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.     

基于VMD和S变换的多端输电线路故障定位

针对强噪声背景下行波信号提取难的现状,提出一种基于变分模态分解VMD(variational mode decomposi?tion)算法和S变换的故障行波提取法。通过对故障行波信号进行VMD分解,利用S变换分析得到故障突变点来确定故障行波达到时刻。针对行波波速和线路长度的不确定性,利用故障行波的传输过程和零线模分量,提出一种与波速无关的双端定位算法。基于故障前线路距离差值和故障后线路距离差值建立故障分支判定矩阵,提出一种适用于多端输电线路的故障定位方法,利用故障支路端的列元素计算故障位置。仿真结果验证所提方法在强噪声干扰下能有效提取行波信号,故障定位算法相比现有多端输电线路故障定位法有明显优势,进一步提高了定位精度。     

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。     

基于行波模态分解的特高压直流输电线路双端行波测距方法

基于晶闸管换流器的特高压直流输电系统(ultra-high voltage direct current based on line commutated converter, LCC-UHVDC)的故障定位算法对智能电网的安全稳定运行起着重要作用。针对长距离特高压直流输电系统故障测距方法精准度低、快速性差的问题,提出了一种基于变分模态分解法(variational mode decomposition, VMD)和Teager能量算子(Teager energy operator, TEO)的双端行波故障测距方法。首先,研究了LCC-UHVDC线路故障电压行波的传播特性。利用零模电压随线路传播衰减明显的特征,通过VMD算法提取采样点处零模电压行波的时频特性。针对VMD参数选择不当导致的模态混叠问题,利用K-L散度(Kullback-Leibler divergence)对提取的模态指标进行优化。然后采用TEO对分解后信号进行瞬时能量谱提取,精确标定波头到达时间,最后采用双端迭代测距法迭代求解故障距离。在PSCAD/EMTDC搭建±800 kV LCC-UHVDC仿真模型进行验证。结果表明,所提方法在不同故障位置、过渡电阻和故障类型下具有较强的鲁棒性。     

基于暂态电流相关系数的混合多端高压直流输电线路保护

混合多端高压直流输电系统结合了传统高压直流输电与柔性直流输电技术的优势,在降低经济成本的同时可实现大容量功率输送、故障穿越与抑制换相失败等功能,是未来电网发展的重要趋势之一.但是混合多端直流输电系统拓扑相对复杂,且全控型电力电子设备耐过流能力较弱,即故障后需保护装置快速可靠地识别故障区间.因此,提出一种基于暂态电流故障...     

基于行波固有频率的高压直流输电线路故障定位

提出了一种仅利用单端电压暂态量频谱信息进行直流输电线路精确故障定位的新方法。与传统的基于偏微分方程的行波分析方法不同,文中采用的基于行波固有频率主成分的测距方法不受行波波头识别等的限制,只需要故障后的一段暂态电压信息,通过对暂态电压信息的频谱分析,得到行波固有频率的主成分,然后结合故障线路边界条件计算出故障距离。在PSCAD/EMTDC中建立高压直流输电系统模型,在此基础上针对不同过渡电阻下的单极接地故障对该算法进行了不同运行方式下的仿真验证,结果表明该算法在高压直流输电线路上具有很好的适应性和较高的定位精度。     

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。     

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。     

柔性直流输电线路双端故障定位新方法

基于直流输电线路参数呈现明显的频变特性,提出了一种VSC-HVDC直流输电线路的故障定位方法。该方法利用两端电压、电流量分别计算沿线电压分布,并以电压分布在故障点处相等为判据进行故障定位。在频变参数模型基础上,利用相应的线路参数计算沿线任意点电压的时域值,并分析了数据窗长度对故障定位精度的影响。仿真结果表明,该方法可以实现全线范围内的快速准确的故障定位。     

计及谐波次自然频率和VMD的混合线路故障测距

基于行波自然频率的故障测距方法依赖于对主自然频率的准确提取,然而针对架空线-电缆的混合线路时,由于线路波阻抗差异且行波折返射较多,会产生混叠的自然频率频谱。为此,一方面需要有效消除频谱混叠,另一方面仅依靠单一的主自然频率进行测距,其提取结果不能得到保证。基于此,本文提出了一种考虑谐波次自然频率和使用VMD算法的混合线路测距新方法。该方法首先对行波信号进行EMD分解,利用Hurst指数筛选IMF作为VMD分解的模态参数,准确地分解了行波信号;然后引入MUSIC算法对VMD分解结果进行频谱分析,提取出故障信号主自然频率及其谐波次频率;最后利用其对应关系计算出故障距离。针对混合线路的EMTDC仿真分析,验证了该方法能够有效消除频谱混叠,并且提高了基于行波自然频率测距方法的可靠性。     

基于MMC的多端直流输电系统直流侧故障控制保护策略

基于模块化多电平换流器(MMC)的多端直流(MTDC)输电技术,兼具MMC技术和多端柔性直流输电技术的优势,具有广阔的应用前景。文中分析了MMC的拓扑结构和运行机理,设计了基于电压裕度的多点直流电压控制策略,并对控制器进行了设计。在此基础上,分析了直流侧单极接地故障、极间短路故障、断线故障对基于MMC的MTDC系统的影响,并进一步提出了相应的控制保护策略与保护时序。利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对以上几种直流侧故障及控制保护策略进行了仿真,结果表明所提出的控制保护策略能够实现系统故障后的快速恢复,有效提高多端系统的可靠性和可用率。     

