别短路故障和绝大部分重型雷击,但无法区分弱雷击故障与轻型雷击。针对轻型雷击时电流行波波形随时间正负交变,其幅值不断衰减,而弱雷击故障时故障电流行波波形总体变化趋势是单调的特点,提出了用直线对雷击后的行波进行拟合,采用波形相似系数进一步区别轻型雷击与弱雷击故障的新方法,该方法判断准确、计算简单,并通过大量的EMTP仿真验证了所提方法的有效性。     

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。     

一种新的电力系统暂态波形检测方法

正确检测和识别电力系统波形暂态现象对电能质量问题的综合治理具有重要意义。文中利用小波变换的奇异性检测对暂态信号的初始突变点进行精确的时域定位，然后在暂态信号邻近无干扰时段（至少2个周期）中确定该突变点的同相位点，将突变点后暂态波形与相应的正常波形进行点对点比较以判断暂态干扰的类型。这样既克服了传统时域方法在检测周期性暂态现象上的困难，又避免了当前基于小波变换检测方法中引入的复杂性问题。仿真结果证实了该方法的有效性。     

输电线路雷击与故障的积分识别方法

针对雷击输电线路产生的暂态信号对行波保护的干扰,提出了一种雷击干扰与短路故障的积分识别方法。在详细分析雷击线路未造成故障、雷击造成故障和短路故障的暂态波形特征的基础上,构建综合识别判据。利用线路扰动后较短的时间内非故障雷击的波形对称性和故障时的波形单调性,分别对时间轴上方和下方的暂态电流波形进行积分运算。其一,根据二者的相对比值大小构成识别故障与非故障性雷击的主判据;其二,利用两个积分值的差构建辅助判据,以提高故障性雷击和非故障性雷击识别的可靠性。EMTDC仿真结果验证了所提积分识别判据的有效性和正确性。     

雷电流波形参数检测视角下±800kV直流输电线路导线绕击分析

雷电流波形参数主要集中于雷电流上升沿,为分析雷击输电线路后各个行波通道暂态电流所含雷电流上升沿信息,从获取雷电流波形参数的视角,应用分布参数电路理论研究雷电绕击特高压输电线路的行波响应,分析在雷击闪络和未闪络情况下,注入导线的雷电流在诸电流通道中的电流行波波形.雷电绕击导线造成闪络的波过程可视为雷电流注入和闪络故障附加...     

一种高鲁棒性雷击干扰与故障识别方法研究

为准确可靠识别雷击干扰和故障,提出了一种基于扰动电压波形包络图构造积分判据的方法。首先提取母线电压中的扰动电压波形,然后分别拟合扰动电压波形于时间轴上、下方的包络线,进而根据得到的包络线计算积分面积,最后利用波形对称度识别雷击干扰和故障。ATP—EMTP软件仿真计算表明：扰动电压波形在时间轴上、下方的积分相近,可判定为雷击干扰,反之为雷击故障,且所述方法能够避免波形记录装置采样频率低、雷电流幅值和故障点位置等因素的影响,具有很高的鲁棒性。研究结果为工程实际中辨识雷击干扰和故障提供了参考指导。     

基于暂态波形特征的输电线路雷击干扰与故障识别方法

随着大量电力电子装置应用于电网,暂态量保护的优势逐渐凸显。针对其易受雷击干扰影响的问题,在非雷击故障、雷击干扰和雷击故障下,对各相暂态电流附加分量进行了分析。得出故障与雷击干扰的本质差异为:故障暂态波形的整体变化趋势中具有明显的工频正弦特征。据此,采用平均值滑动去噪的方法可基本消除雷电流等高频影响,获得暂态电流的主波形。提出采用50 Hz正弦函数对主波进行拟合,基于拟合决定系数的大小可识别各相线故障。经PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真,验证所提识别方案能正确识别各种类型下的雷击干扰与故障,不受故障初始角及过渡电阻的影响,适用于不同类型输电线路。     

GPS同步暂态录波仪的研制

介绍了能同步记录并分析电力系统各种扰动变化过程的 GPS同步暂态录波仪及其软件系统。介绍了基于暂态录波仪的输电网故障行波定位系统。该仪器性能可靠、操作方便并通过了模拟试验     

