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。     

基于参数优化VMD和TET的柔直线路单端故障测距方法

单端行波故障测距方法在考虑频变波速影响时需要提取故障行波时频域特征,但现有方法存在时频分辨率较低、波头识别困难和波速计算不准确的问题。为此,提出一种基于参数优化变分模态分解(variationalmode decomposition, VMD)和瞬态提取变换(transient extraction transform, TET)的单端故障定位方法。首先,利用麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)优化VMD参数,提取含有故障特征的高频模态分量。然后,对该模态分量进行瞬态提取变换,通过去除短时傅里叶变换中模糊的时频能量,保留与信号瞬态特征密切相关的时频信息,得到故障行波时频域全波形。最后,在故障行波全波形中提取主频分量并标定初始波头与第二反射波头,通过计算主频分量下的波速度,结合行波定位方法实现单端故障测距。在PSCAD/EMTDC中搭建四端柔性直流电网的仿真结果表明,所提算法对过渡电阻和噪声具有较强的耐受性,即使在较低采样率下也能实现准确的故障定位。     

配电网混合线路单端行波测距法

提出利用线路故障产生的暂态行波实现配电架空线与电缆混合线路单端测距的方法。该方法分2步确定故障点:首先根据故障行波的传播特性,提出新的判据以确定故障区段,此判据根据特征波的逻辑运算结果确定故障区段;然后在定段的基础上再实现准确定位。     

一种新型超高压输电线路单端故障融合定位系统的设计

对系统出现的各种故障进行了深入分析。对于一般性故障,采用单端故障电流行波进行测距。对于系统发生故障时是在电压过零点或当初始电压的相位角在10°以下时,或者接于母线节点上的回路数少于三相,那么这时采集的行波信号很微弱,采用捕捉电流行波波头的方法很难判别故障地点。为此,文章创新地提出采用“主动行波法”(作为故障电流定位的补充),即用自己设计的装置向线路发射“特制”高频波,通过捕捉高频波反射的回波来判定故障发生的准确位置,从而使电力系统故障定位不受发生时刻和故障类型的限制。同时,开发了基于FPGA和SDARAM的100MHz的高速数据采集系统,解决了近区故障难以识别的问题。     

线缆混合输电线路故障组合行波测距方法及影响因素研究

电缆-架空线混合输电线路的故障暂态行波具有复杂多变的传播特性。通过理论分析和仿真验证,深入研究电缆-架空线混合线路故障暂态行波的产生机理及传播特性。并基于此阐明混合线路的单双端组合行波测距原理,详细探究了过渡电阻、故障初始相角、故障类型、故障距离对混合输电线路故障电压行波、电流行波的传播特性及组合行波测距精度的影响。同时计算分析了电缆金属屏蔽层单端接地线上的故障电流随故障距离的变化关系。过渡电阻、故障初始相角、故障类型对220 kV电缆-架空线混合线路的故障电压行波、电流行波幅值有显著影响,但对行波的第一个波头到达线路两端所需时间无影响。不同故障位置下,混合线路故障行波的幅值及第一个波头到达两端所需时间不同。电缆金属屏蔽层采用单端接地方式时,电流行波幅值随电缆故障距离增大呈非线性单调递减的特性。     

基于横联线电流比原理的全并联AT牵引网故障测距装置

全并联AT(Auto-transformer)供电牵引网发生故障后,能够快速准确判断出故障类型,标定故障点位置对确保电气化铁路安全可靠运行是至关重要的.通过分析全并联AT(Auto-transformer)供电牵引网各种故障线路满足的电量方程,得到故障测距用横联线电流比原理.以典型的全并联AT供电方案为例,详细讨论了由工程实际中能测量到的电气量计算出测距公式中所需物理量的方法,提出了装置起动及数据同步原理,给出了故障测距的系统实现方案,基本上解决了各种故障类型的判断,故障点标定问题.     

