基于余弦相似度的风电场站送出线路纵联保护

以风电为代表的新能源场站发电原理与同步机不同,导致其故障特性与同步机有较大差异,使得基于工频量的传统保护性能下降,甚至出现误拒动现象。为了解决工频量保护面临的问题,通过分析各类风电场站故障暂态电流特性,获知了各类风电场站与同步机的暂态电流波形特征存在巨大差异。当送出线路区内故障时,两侧暂态电流波形差异巨大;当发生区外故障时,线路中流过穿越性电流,两侧暂态电流波形差异很小。该文利用这种波形差异提出一种基于余弦相似度的纵联保护原理。仿真结果表明所提保护原理能够可靠识别区内、外故障,具有耐受过渡电阻和噪声的能力,且在常规采样频率下性能良好,适用于现有的各类风电场站。现场数据验证了所提保护的有效性,容易实现工程应用。     

基于后向预测Prony算法的超高压输电线路暂态量保护方案

提出了一种基于故障后暂态电流信号的保护方案,利用运算法详细推导了分布参数下超高压输电线路各种故障类型时电流暂态信号的成分,分析结果表明故障后的暂态信号包含谐波形式的高频分量,其频率和相位特征能够可靠区分区内、外故障和各种故障类型.使用后向预测Prony算法作为提取暂态电流特征的工具,并对方程组的求解使用QR分解以缩短算...     

利用暂态电流的输电线路单端量保护新原理探讨

对超高压输电线路的暂态电流波形奇异点（突变点）处的奇异性进行了大量的分析,发现区内,外故障时的暂态电流波形在突变点的奇异性由于母线杂散电容、结合以及阻波器等的影响而有所不同,利用小波多尺度边缘分析来检测并放大这一区内,外波形奇异度的差异,并提出利用单端故障暂态电流构成具有绝对选择性的超高速保护新原理,ＥＭＴＰ仿真证明了该原理和方法的正确性。     

基于暂态电流波形相关性的新能源场站送出线路纵联保护

新能源电源通过变流器并网,其短路电流受控制策略影响而呈现幅值受限、频率为非工频、相角受控等特性,导致传统工频量保护动作性能下降、甚至出现误拒动。提出了一种适用于新能源场站送出线路的主保护原理,以保证新能源电力系统安全可靠运行。分析了同步发电机和各类新能源电源故障暂态电流波形特征,获知送出线路区内、外故障时两侧暂态电流波形相关性存在明显差异,进而提出了基于波形相关性的纵联保护新原理,利用相关系数度量波形相关性并构造了动作判据。仿真结果表明所提保护能够可靠、灵敏地识别送出线路区内、外各种类型短路故障,数据窗长仅为10ms,耐受过渡电阻和噪声的能力强,采用常规采样频率即可,容易推广应用。录波数据验证了所提保护有效性。     

基于故障暂态电流的无通信保护研究

对故障电流信号噪声的频谱特性进行仿真研究表明，窄频带的高频信号不易很好的表故障高频暂态分量的特征，利用多分辨分析和小分解快速算法对故障暂态电流进行分析，可以充分反映故障暂态电流不同频率成分的特点，以此构成的暂态电流保护递推新判据，可以准确区分区内，区外故障。EMTP仿真证明了新方案的有效性。     

利用暂态电流Hausdorff距离的谐振配电网故障选线方案

针对谐振接地配电网系统高阻单相接地故障时无法可靠准确进行故障选线的问题,提出一种利用暂态高频电流波形差异的故障选线方案。通过分析谐振接地系统单相接地故障时的零序电流特征,发现健全线路与故障线路的暂态电流5、7次分量的波形依旧存在明显差异。利用Hausdorff距离算法比较线路间的暂态电流主要高频分量的波形差异进行故障选线。对各线路的暂态电流分量进行归一化处理,构造了暂态电流分量Hausdorff距离参数的故障选线判据,并设计了故障选线的实现方案。利用Matlab仿真以及试验录波进行计算分析,验证了所提出选线方案的正确性和有效性,尤其是对于配电网高阻单相接地故障具有良好的适用性。     