智能变电站行波选线技术应用通信方案分析

行波相比于工频信号而言,具有不受系统振荡、过渡电阻、CT饱和、中性点运行方式等影响,在故障检测领域优势显著。但行波信号采样率往往达到工频信号采样率的500~1000倍左右,采样值直接应用于基于IEC61850协议的智能变电站过程层网络通信,不仅无法实现保护控制性能的提高,反而会引起通信阻塞。针对该问题,论文从行波信号故障特征有效表达的角度出发,提出了多间隔行波信息共享对过程层网络传输的通信要求,并结合行波选线在配电变电站中的应用需求,理论分析并仿真检验了数据通信实时性约束下行波暂态信号共享可用的最高频带,提出了两种不同的数据预处理及通信解决方案。研究成果有利于促进暂态行波技术在智能变电站中的推广应用。     

利用广义电流模量的行波实测数据半监督聚类筛选

行波暂态高速采集通常采用的低门槛突变量启动,它在确保对弱故障的可靠启动的同时,亦使大量非故障干扰杂波被记录,造成录波数据样本严重不平衡,给多通道故障数据有效筛选带来困难。以母线上多回线路广义电流模量的分形维数及暂态能量作为特征向量,借助历史故障记录及故障后续事件的连续性、时间上的紧密性等知识,以少量已知类别的数据样本作为"锚点",附加相邻样本的时间邻域约束,构建带条件约束的半监督聚类,形成基于领域知识的数据驱动式行波录波数据分类方法,实现对多通道海量录波数据中故障数据集的有效筛选。大量现场实测数据测试表明,该方法对多通道故障录波数据筛选可行、有效。     

500 kV电网过电压波形监测及暂态分量提取

针对目前500 kV电压等级电网过电压缺少有效监测手段的实际情况,本文介绍了一种基于电容式电压互感器内置无感电容单元形成分压器的过电压波形数据监测系统设计方案。监测系统采用ARM7 CPU处理器研制高速宽带电压监测装置,记录、存储和传输过电压波形数据。并基于实际工况设计了一种适合工程应用的暂态分量提取算法,即含暂态过程的原始波形与数值逼近得到的50 Hz工频电压拟合波形相减得到暂态分量时域波形。监测系统已于华东电网500 k V瓶窑站挂网长期运行,对记录获取的典型操作、雷电过电压波形进行暂态分量提取分析,结果表明该监测系统及分析技术在现场应用的可靠性和实用性。     

考虑互感器传变特性的输电线路暂态保护雷击干扰与线路故障识别方法

当雷击线路或杆塔未导致故障时,线路上的行波响应仅包含雷电等效激励源造成的响应,不包含故障激励源引起的响应,而接地故障引起的行波响应包含故障等效电源接入传输系统的过程。本文以实测CVT与CT宽频传输特性为基础,建立CVT与CT传递模型,分析CVT二次侧输出包含的附加振荡对行波识别与标定的影响。以CVT与CT二次侧输出波形作为样本数据,利用瞬时功率对故障行波进行刻画,通过主成分分析聚类的方法,将故障与雷击干扰的瞬时功率曲线簇投影至主成分分析坐标系上。故障与雷击干扰的行波数据会在坐标系上形成各自的聚类点簇中心,利用支持向量机划分分类面,对故障与雷击干扰进行判别。大量数据测试表明,该雷击干扰识别方法对故障与雷击干扰的分类可行、有效。     

行波保护中雷电干扰问题的对策

雷害是行波保护的主要干扰之一，线路遭受雷击但没有造成故障时行波保护可能会误动作。为此，该文在对雷电波的特点和雷击线路产生的后果进行详细分析的基础上，利用线路遭受雷击前后电流波形的特点提出了基于小波变换的雷击判据，该判据既可以直接利用电流全量实现，也可以利用故障电流分量实现。文中同时给出了利用小波变换提取判据中各电气量的计算方法。分析和仿真结果显示，雷击判据可以对雷击是否造成线路故障做出正确判断，并且不会影响其它线路故障的判别。因此雷击判据的应用将使行波保护的可靠性有较大提高。     

基于行波全波形主频分量的单端定位方法研究

针对线路参数依频变化导致的时域行波波头畸变无法精确标定,传输波速无法准确计算的难题,提出一种基于行波全波形主频分量的单端定位方法。该方法选取广义Morse小波刻画故障行波的时频谱,获得行波全波形,多维度展现故障信息;定性分析行波波头衰减和传输波速的依频变化特性;定量计算全波形各频段能量,提取能量最大的频段,作为行波全波形主频分量;利用Teager能量算子增强波头突变特征,精确标定行波全波形主频分量下初始波头和第二反射波头对应时刻,准确计算主频分量对应的传播速度,实现基于行波全波形主频分量的单端行波定位。PSCAD仿真结果表明,所提定位方法具有较强的算法适应性,通过提高波头标定精度和传输波速计算准确性,有效提升单端行波定位方法的可靠性与精度,定位绝对误差小于120m。