基于小波变换的高压直流输电线路暂态电压行波保护

详细研究了高压直流输电线路发生故障后暂态电压行波的能量分布特征,利用小波变换对暂态电压进行多尺度分析,并使用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对直流线路在区外和区内故障、故障性雷击和非故障性雷击等几种典型故障下,直流线路暂态电压在各个小波分解尺度下的能量分布进行了仿真计算.计算结果表明,当直流线路发生不同类型故障时,其暂态电压的低频与高频能量的比值有较大差异.根据这些特征,构成了一种新的高压直流线路行波保护判据.     

±800 kV特高压直流线路暂态保护

在对±800 kV特高压直流系统的线路故障、区外故障、雷击等暂态过程的暂态特征进行理论研究的基础上,利用小波变换对各种暂态电压进行了多尺度分析,分析结果表明,暂态电压故障分量的谱能量分布特点揭示了对应暂态过程的内在特征,利用这些特征构成暂态保护判据可以可靠地识别直流线路故障;通过PSCAD/EMTDC的大量仿真计算,验证该原理可靠性高、动作速度快,满足特高压直流线路保护快速、灵敏、可靠的要求.     

±800kV特高压直流线路暂态保护

在对±800kV特高压直流系统的线路故障、区外故障、雷击等暂态过程的暂态特征进行理论研究的基础上，利用小波变换对各种暂态电压进行了多尺度分析，分析结果表明，暂态电压故障分量的谱能量分布特点揭示了对应暂态过程的内在特征，利用这些特征构成暂态保护判据可以可靠地识别直流线路故障；通过PSCAD／EMTDC的大量仿真计算，验证该原理可靠性高、动作速度快，满足特高压直流线路保护快速、灵敏、可靠的要求。     

输电线行波测距中雷击与短路故障的识别

掌握超高压、高压输电线路上雷电冲击发生的位置和频次等信息,对输电线路的防雷保护及系统运行水平的提高具有重要的理论和现实意义,故而利用现有可检测与定位线路雷击的行波测距装置,提出了一种基于小波包能量谱和暂态行波特征分析的雷击与短路故障识别方法。通过对500kV输电线路的非故障性雷击、故障性雷击以及普通短路故障的仿真研究,提取出电流行波信号的特征和信号各频段的能量分布规律,结合这些特征和规律提出了对3种暂态过程进行识别和分类的具体算法。EMTDC仿真验证了该算法的正确性。     

高压直流输电线路防雷击干扰保护研究

针对高压直流输电系统需要快速区分区内外故障、雷击干扰时保护容易误动作、双极运行时故障极与健全极难以区分等问题,对其故障特征进行分析,提出了一套防雷击干扰的高压直流输电系统电压行波保护方案。首先,提出了基于小波变换的电压行波极性比较保护,解决了快速准确判断区内外故障的要求。另外,利用暂态电压在不同频带内的能量分布特性,可以准确区分出故障与雷击干扰,同时识别双极系统的故障极与健全极。通过Matlab/Simulink建模仿真,验证了该综合保护方案能够可靠动作,不受故障类型及位置的影响,受故障阻抗影响小,满足高压直流输电线路保护快速、灵敏、可靠的要求。     

±800kV特高压直流输电线路单端电气量暂态保护

高压直流(high voltage direct current,HVDC)输电线路两端的平波电抗器和直流滤波器构成现实的边界元件,对暂态电压高频分量呈带阻传变特性,来自直流线路区外的高频电压信号通过平波电抗器和直流滤波器后被衰减,其能量显著减小,不同频带的高频电压信号小波能量可应用小波变换求得。利用区内、外故障时于保护安装处获得的暂态电压小波能量的显著差异来构造直流输电线路区内、外故障判据;利用故障暂态电压小波变换模极大值,构造启动判据;利用正极和负极暂态电压分别与+800和-800kV的相关系数,构造雷击干扰识别判据;利用两极线极波,构造故障选极判据。给出了特高压直流(ultra high voltage direct current,UHVDC)输电线路单端电气量暂态保护方案。对该保护进行了大量仿真分析,计及了雷击干扰、边界上避雷器动作、不同过渡电阻、换相失败故障等因素的影响。仿真结果表明,该保护具有绝对选择性,能可靠有效地保护直流线路全长。     

线路雷击事故与短路故障的识别方法

准确识别雷电冲击发生在输电线路上的位置和频次,对线路防雷保护具有重要的意义 .在现有行波测距装置的基础上,提出线路受雷击和出现短路故障的识别新方法.对非故障性雷击、故障性雷击以及短路故障进行了仿真,发现了不同故障类型下暂态电流在各频段能量分布存的差异和行波的折反射规律,在此基础上提出了线路雷击与短路故障识别算法.用通用的电磁暂态仿真程序EMTDC进行的仿真证明了该放法的正确性.     

