基于GWO-TCN网络的HVDC输电线路故障诊断

现有高压直流(HVDC)故障检测方法灵敏度低,难以识别高阻接地故障,提出了一种基于改进灰狼算法(GWO)优化时间卷积神经网络(TCN)的HVDC传输系统故障检测方法,整流侧检测装置采集的故障电流信号直接用作TCN的输入数据,克服了故障信号处理的繁琐过程.利用Simulink仿真软件建立±500 kV高压直流输电线路模型,对不同故障区域和故障类型进行仿真实验,使用基于LSTM模型,BiLSTM模型和CNN模型3种模型的故障检测方法进行比较.测试结果表明,GWO-TCN网络能够可靠、准确地在过渡电阻高达800 Ω时进行HVDC输电线路故障选极和选区.     

基于Teager能量算子和1D-CNN的HVDC输电线路故障识别方法

针对HVDC输电线路故障识别率低,远端高阻故障识别困难等问题,提出基于Teager能量算子和1D-CNN的HVDC输电线路故障识别方法。该方法利用保护安装处测得的线模分量Teager能量算子和输电线路两侧正负极电流突变量能量比值组成特征向量,利用1D-CNN对特征向量集进行训练和测试,同时实现区内外故障判和故障极选择。仿真实验表明该方法能在不同故障距离和不同过渡电阻情况下有效实现区内外故障识别和故障极选择,采样率能满足现有实际工程需要,具有较强的耐受过渡电阻能力。     

基于小波变换的HVDC输电系统故障诊断研究

利用PSCAD/EMTDC工具,搭建了完整的高压直流输电系统的电磁暂态模型,对直流输电系统的各种典型故障进行仿真。经小波变换后,提取了多种典型故障信息特征波形。分析了直流线路保护区内与区外故障的暂态电流信号极性和过渡电阻等因素对电流暂态信号极性识别的影响。研究了在双极系统中,故障时两极之间电压耦合关系状态下,由电压变化量来判定故障极。由此提出了一种基于暂态信息的直流输电线路保护判据。仿真结果表明,该保护判据能准确识别故障位置,具有较高的耐过渡电阻能力,并且对通信通道的可靠性要求较低。     

双极HVDC输电线路行波故障定位

为准确定位双极HVDC输电线路故障,介绍了基于小波模极大值理论的双端D型行波故障测距方法及该方法在双极HVDC输电系统中的应用并用PSCAD和MATLAB软件仿真分析双极HVDC系统,得到故障点初始行波波头分别到达整流侧母线和逆变侧母线的时刻,从而算出故障点到达两侧母线的距离,完成故障定位。该结果表明,小波变换的模极大值能够刻画出故障行波信号的奇异点和奇异性,用小波变换提取高频暂态信号可准确找出故障极线路,识别出故障极初始电流行波的波头,实现双极HVDC输电线路高度精确的故障定位。     

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。     

±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。     

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。     

基于参数识别原理的VSC-HVDC输电线路单端故障定位

为保障电压源换流器型直流输电(voltage sourceconverter HVDC,VSC-HVDC)系统的可靠运行,提出一种基于参数识别原理的VSC-HVDC输电线路单端故障定位方法。由于VSC-HVDC输电线路两端并联大电容,识别故障距离的时候,在0模分量网络中可以把两端的换流站系统等效为电容,通过参数识别的原理列写出包含故障距离和过渡电阻2个未知参数的故障定位时域微分方程,通过最小二乘法优化求解该方程即可得到故障距离和过渡电阻,从而实现故障定位。PSCAD下的仿真结果表明,该方法能够实现VSC-HVDC输电线路的准确故障定位,最大测距误差不超过1%。该方法仅需要单端电气量就能实现准确故障定位,对采样频率的要求不高,理论上不受过渡电阻的影响,可以满足VSC-HVDC输电线路故障测距的要求。     

基于VMD多尺度模糊熵的HVDC输电线路故障识别方法

针对HVDC输电线路故障识别率低、远端高阻故障识别困难等问题,提出一种基于变分模态分解VMD(variational mode decomposition)多尺度模糊熵的HVDC输电线路智能故障识别方法.首先对暂态电流信号进行VMD分解,利用中心频率法则提取合适的IMF分量计算多尺度模糊熵、VMD能量和比值.分别利用V...     