基于波前陡度的输电线路单端行波故障测距

输电线路单端行波故障测距方法中故障点反射波头识别困难.故障初始行波的波前陡度与故障距离相关,文中分析了波前陡度与故障距离的关系,提出了波前陡度与小波波头识别相结合的单端行波定位方法.方法首先对线路故障后记录的单端行波波形求取小波变换模极大值,获取初始波头及各反射波头起始点,再通过首波头波前陡度计算初步故障距离,筛选最接近该距离的小波模极大值以确定故障点反射波头并进行精确测距.算例结果证明了该方法的有效性.     

配电网络单相故障馈线的S变换检测新方法

配电网络单相接地故障行波频率分布在几十~几百kHz范围,应用S变换检测故障行波几十kHz的高频暂态量来实现配网故障选线。故障配网母线零模电压的S变换幅值矩阵最高频率行中幅值最大的分量所对应的时刻即为母线零模电压的突变时刻,借此标定故障电压行波首波头到达母线的时刻,并记为故障初瞬。以故障初瞬保护安装处TA检测的故障线路电流行波与健全线路的电流行波的相位相反为依据,对故障零模电流进行S变换,故障线路与健全线路零模电流S变换辐角矩阵的最高频率行的辐角在故障初瞬相差180°,借此检出故障线路。该方法从行波中相对低的高频暂态量的层面检测行波信号相位特性,降低了对行波高速采集和处理速度的要求,耐受高阻接地和抗噪能力强。大量数字仿真试验表明,选线结果准确、可靠。     

基于行波折反射特征的单相接地故障区段定位方法

配电网单相接地故障的单端行波定位方法主要通过检测线模和零模初始波头的到达时刻而实现,但存在零模波速不稳定的问题。提出一种新型的基于行波折反射特征的故障区段定位方法,利用故障行波在线路故障点、分支点和线路末端折反射的规律,由测量点测得故障线模行波,经希尔伯特黄变换(HHT)标定初始波和各反射波到达时刻;由线模波速计算各反射波与初始波的路程差,结合配电网拓扑,确定行波可能的传播路径,进而判断故障区段。PSCAD仿真验证了该方法的有效性。     

基于故障距离区间的混联线路单端行波测距

架空线–电缆混联输电线路发生故障时,单端故障行波难以辨识,无法直接用以定位故障点。为提升单端量测距的实用性,提出一种基于故障距离区间的混联输电线路单端行波故障测距方法。首先,利用基于单端工频量的逐段推演故障区段法,初步划定故障距离区间,并通过在线估算对端等值阻抗以确保所划定的区间的正确性;然后,分析划定的区间内的行波传播规律,构建故障点精确定位方法,针对区段连接点邻域内故障的特殊场景,提出连接点故障识别判据和故障区段判据;最后,通过剔除待辨识波头所在区间内的干扰波确保算法精度和可靠性。仿真结果表明,该方法测距精度高,不存在区段连接点邻域测距死区,通用于多段混联输电线路,具备较高的实用价值。     

半波长输电线路行波传播特性及故障测距

为了研究行波测距在半波长输电线路上的适用性,首先基于行波幅值衰减特征和折反射规律,估计适用单端测距的临界故障距离。其次,分析不同故障状况下行波畸变对传统测距方法的影响,据此提出适应半波长线路故障定位的新方案。该方案在线路中间布置额外测点,利用该测点行波极性判断故障区段,选择在故障区段内采用单端或双端法进行精确测距。利用PSCAD/EMTDC搭建半波长输电线路模型,进行不同情况下的故障仿真,结果表明:单端行波测距可以适用的临界故障距离约为100~240 km;此外,所提方案能消除测距死区,有效提升测距精度,基本不受故障条件、调谐网络和负载状况影响,具有较高可靠性。     