基于暂态高频能量的多端直流系统故障检测方法

直流线路故障的快速隔离是电压源换流器型多端直流输电系统面临的一个重大挑战。首先提出了一种适用于电压源换流器型多端直流系统故障暂态电流计算的高频等效模型,以简化故障分析。分析表明,在故障初始瞬间,故障线路电流的高频成分远小于健全线路电流的高频成分。提出了一种利用单端暂态高频电流的故障检测方法,该方法对采样频率要求较低,具有良好的耐过渡电阻能力。数值暂态仿真验证了高频等效模型和保护方法的有效性。     

基于电流波形匹配的高压直流输电线路纵联保护

在分析直流线路两端特定频率电流波形特征的基础上,提出了一种新的直流输电线路纵联保护方案。对直流滤波器进行阻抗–频率特性分析,发现滤波器在特定频率点阻抗值接近于零,即滤波器对该频率电流具有良好的滤波效果,正常运行时直流线路两端特定频率电流几乎为零。故障时,由于系统阻抗特性改变,线路两端特定频率电流显著增加。通过对直流线路谐波等值网络进行分析,发现区内故障时,线路两端特定频率电流都由直流母线流向线路;整流侧区外故障时,直流线路整流端的特定频率电流由直流母线流向线路,而逆变端则由线路流向直流母线;逆变侧区外故障时,与整流侧区外故障情形相反。特定频率电流方向一致时波形匹配程度高,而当方向相反时,波形匹配程度低,利用该特征构成直流线路区内、外故障判据。针对现行直流线路电流差动保护的缺陷,提出了一种改进的直流线路后备保护方案。大量仿真结果表明,该保护方案原理简单,能可靠、准确识别直流线路区内、外故障,且具有较高的过渡电阻能力。     

基于信号复杂度的串补线路单端暂态保护

随着静态同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)的不断发展及应用,其构成和控制的复杂化对传统超高压输电线路保护提出了挑战,需对含SSSC的输电线路保护原理进行深入的研究。为此,运用串补输电线路的频域模型,分析了串补输电线路故障时故障电流的频率特征。分析结果表明,当串补线路区内、外发生故障时,保护安装处获得的频率分量的含量明显不同。对串补线路区内、外故障时的暂态高频信号频率成分的复杂度进行仿真分析,根据信号复杂度的变化特征,提出一种适应于串补线路的单端暂态量保护新方案。仿真结果表明,该方案性能不受故障类型、故障位置、过渡电阻、故障初始相角和串补度的影响,且具有良好的适应性和灵敏性。     

基于零序电流激励的谐振接地系统故障选线测后模拟方法

谐振接地系统单相接地故障零序电流暂态量显著,设计一个高通数字滤波器,提取出零序电流的高频暂态分量。依次假设各馈线为故障馈线,将假定的故障馈线零序电流的高频暂态分量作为激励信号,依据各馈线零序分布电容参数,运用测后模拟法定量地求解电路响应,即求取各馈线零序电流高频暂态分量的测后模拟波形。当假设为真时,各馈线零序电流高频暂态分量的实测波形和模拟波形相吻合,具有极强的相似性;而当假设为假时,实测波形和模拟波形差异较大。对各馈线零序电流高频暂态分量的实测波形和模拟波形在一定数据窗下进行相关分析,并求取各次假设情况下各馈线零序电流高频暂态分量的实测波形和模拟波形的平均相关系数,形成选线判据,实现选线。大量仿真表明,该方法选线准确、可靠。     