特高压直流输电线路雷击暂态过程与行波保护响应特性分析

针对实际工程中特高压直流输电线路雷击事件,采用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC实现雷击特高压线路的小步长仿真,解决了目前仿真方法未能与保护分析工作相适应的问题。主要分析了发生非故障性绕击、故障性绕击以及反击时保护安装处电压、电流的暂态过程,描述各电气暂态量在雷击极与非雷击极的主要特征及区别。结合实际行波保护模型的动作情况,对比非故障性绕击、故障性绕击以及反击下d U/dt判据、DU判据、DI判据在雷击极与非雷击极的响应结果,梳理雷击特高压直流输电线路行波保护判据的响应特性,指出在故障性绕击、反击场景下非雷击极行波保护误动情况是由于线路耦合导致在雷电流波头上升阶段出现非雷击极保护的DU、DI判据满足整定值造成的。最后给出了提高特高压直流系统行波保护雷击可靠性的优化思路。     

基于行波调谐能量的高压直流线路纵联保护EI北大核心CSCD

为提高直流线路后备保护动作性能,提出一种基于行波调谐能量的高压直流线路纵联保护。利用S变换提取直流滤波器调谐频率下的故障电压、电流分量,计算前行波与反行波,分析证明调谐频率下的前、反行波在线路边界处满足全反射的关系。区内故障时,线路两端的前、反行波暂态调谐能量比值均接近于1;区外故障时,远离故障的一侧前、反行波暂态调谐能量接近1,而另一侧的比值非常大。区内、外故障时线路两端暂态调谐能量比值差异明显,可用来识别线路故障。该方法原理简单,门槛值便于整定,对通信的要求较低,适合作为高压直流线路的后备保护。PSCAD/EMTDC仿真结果证明,该保护在不同故障位置、故障类型的条件下均能准确判别区内、外故障,并具有良好的耐受高阻故障能力。     

基于行波调谐能量的高压直流线路纵联保护

为提高直流线路后备保护动作性能,提出一种基于行波调谐能量的高压直流线路纵联保护。利用S变换提取直流滤波器调谐频率下的故障电压、电流分量,计算前行波与反行波,分析证明调谐频率下的前、反行波在线路边界处满足全反射的关系。区内故障时,线路两端的前、反行波暂态调谐能量比值均接近于1;区外故障时,远离故障的一侧前、反行波暂态调谐能量接近1,而另一侧的比值非常大。区内、外故障时线路两端暂态调谐能量比值差异明显,可用来识别线路故障。该方法原理简单,门槛值便于整定,对通信的要求较低,适合作为高压直流线路的后备保护。PSCAD/EMTDC仿真结果证明,该保护在不同故障位置、故障类型的条件下均能准确判别区内、外故障,并具有良好的耐受高阻故障能力。     

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。     

±800 kV直流输电线路雷击电磁暂态分析与故障识别

雷击±800 kV直流输电线路时,在未造成故障的情况下,其电压行波围绕原直流量上下交替变化,电压行波在多次折反射后,由于色散最终将衰减为零。因双极直流线路间存在电磁耦合,雷击线路时的电压行波在雷击后起始的一段时间内变化一致;在雷击造成故障或线路非雷击短路的情况下,相当于故障点突然叠加故障激励源,其电压行波被突然截断,此后的变化过程类似于直流激励合闸电路的动态过程。在雷击线路故障后起始的一段时间内,故障极电压迅速衰减,而健全极电压则上升。据此构成故障选极判据。在雷击造成故障或线路短路情况下,初始电压行波对应的小波变换模极大值的特征为极性相反、数值相等。据此特征构造故障行波的识别方法。2个判据相结合以期提高可靠性。该方法的物理概念清晰,大量的EMTP暂态仿真表明,方法可靠且有效。     

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。     

基于信号复杂度衰减的特高压直流输电线路雷电暂态识别方法

特高压直流输电线路雷击引起的暂态信号高频分量是行波保护和暂态保护误动的主要因素之一。发生线路雷击故障和普通接地短路故障时,电压信号的幅值因故障电流入地通路的存在快速衰减,信号复杂度低。雷击未故障时,不存在故障电流入地通路,信号衰减慢,复杂度高。基于小波变换分析电压信号频率分量的衰减,采用突变时刻前、后两个数据窗内小波奇异熵的比值表征信号复杂度的变化。再结合电压信号高频分量的含量分析,实现雷电暂态信号的识别,并通过能量相对熵实现故障极的选择。在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,结果表明,该方案能很好地进行暂态信号的识别,受故障距离、过渡电阻等因素的影响小。     