基于FEEMD-NTEO的风电场送出线路故障定位

针对集合经验模态分解(EEMD)用于双馈风电场送出线路行波故障定位中行波检测精度不高,存在模态混叠、抗噪能力弱及故障定位实时性不好等问题,提出了一种基于快速集合经验模态分解(FEEMD)与改进Teager能量算子(NTEO)结合的行波故障定位方法。该方法利用FEEMD对故障电流行波信号进行分解,分解为平稳的固有模态分量和残差分量,消除噪声成分,保留信号的完整性;然后采用NTEO算法对分解的高频信号再次去噪,增强故障行波突变特征,精确标定行波波头。仿真结果表明,所提方法能够快速将故障行波波头精确标定,且去噪效果好,与FEEMD-TEO、EEMD-NTEO行波检测方法相比,提高了故障定位的精度和速度。     

LCC-VSC混合直流输电线路的组合型单端故障定位方法

电网换相换流器—电压源换流器(LCC-VSC)混合直流输电线路中的故障行波传播特性有别于常规直流和柔性直流的输电线路。文中针对混合直流输电线路分析了行波折反射过程及两端边界反射角的频变特性,确定了单端法故障定位装置的合理安装侧,提出了一种组合型单端故障定位新原理。首先,利用定位精度略低的固有频率法进行故障位置初测,以此粗略计算故障点第1次反射波的大致到达时刻。然后,再利用故障点反射波与对端母线反射波的波到达时刻的对称性质在行波传播时序图中匹配找到这2种反射波的精准波到达时刻。最后,根据初始行波、故障点第1次反射波和对端母线第1次反射波到达时刻实现故障定位。仿真实验表明,固有频率法的引入有效避免了由于无法准确区分故障点第1次反射波与对端母线第1次反射波所带来的定位误差,所提方法在LCC-VSC混合直流输电系统中能实现较准确的故障定位。     

基于CEEMD和NTEO的故障行波定位方法

针对传统行波检测方法中定位不准确、计算量大等问题,提出了一种基于补充总体平均模态分解(complementary ensemble empirical mode decomposition,?CEEMD)和改进型Teager能量算子(novel Teager energy operator, NTEO)的行波定位方法。该方法采用CEEMD算法来分解故障行波信号,滤除故障信号中的低频分量。然后采用NTEO能量算子对分解后的信号进行差分运算,增强行波波头的突变特征,实现故障行波波头的精确标定。仿真结果表明,所提方法能够精准地标定故障行波波头,并且有良好的去噪能力。与传统方法相比具有更好的检测效果和更小的定位误差,可以有效地提高配电网行波定位的精确性。     

结合决策系数和ESMD-TEO的集电线路故障定位方法

为降低海上风电场结构复杂、故障行波信号微弱等因素对集电线路故障定位的影响,提出一种基于决策系数与极点对称模态分解-Teager能量算子ESMD-TEO(extreme-point symmetric mode decomposition-Teager ener?gy operator)的集电多分支线路故障定位方法.分析...     

贯通式同相AT牵引供电系统牵引网边界频率特性研究

分析贯通式同相自耦变压器(AT)牵引供电系统及由牵引变电所出口处电容和区外一段接触线构成的牵引网边界频域特性,分析牵引网及边界对高频暂态信号的衰减作用及故障位置对保护安装处检测到的高频暂态信号的影响.研究结果表明,在现行贯通式同相AT牵引供电系统中,牵引网对高频暂态量的衰减作用小于边界对其的衰减作用;保护安装点检测到的高频暂态量与故障发生的位置密切相关.建立仿真模型对贯通式同相AT牵引供电系统牵引网及边界的对高频暂态量的衰减作用进行验证,仿真结果验证了研究结果的正确性.     

基于小波变换的煤矿电缆行波故障测距的研究

矿井配电网是单端供电系统,其中性点不接地或通过消弧线圈接地,当出现单相接地故障时,由于故障电流微弱,故障点位置很难查找。为解决这个问题,采用行波测距法通过检测故障点初始行波和故障点二次反射波分别到达母线检测点的时间来进行故障测距,该算法极大的提高了测距的可靠性。仿真结果证实了该方法的有效性和可行性。     

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。