基于特征能量函数的故障暂态量时频特征分析

基于故障暂态分量的线路保护不受系统震荡、过渡电阻等因素的影响,可满足超高压系统对保护速动性的要求。由于线路边界效应,线路在发生区内、外故障时,保护安装处的电流互感器TA检测到的故障电流中高频电流分量的含量会有所不同,差异集中体现在100 k Hz左右。首先采用模量变换对三相故障电流进行解耦处理,紧接着采用Db4正交基小波对模分量进行离散小波变换,最后基于小波能量理论,构造了特征能量函数来检测这一差异,提取出线路发生区内、外故障时暂态分量的时频特征,为基于故障暂态分量的线路保护提供新判据。在PSCAD/EMTDC中搭建模型,结果表明,该算法能快速提取出线路故障时暂态分量的时频特征,并能正确反应出线路的区内、外故障,同时实现故障测距。     

基于Hilbert能量幅值信息和波形信息的特高压直流输电线路单端保护方法

直流输电系统具有强非线性,采用叠加原理和小波变换算法的直流输电线路行波保护存在适应性问题;仅利用行波暂态量幅值信息的直流输电线路行波保护在线路末端故障时存在保护拒动的问题.针对此问题,提出一种特高压直流输电线路单端保护方法.通过研究特高压直流输电线路两端物理边界特性,推导出Hilbert能量波形信息与电压行波的关系式,得出物理边界对Hilbert能量波形具有平滑作用.分析物理边界元件和直流输电线路频率特性,发现物理边界元件和直流输电线路对暂态高频分量具有衰减作用,据此利用Hilbert能量表征高频分量衰减情况.直流输电线路区内、外故障时,暂态电压5～7kHz高频带Hilbert瞬时能量幅值和波形形状差异明显,利用标准差综合描述高频带Hilbert能量幅值信息和波形信息,构造直流输电线路故障识别判据.利用正、负极标准差之比构造故障选极判据,实现故障极全线速动保护.仿真结果表明,该保护方法能可靠区分直流线路区内、外故障,实现故障选极,保护特高压直流线路全长.     

超高压输电线单端暂态量保护的新原理探讨

通过对输电线路故障暂态电流的理论分析 ,发现区内、外故障时暂态电流由于线路阻波器、结合设备以及杂散电容的影响有所不同 ,主要表现在两个方面 ,一是每个突变点 (行波到达时刻 )的波形变化的陡变不同 ,二是在一个时间段内包含的高频分量不同。利用小波变换提取和放大两者的差异可以构成输电线路的保护判据。仿真结果表明 ,利用小波变换提出的保护算法足以放大和提取这种差异而构成正确的保护判据。     

基于小波变换的串补输电线路故障选相研究

串补电容及其保护装置MOV的应用给常规的故障定位与选相方法带来了困难。然而,串补输电线路发生故障后以及故障期间MOV导通时将产生高频暂态电流行波,故障相和非故障相的暂态电流信号的大小及所含有的频率成分不同。本文采用小波分析方法,选择适当的小波函数与变换尺度对相电流进行小波变换,根据故障相和非故障相的暂态电流在此尺度上小波系数能量的差别,形成故障选相判据。大量的EMTP仿真结果证实了该方法的有效性。所提出的方法对串补超高压输电线路的故障定位与保护具有实际意义。     

考虑串补电容的超高压输电线路暂态保护判据研究

超高压输电线路发生故障时，线路上的串补电容及其保护回路都将在故障时产生附加的暂态分量，利用同一时间段内不同频率分量的衰减程度不同区分区内、区外故障或利用高频暂态量电流信号奇异点(突变点)的奇异性区分区内、区外故障的单端暂态量保护判据，并不适用于带有串联补偿电容的输电线路。给出了一种适用于带有串补电容的输电线路暂态保护新判据．并通过理论分析及算例仿真，证明了其可行性。     

基于小波变换的串补输电线路故障选相研究

串补电容及其保护装置MOV的应用给常规的故障定位与选相方法带来了困难.然而,串补输电线路发生故障后以及故障期间MOV导通时将产生高频暂态电流行波,故障相和非故障相的暂态电流信号的大小及所合有的频率成分不同.本文采用小波分析方法,选择适当的小波函数与变换尺度对相电流进行小波变换,根据故障相和非故障相的暂态电流在此尺度上小波系数能量的差别,形成故障选相判据.大量的EMTP仿真结果证实了该方法的有效性.所提出的方法对串补超高压输电线路的故障定位与保护具有实际意义.     