基于关联维数与极端学习机的高压输电线路雷击过电压故障识别

雷击造成输电线路跳闸是高压输电线路的主要故障。目前,雷击过电压故障主要采用行波技术加以雷击定位及数据记录,尚缺乏对雷击故障较为有效的智能处理技术。采用ATP-EMTP对雷击过电压的反击与绕击故障加以有效仿真,研究采用经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)与分形理论关联维数相结合的方法进行雷击过电压故障信号故障分析及其特征量提取,运用方差贡献率确定前4阶本征模函数(intrinsic mode function,IMF)分量用于体现故障过电压的主要特征信息。最后,引入极端学习机(extreme learning machine,ELM)建立高压输电线路雷击过电压故障的诊断与识别模型。仿真表明,在经验模态分解与关联维数相结合的高压输电线路雷击过电压故障特征提取的基础上,对击中杆塔、避雷线与三相输电线路的雷击过电压故障分别采用极端学习机实现了有效的识别。     

基于首行波曲率的柔性直流输电线路单端量保护

传统柔性直流输电线路行波保护存在高阻故障时灵敏度不足及拒动的问题.该文首先通过定量分析双极柔性直流输电线路故障时首行波在线路上的色散效应及在边界处的传播特性,推导了区内外故障首行波表达式,得到首行波弯曲程度与故障位置及过渡电阻的关系;其次,利用区内、外故障首行波曲率的显著差异构造故障识别判据,首行波解析式也为定值整定提供了理论依据;然后基于故障极与健全极电流故障分量积分比值实现故障选极,并结合雷击干扰识别判据,形成了完整的柔性直流输电线路单端量保护方案.最后,基于PSCAD/EMTDC进行了仿真分析.结果表明,所提方案能够快速、可靠地识别线路区内外故障,具有较强的抗过渡电阻能力.     

基于形态学的特高压直流输电线路雷击干扰识别

研究和识别输电线路雷击干扰的暂态特征对研制基于暂态量的保护及提高其可靠性具有十分重要的意义。数学形态学多尺度形态分解可以将复杂信号分解为具有物理意义的各部分,并且能凸显波形的局部特征。基于此,运用数学形态学对±800 kV特高压直流输电线路的雷击未故障、雷击故障和其他原因接地故障的暂态电流进行多尺度分解,提取高、低频段上的谱能量,并用这2个谱能量的比值构成主判据,实现雷击干扰与故障状态的识别。根据电流首波头的第2尺度和第6尺度分解波形的电流幅值最大值的比,进一步判别是雷击故障还是其他原因接地故障。通过大量的仿真验证了该方法是正确和有效的。     

基于回归分析法的特高压直流接地极线路故障测距方法研究

实现特高压直流输电工程接地极的准确故障定位有利于提高故障排查效率,对确保接地极及高压直流输电系统的正常运行具有重要现实意义.文章提出了基于回归分析法的特高压直流输电工程接地极线路故障定位方法.分析了接地极线路发生不同类型故障时的电气量变化特征,研究了暂态过电压的形成原因.基于故障后稳态电压和电流的直流量给出了过渡电阻的求解方法,通过回归分析法建立了不同过渡电阻下故障位置与暂态过电压的关系模型,实现了不同过渡电阻下的故障定位.应用于某工程±800 kV接地极系统中的仿真算例结果表明,该方法具有较高的故障定位精度,且对不同故障过渡电阻具有较好的适用性.     

利用暂态测量阻抗的高压直流线路故障识别方法

为提高高压直流线路故障检测的准确性,提出一种利用直流线路两端暂态测量阻抗特征的故障判别方法。基于长线路传输方程,分析直流区内、外故障暂态过程中线路两端的暂态测量阻抗特征(定义为暂态电压分量与暂态电流分量之比)。由于直流线路与边界在不同频带下呈现的阻抗特征存在差异,区内、外故障时,线路两端暂态测量阻抗将不同,据此可形成故障判据。利用暂态测量阻抗进行故障判别,克服传统暂态谐波保护中谐波幅值低、易受线路衰减及过渡电阻的影响等缺陷。结合双极线路低频段暂态分量耦合系数小的特点,提出利用低频段暂态电流比值进行故障极判别。仿真分析与现场录波数据测试表明,该方法能准确、可靠地实现直流线路的故障判别,具有较强的抗过渡电阻能力,且对于系统参数的变化具有一定的适应性。     