基于能量比值分析的直流输电线路故障判别

针对高压直流输电线路跨域广,遭受雷击概率较高,易引起输电线路故障的问题,提出了一种基于能量比值分析的故障识别方法。在考虑发生雷击故障或接地故障时,引起输电线路暂态能量发生改变,且雷击时的故障能量与接地故障时的故障能量不同的特征,通过从能量的角度出发,提出了利用S变换将输电线路各频带的能量进行分离,提取出特定频带的能量进行比值分析。基于EMTP/PSCAD搭建220 kV高压直流输电线路模型,仿真结果表明其方案可以很好地识别雷击故障和接地短路故障。     

±800 kV特高压直流输电线路雷击暂态识别

特高压直流输电线路受到雷击未故障时,极线上电压行波围绕直流分量上下交替变化,与轴线电压相关度趋近于1。此特征可作为识别雷击干扰的判据。雷击故障时,雷电波中有大量高频分量,绝缘闪络后,迅速衰减;接地故障时,短路电压行波由附加电源产生,高频分量少。雷击故障最终呈现接地故障特征,经小波变换后,中低频分量与接地故障相近,故雷击故障高频能量与中低频能量比值较接地故障时大。据此特征可用来识别雷击故障和接地短路故障。利用云广±800 kV直流输电模型,采用5 ms时窗,进行了大量的EMTP暂态仿真,验证了该方法的有效性。     

基于小波能量矩的输电线路暂态信号分类识别方法

信号能量的时频分布可以反映不同信号的本质区别,小波能量矩既可以反映信号能量在频域上的分布,也可以间接体现能量在时域上的分布。文章将基于小波能量矩的信号特征提取方法用于区分输电线路的故障暂态信号与非故障暂态信号。首先基于500 kV输电线路仿真模型得到电容投切、三相断路器操作、单相接地短路、一次电弧故障、非故障性雷击和故障性雷击6种类型的暂态信号;然后利用小波变换提取这些信号各频带的能量矩,得到能量矩统计图并对各暂态信号小波能量矩的分布特点进行分析,在此基础上提出了暂态信号分类识别判据。基于小波能量矩方法提取的暂态信号特征较明显,分类识别简便,仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

基于真双极的MTDC电网直流线路快速保护

多端柔性直流电网(multi-terminal flexible direct current,MTDC)的网状结构和故障特性对直流线路保护的动作性能提出更高的要求,对此提出一种基于单端量的直流线路电压行波保护方案。首先,针对基于MMC的MTDC电网直流侧发生的不同故障或干扰情形,理论分析故障电压反行波在线路上的传播特征差异。其次,利用小波变换提取高频电压反行波构建区内外故障识别判据;对于单极接地故障,提出故障极的识别判据;另外,针对架空线路遭受雷击后对行波保护的影响,构建雷击干扰识别判据。最后建立张北四端MTDC电网仿真模型,仿真结果验证所提保护方案的有效性。     

直流断路器结合暂态行波的HVDC输电线路故障保护算法

针对传统交流系统保护难以适用于目前的多端高压直流输电线路问题,提出直流断路器结合暂态行波的多端高压直流输电线路直流故障保护算法.首先,通过小波变化提取故障时刻高频暂态电压分量,并基于区内、区外故障小波能量值的故障识别方法,提出设计含混合式直流断路器多次重合闸判定方法的直流故障保护算法.最后,在MATLAB/Simuli...     

直流接地极线路故障暂态行波传播特性分析

高压直流输电系统接地极线路由于铺设的特殊性与复杂性,较易出现故障。介绍了接地极线路故障初始行波的产生机理,对接地极线路发生单线接地、两线短路和两线短路接地3种故障时的故障初始行波模量及其在直流中性母线端和接地极处的传播特性进行了详细的分析。以PSCAD/EMTDC为电磁暂态仿真分析平台,建立高压直流输电系统模型,通过高压直流输电系统单极大地回线模式下的接地极线路故障进行了仿真验证,仿真结果表明了分析的正确性。接地极线路故障暂态行波的传播特性分析为利用暂态行波实现接地极线路故障测距奠定理论基础。