输电线路分布式行波检测的故障定位方法

提出了一种基于输电线路分布式行波检测装置的故障定位方法。利用沿线分布安装的两套基于Ro-gowski线圈的行波检测装置,采集高频故障行波,运用相模变换和小波变换模极大值法检测线模行波波头,准确定位波头到达时间。各装置通过无线通信网络将波头到达时间回传主站,主站综合利用不同的波头时差信息,在线测量实时行波波速,可精确定位单条输电线路的故障。仿真结果表明,该方法具有较高的测距精度和可靠性。     

考虑线路长度变化的T型线路行波测距

针对现有的T型行波故障测距算法不能适应线路长度变化的问题,提出一种新的T型线路行波故障测距算法。该算法在T型线路故障测距方法的基础上,利用三端计算故障发生的绝对时刻或者波速的大小关系来判断故障是否发生在某一支路上,进而计算故障点的距离。考虑到线路长度变化的影响,给出了T节点附近故障时可能造成误判的距离范围。分支判别判据与测距表达式都充分用到了三端测量数据,并在一定程度上消除了弧垂和线路长度变化对其带来的误差。EMTP仿真结果表明,该方法正确,且克服了线路长度变化的影响。     

混合多端直流输电系统的损耗优化控制

为解决混合多端直流输电系统采用下垂控制时,不能在任意功率下运行在最优工作点的问题,提出了损耗优化控制策略。此控制策略分为两层:上层为优化控制,根据混合多端直流输电系统不同的注入功率计算下垂控制参数;底层为下垂控制,以实现对功率变化的快速调节。此控制策略在实现混合多端直流损耗最小的同时,也考虑了电网换相换流器逆变站最小熄弧角的限制,因而实现了混合多端直流输电系统的稳定与经济运行。为验证所提控制策略的有效性,建立了混合六端直流输电系统模型,首先根据提出的优化算法计算了此模型的稳态优化结果,然后在PSCAD/EMTDC中进行了仿真验证。在功率波动、通信故障情形下的仿真结果表明,所提损耗优化控制策略的降损效果与理论计算结果一致,并且满足系统约束,使混合多端直流输电系统不仅在送端功率变化时有良好的损耗优化效果,而且在通信故障时仍然能保持稳定运行。     

多端直流输电系统直流侧故障的控制保护策略

在多端直流输电系统中使用直流断路器有利于故障的快速切除,但目前直流断路器的制造工艺尚不成熟,难以在工程中推广应用。文中在直流输电系统直流侧采用常规交流断路器作为直流断路器的替代方案,提出了一种针对多端直流输电系统直流侧故障的控制保护策略。利用PSCAD/EMTDC软件建立了±800kV双极四端直流输电系统仿真模型,并进行了仿真。仿真结果表明,基于常规交流断路器的多端直流输电系统控制保护策略能够实现系统故障后的快速恢复,较好地满足功率输送要求,有效提高所连交流系统的稳定性。     

混接线路继电保护行波测距一体化装置研究

架空线和电缆组成的混接线路的线路参数不均匀,导致传统的故障测距方法和重合闸策略难以适用,基于此,研制出一种适用于混接线路的线路保护行波测距一体化装置,该装置可进行实时双端行波测距,并可根据测距结果进行自适应重合闸。提出故障区段判别依据、故障测距算法和自适应重合闸策略,并给出某实际3段混接线路的仿真波形回放测试结果。试验表明,一体化装置可正确识别故障所在区段,测距误差小于500 m,可以满足混接线路故障测距和自适应重合闸的需求。现场记录的混接线路故障波形验证了混接线路行波波形的复杂性和所提方法的正确性。     

输电线路故障行波网络定位新方法

提出了一种输电线路故障行波网络定位新方法,采用邻近点优化策略算法求取故障行波最短传输路径,利用最短路径长度与传输时间呈正比例的关系,在直角坐标平面上对电网中各变电站记录的行波波头到达时间及传输距离进行直线拟合,通过线性回归分析实现各变电站行波到达时间的信息融合处理,从而直接得到故障点的准确位置。仿真分析结果表明,该方法能有效减少故障行波信号到达各变电站准确时间的记录误差,并提高故障定位的可靠性和精度。     

混合多端直流输电系统故障线路识别方法

针对混合多端直流系统不同线路之间直接相连、无法依靠直流线路边界特性进行故障识别的问题,以乌东德三端混合直流示范工程为背景,研究了三端星型直流输电系统中汇流区的结构特点;并根据彼得逊法则和叠加定理得到了故障后汇流区两侧暂态电流行波的变化特征,发现电流行波经过汇流区后中低频段有大幅的衰减。因此,利用小波变换提取汇流区两侧故障电流行波的中低频段能量,并根据两侧小波能量的标准差构造故障识别判据,进而快速、可靠地识别故障线路。最后,基于仿真结果,验证了故障识别方法的正确性。     

直流输电线路行波测距的误差机理及改进策略

针对目前直流输电线路行波测距精确度较低的问题,对测距误差的产生机理和典型的直流行波测距原理进行分析,指出波头到达时间的标定和行波波速的选取是影响直流行波测距精确度的两个关键因素;通过行波测距的误差计算公式的推导,明确了波头到达时间的标定误差和行波波速选取误差对测距精度的影响规律。以天广直流线路工程为例,分别探讨了波头到达时间的标定和波速选取中存在的问题,并提出了相应的改进策略,仿真结果验证了分析结论和改进策略的有效性。