采用小波能量谱的输电线路暂态扰动的模糊识别法

随着电网的发展和电压等级的提高,高压输电系统的线路保护装置抗雷电干扰能力,直接影响系统的安全稳定运行。为保证保护动作的选择性和及时性,准确及时地识别故障原因,避免误动,针对线路故障跳闸与雷击的相关性,采用扰动信号的小波能量谱特征,提出一种线路雷击与普通短路的模糊识别方法。各类暂态扰动的电流行波信号进行小波变换后,分解为不同频带上的重构信号,通过构造高频、中频、低频段三维特征向量,提取暂态扰动信号的特征。根据不同扰动特征向量变化规律及扰动的不确定性,利用模糊推理机,建立IF-THEN规则,对非故障性雷击、故障性雷击和普通短路进行快速识别。该方法符合人的直观判断经验,对故障相角、故障电阻、故障位置以及雷电流波形等影响因素具有良好的适应性,对某实际500kV线路的仿真证明,该方法具有识别快速、准确的特点,能在保证保护装置的速动性的同时提高选择性。     

基于S变换的超高压输电线路暂态信号识别方法

提出利用S变换暂态能量和对单相短路、故障性雷击、非故障性雷击与电容投切等4种常见暂态信号进行分类识别的方法.基于PSCAD/EMTDC的500 kV输电线路仿真模型,产生4种暂态信号,然后利用S变换暂态能量和对各个暂态信号不同频带的暂态能量和进行提取,通过分析比较,得出分类识别的判据.算例验证,该方法具有准确率高、结果...     

基于离散小波分析与K-means聚类算法的 MMC-HVDC输电线路保护方案

随着以风电、光伏为代表的可再生能源的持续发展,柔性直流输电系统由于能够清洁高效的对其进行远距离大容量输送而得到了大力的发展。快速、准确的识别故障区域并判别故障类型,实现兼具选择性、速动性、灵敏性和可靠性的直流线路保护方案是柔性直流输电系统发展的迫切需要。理论分析表明,MMC-HVDC输电系统直流线路故障时,线路平波电抗器两侧的暂态电压存在明显差异。采用离散小波分析提取线路平波电抗器两侧的暂态电压有效值进行比较,从而对区内、区外故障进行判别。随后采用K-means聚类算法,利用不同故障类型、不同故障位置,直流线路故障发生后较短的时间窗口采集得到的单侧保护单元电压、电流数据,对其进行聚类分析,获取这些数据的质心与阈值,经过训练,确定相应的保护判据,实现故障选极。PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,该保护方案不受故障位置、过渡电阻的影响,能够快速准确地检测MMC-HVDC输电线路故障,识别出故障类型。     

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。     

基于故障选相及时域、频域分析的输电线路直击雷识别方法及其应用

为了快速地对雷击输电线路类型进行识别,以直击雷产生的三相暂态电流行波为研究对象,基于EMTP仿真软件,建立了装有导线暂态电流监测设备的输电线路仿真模型。根据平行导线之间的耦合原理,通过判断雷击故障相数将直击雷初步分为3类。并通过提取各个子分类中的直击雷波形的时域与频域特征构建识别判据,最终实现输电线路直击雷的识别。仿真测试结果表明,对直击雷进行初步分类可有效区分雷击塔顶所造成的多相闪络情况,降低识别的难度。这种直击雷识别算法在不同雷电源参数、不同故障距离下均能对直击雷进行有效识别。     

基于改进DTW的行波波形相似性的高压直流输电线路保护方案

直流输电线路单端量保护不能实现绝对选择性,对于纵联保护,需要考虑故障暂态时的电容电流和两侧采样数据的同步性。区外故障时直流输电线路满足行波特征不变性,线路两侧波形的相似度高,区内故障破坏了行波特征不变性,线路两侧波形的相似度低,由此提出一种基于改进动态时间弯曲(dynamic time warping,DTW)的行波波形相似性的高压直流输电线路保护方案。DTW算法通过对时间轴的伸缩,实现2个序列的动态匹配,具有良好的耐同步特性。基于改进DTW的保护方案,在启动判据启动后,计算线路两侧故障行波波形之间的改进动态时间弯曲距离,建立识别直流线路区内外故障的判据。仿真结果表明,该算法能够准确识别区内外故障,不存在保护死区,具有较好的耐同步性,耐受过渡电阻能力强,具有一定的抗噪声和抗异常数据的能力。