基于小波包谱能量的母线差动保护

母线区外故障时,TA可能发生饱和,电流采样波形发生严重畸变,饱和的TA不能提供电流来平衡其他TA提供的电流而出现差动电流,微机母线保护装置有可能不正确判断故障位置。基于差电流在TA饱和时的特点提出了一种新型母线差动保护。该方案应用小波包对故障暂态分量差电流和故障暂态分量和电流进行变换,根据暂态信号中的几个特定频段的谱能量的平方和来实现区内、外故障的判定。大量的仿真结果表明,在不同故障时刻该方案能够正确地区分故障区间,提高了母差保护的灵敏度和可靠性,具有很强的实用价值。     

基于FEEMD与TEO的贯通式AT同相牵引供电系统牵引网单端功率方向保护

根据牵引网线路边界对高频暂态量的衰减作用,提出一种基于快速总体平均经验模式分解（FEEMD）和Teager能量算子（TEO）的贯通式自耦变压器(AT)同相牵引供电系统牵引网单端功率方向保护方法。求采集到的电压电流信号故障发生时的瞬时功率,并对暂态功率进行Teager变换求得TEO波形突变点的极性来作为方向判据,判别是正向故障或反向故障;若为正向故障（区内或对侧区外）,再对故障暂态电流信号进行FEEMD分解,提取故障信号的固有模态函数1（IMF1）分量,再对IMF1分量进行TEO变换,求出高频暂态电流信号的TEO谱瞬时值,然后求取其绝对值并求和,进而判断故障位于区内还是对侧区外。最终通过PSCAD/EMTDC仿真软件搭建贯通式AT同相牵引供电系统模型,在不同故障条件下进行大量仿真提取数据,仿真结果证明本方案能够有效区分区内外故障,保护牵引网线路全长。     

基于后向预测Prony算法的超高压输电线路故障选相方案

基于分布参数的超高压输电线路故障暂态信号成分的分析表明,故障后高频暂态电流信号的幅值和频率特征能够可靠区分各种故障类型。据此提出了一种基于故障后高频暂态电流信号的故障选相方案。方案中后向预测Prony算法和QR分解技术的使用,使电流暂态信号中高频成分特征的提取更加准确、快速。大量ATP仿真分析结果表明,该故障选相方案能够快速、准确地识别各种故障类型,且不受过渡电阻、故障初相角和负荷电流等故障条件的影响。     

用于高压直流输电线路的新型横差保护方法

为提高双极直流输电线路单端保护的可靠性和速动性,提出了一种基于特定频率电流的横差保护方法。首先,基于直流滤波环节的阻抗特性,选取特定频率电流;然后利用直流线路故障谐波计算模型,分析了直流线路区内、外故障时,直流分流器处特定频率电流及其横差值的特征。分析研究发现,区内故障时,可能出现的特定频率电流横差值的最小值明显大于区外故障时的特定频率电流横差值;利用该特征构造了直流线路区内、外故障判据;此外,还发现单极线路故障时,故障极线路分流器处特定频率电流比非故障极的大,利用该特征提出了一种故障选极方法。由于该保护方法采用600 Hz的频率电流作为保护判据,因此理论上2 k Hz的采样频率即可满足保护需求;该保护采用特定频率电流横差值实现故障判别,克服了传统仅利用单端暂态谐波电流幅值的保护无法区分线路末端和区外故障的缺陷。仿真结果表明,该保护方案能可靠地区分区内、外故障,实现故障类型判别,且在一定的不对称运行方式下同样适用。