基于电压行波陡度的柔性直流送出线路快速保护方案

柔性直流技术在灵活解决高比例新能源消纳的问题上具有革命性意义。针对传统线路保护已不能可靠适应柔性直流送出系统高比例电力电子设备脆弱性、故障信息提取难等问题,文中提出一种基于电压行波陡度的柔性直流送出线路快速保护方案。通过分析直流线路故障暂态特性,利用限流电抗器两侧故障电压行波陡度与极性的不同,增加了有效暂态信息量提取范围,实现区内外故障识别;利用故障极与健全极的电压行波变化程度存在明显差异,判别故障类型;同时考虑了雷击干扰并利用其初始变化特性提出了快速识别方法。最后通过仿真验证了该保护方案在各种影响因素下的性能,可以快速可靠地识别故障,具有良好的灵敏性和抗干扰能力。     

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。     

利用行波电压分布特征的柔性直流输电线路单端故障定位

提出了一种基于分布参数模型的柔性直流输电线路单端故障定位原理。由于柔性直流输电线路两端并联有大电容,直流线路发生单极接地故障后,1模故障分量网络中的电压行波具有以下2个特点:在两端直流母线处全反射,故障点处主要为折射;反射改变极性,折射不改变极性。据此可以在1模故障分量网络中计算本端第1次电压反射波及其前行路径上的电压分布,找出该电压分布的最强正跳变点,该点到对端的距离即为故障距离。该方法的故障定位精度高,理论上不受过渡电阻的影响,无需人工识别行波波头,易于实现故障定位的自动化,仿真结果表明该方法具有全线的适用性。     

一种基于暂态量的柔性直流系统保护及雷击识别方法

暂态量保护伴随着柔直技术的发展迎来了国内外研究的热潮,当前保护动作速度的研究进展已趋近于极限。而保护识别速度的提高必然伴随着可靠性的降低,所以,如何在保证速动性要求下提高保护的可靠性是重中之重。远距离输电工程中雷击发生较为频繁,在不引起闪络的情况下,其作为一种干扰源是不容忽略的。基于此原因,利用希尔伯特黄变换设计了一种高频保护方案,同时利用雷电波波形特征提出了一种雷击干扰识别方法。之后,将雷击判据与保护判据相结合,以弥补暂态量保护的不足,提高其可靠性。最后,在PSCAD仿真平台中搭建张北四端柔直系统以及雷电流模型完成保护方法的验证。经验证,所设计保护方法可以准确识别故障极和区内外故障,且不会因雷击干扰而误动,同时保护具备较高的耐过渡电阻能力。     

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。     

利用行波波形改进编辑距离的柔性直流输电线路后备保护方案

针对行波主保护在低信噪比、高过渡电阻情况下保护方案失效的问题,该文提出一种利用小波阈值降噪和改进编辑距离算法的直流输电线路后备保护方案。根据噪声信号与故障信号小波系数差异较大的特性,采用小波降噪方法对故障行波信号进行降噪预处理。区外故障时线路两侧行波波形相似度较高,区内故障时相似度较低。根据此特性,提出一种改进的编辑距离算法,克服数据不同步和异常值的影响,实现线路两侧故障行波波形相似度的精确计算,建立故障识别判据。仿真实验结果表明,该算法能够准确地识别区内外故障,相较于原始的编辑距离算法和不同双端保护方案,具有更强的抗噪声干扰和耐受过渡电阻能力。     

基于故障行波差异性的柔性直流输电线路纵联保护

柔性直流输电对解决大规模新能源的消纳问题具有重要意义,其中行波保护是保障系统安全的关键。然而采用行波幅值比较判据区内外故障的保护对故障前、反行波幅值关系分析并不严谨,行波反射关系式仅在复频域下成立,若将此关系推广到时域中可能影响保护的动作性能,给系统安全埋下隐患。针对这一问题,该文首先从理论上分析行波幅值比较式方向纵联保护的不足,并从区内故障验证出保护失效的边界。为具体揭示故障前、反行波的差异性,该文定量分析电压反行波与电流行波在一定时间内的极性,进而提出一种采用多点均值的电压行波方向识别判据并构成纵联保护。大量仿真结果表明,所提保护能够快速、可靠地识别线路区内外故障,具有较强的耐受过渡电阻能力与抗干扰能力。     

与波速无关的柔性直流输电线路单端行波故障测距算法

基于行波测距原理,提出一种不受波速影响的柔性直流输电线路单端故障测距算法。由于柔性直流输电线路两侧并联大电容,行波在母线处发生全反射。通过对波头的跳变强度和极性,以及在时间轴上的位置关系等3个方面进行分析,为初始反行波和初始前行波首次到达母线测点的时间、以及初始反行波经故障点反射后第二次到达测点的时间的识别和标定提出一套可靠依据,进而推导出一种测距算法。PSACD仿真结果表明,该算法原理正确,具有较高的测距精度。     

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。     

基于限流电抗器电压积分凹凸性的柔性直流输电线路单端量保护方案

现有柔性直流输电线路保护无法同时耐受高阻和噪声干扰,会出现区内高阻故障拒动以及区外金属性故障误动。针对这些问题,提出了一种基于限流电抗器电压积分凹凸性的柔性直流输电单端量保护方案。该方法利用了与过渡电阻无关的波形特征提取差异,具有较强的耐受过渡电阻能力;采用积分法构成判据,具有较强的抗噪声干扰能力,可靠性高。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,所提方案能快速、可靠地完成故障判别,同时具有较强的耐受过渡电阻能力以及抗干扰能力。     

基于模量行波差异的柔性直流输电线路单端量保护方法

在柔性直流输电中,基于波形特征的行波保护在近端或对近端故障时易受后续行波影响,保护范围存在死区;且发生区外非金属性故障时故障处电压并非阶跃波,若以故障处电压为阶跃波开展原理研究,则也会影响保护的动作性能。针对以上问题,首先解析发生区内、外故障时故障处电压波形差异的原因,然后分析线模与零模电流之间的差异性,进一步得到反映区内、外故障的模量行波差异通项。为避免区外非金属性故障的影响,在此基础上利用不对称故障下行波的折反射特征,提出模量行波差异与折反射特征相配合的单端量保护方法。PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,所提保护方法能有效解决近端故障下保护拒动的问题且具有较强的耐受过渡电阻能力和抗噪声干扰能力,此外还避免了区外非金属故障的影响。     

基于电流行波突变特性的多端柔性直流线路纵联保护

在柔性直流输电线路中,广泛应用行波保护作为主保护。但行波保护作为单端量保护,耐受过渡电阻能力有限。因此,针对高阻接地故障使得柔性直流输电线路主保护故障识别灵敏度降低问题,提出了一种基于电流行波突变特性的快速纵联保护方法。首先,通过分析线模电流行波在线路上的传播过程,推导出区内外故障时线路两端线模电流行波突变特征。然后,利用最小二乘法对线模电流行波拟合构造保护主判据,并结合启动判据、选极判据构成纵联保护方法。最后,在PSCAD/EMTDC平台搭建四端柔性直流电网模型进行仿真验证。仿真结果表明,所提出的保护方法能快速可靠识别区内外故障,能耐受300 过渡电阻和30 dB高斯白噪声,并且对采样频率和通信要求低。     

一种新型的输电线路双端行波故障定位方法

针对行波故障测距技术中行波检测准确性和行波波速对测距精度的影响,提出一种新的双端行波故障定位方法。首先,介绍了变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)和 Teager能量算子(Teager Energy Operator,TEO)的特点,并将VMD与TEO相结合应用于故障行波波头的检测。其次,在双端行波故障测距原理的基础上,根据故障行波的传播路径,推导出一种不受行波波速和线路实际长度变化影响的行波故障测距新算法。该算法不需要检测行波反射波的波头,测距原理简单。最后,通过EMTDC仿真验证方法的正确性和准确性。大量的仿真结果表明该方法行波波头检测效果较好,测距准确度较高。     

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MMC的柔性直流输电线路双极性故障检测方法研究

为快速、准确地识别模块化多电平多端柔性直流输电线路中的直流侧故障,提出了一种基于时间特性的模块化多电平多端柔性直流输电线路双极性故障检测方法。对双极性故障情况下的行波以及换流器电压波动进行分析,通过故障线与非故障线之间第一电压行波特性的差异进行快速故障检测。通过仿真验证了双极故障检测方法的合理性。结果表明,该方法不受过渡电阻的影响,故障距离对其影响也非常小,可以对双极性故障进行快速检测。     

输电线路行波仿真方法及行波试验技术

围绕输电线路行波测距装置性能试验方法问题,分析影响测距装置感受行波的因素,提出行波传播全过程仿真概念,给出用两端口网络描述电流互感器行波传变特性的方法,实现了包括输电线路故障、电流互感器传变、二次电缆传播、二次负荷模拟的行波传播全过程仿真,仿真获得的行渡波形与现场记录行波波形相似.针对工程应用完成行波传播全过程仿真,利...     

基于零模行波波速量化的高压输电线路双端故障定位方法

结合行波零模分量传播的依频特性和衰减特性,提出基于零模行波波速量化的高压输电线路双端故障定位方法。利用最小二乘法拟合零模行波波速与故障零模行波到达首末端的传输时间差之间的关系。基于故障发生后实际测量行波信号的传输时间差,获取对应首末端的零模行波实际波速代入改进的双端行波测距方程实现故障定位。在PSCAD/EMTDC中搭建500 kV高压输电线路依频特性模型对所提方法进行仿真验证,结果表明该方法基本不受故障位置和故障电阻的影响,具有较高的故障定位精度。     

基于拟合电流斜率特性的柔性直流配电线路纵联保护方法

光伏、风电等低碳清洁可再生能源和多样化负荷的接入促使直流配电网成为新的研究方向.为提高其供电可靠性,需对配电网系统进行故障特征分析.针对直流故障线路与换流器直流侧电容构成放电回路的前期阶段,提出一种适用于柔性直流配电线路的纵联保护新方法.该方法基于最小二乘法,并以故障电流采样数据拟合曲线斜率的方式,识别故障后直流线路两...