一种提高单端暂态量保护内部故障正确判别率的方法

鉴于实际的输电系统和故障情况较复杂,现有的输电线路单端暂态量保护方案都难以全线速动。在阐述单端暂态量保护原理的基础上,根据相同类型故障产生的行波在线路上传播模式相似的特征,从整定原则的角度提出了以正向外部故障可靠不动作、按故障类型分别整定的方法来提高单端暂态量保护对于内部故障的正确判别率。进行了500 kV超高压输电系统的ATP仿真测试,结果表明该方法能够有效提高单端暂态量保护的内部故障正确判别率。     

一种提高单端暂态量保护内部故障正确判别率的方法

鉴于实际的输电系统和故障情况较复杂,现有的输电线路单端暂态量保护方案都难以全线速动.在阐述单端暂态量保护原理的基础上,根据相同类型故障产生的行渡在线路上传播模式相似的特征,从整定原则的角度提出了以正向外部故障可靠不动作、按故障类型分别整定的方法来提高单端暂态量保护对于内部故障的正确判别率.进行了 500 kV 超高压输电系统的 ATP 仿真测试,结果表明该方法能够有效提高单端暂态量保护的内部故障正确判别率.     

小波奇异熵在线路暂态保护和全线相继速动保护中的应用

利用小波信息熵的特点,将小波熵之一的小波奇异熵用于输电线路单端暂态量保护和全线相继速动保护中,提出了基于小波奇异熵的新型输电线路单端暂态量保护和全线相继速动保护方案.PSCAD/EMTDC仿真结果证明,文中提出的利用小波奇异熵构成的单端暂态量保护判据,不受故障位置、故障类型、过渡电阻及故障时刻的影响,具有良好的适应性和灵敏性.基于小波奇异熵的相继速动判据,克服了小波模极大值判据受被分析信号幅值的影响,具有更高的灵敏度,证明了小波信息熵技术在电力系统继电保护领域具有良好的应用前景.     

超高压输电线路新单端暂态量保护元件的实用算法

在线路边界频率特性的分析基础上，深入地分析了区内外故障时的特征差异：就某一类故障而言，区外故障时反行波中(阻塞频带内的)高频分量与(1~10kHz内的)低频分量的比值显著小于区内故障时的比值。据此提出利用反行波构造新型的单端暂态量保护原理，即反行波法边界元件，并形成基于小波变换的实用算法。大量ATP仿真表明，该边界元件的算法可行，动作超高速，且性能优于利用电流波的单端暂态量保护方案。文中还指出：对于实际的输电系统，现有的单端暂态量保护方案都难以保护线路全长，因此该方法可以作为全线速动保护的一种超高速保护元件。     

边界保护的理论基础 第一部分 故障暂态分析

近年来 ,基于单端暂态量的输电线路保护新原理不断涌现出来 ,这种利用故障产生的暂态分量是否透过线路边界的特征构成的具有全线速动的保护称为边界保护 ,边界保护成立的条件有两个 ,其一是区内外故障时 ,暂态分量存在差异 ;其二是该差异有规律性 ,可以被提取并且很明显 ,足以构成保护判据。基于这个目的 ,对输电线路区内外故障时的暂态分量的频谱进行了分析 ,发现并提取该差异 ,为边界保护的研究提供理论基础。全文共分为三个部分 ,第一部分是故障暂态分析 ;第二部分是线路边界折反射系数的频谱分析 ;第三部分是区内外故障暂态分量频谱差异的提取和EMTP仿真。本文是第一部分 ,利用网格法对输电线路在区内、正方向区外和反方向三个典型位置故障时的暂态分量进行分析和比较 ,并发现了不同故障方向时暂态分量的差异和正方向区内外故障的差异 ,前者的差异主要体现在线路边界的反射系数的频谱特征中 ,后者主要体现在线路边界的透射系数的频谱特征中     

边界保护的理论基础 第一部分故障暂态分析

近年来,基于单端暂态量的输电线路保护新原理不断涌现出来,这种利用故障产生的暂态分量是否透过线路边界的特征构成的具有全线速动的保护称为边界保护,边界保护成立的条件有两个,其一是区内外故障时,暂态分量存在差异;其二是该差异有规律性,可以被提取并且很明显,足以构成保护判据.基于这个目的,对输电线路区内外故障时的暂态分量的频谱进行了分析,发现并提取该差异,为边界保护的研究提供理论基础.全文共分为三个部分,第一部分是故障暂态分析;第二部分是线路边界折反射系数的频谱分析;第三部分是区内外故障暂态分量频谱差异的提取和EMTP仿真.本文是第一部分,利用网格法对输电线路在区内、正方向区外和反方向三个典型位置故障时的暂态分量进行分析和比较,并发现了不同故障方向时暂态分量的差异和正方向区内外故障的差异,前者的差异主要体现在线路边界的反射系数的频谱特征中,后者主要体现在线路边界的透射系数的频谱特征中.     

输电线路单端暂态量保护

在阐明单端暂态量保护内涵和优越性的基础上,系统介绍了距离保护和边界保护这两类输电线路单端暂态量保护的研究现状,重点分析了最新的数字信号处理技术（如小波变换、数学形态学等）在单端暂态量保护中的应用特点,最后展望了单端暂态量保护的研究前景和难点。     

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.     

高压直流输电线路单端暂态量保护装置的技术开发

针对传统直流线路主保护存在灵敏度不足、可靠性差等问题,基于现有直流输电工程控制保护平台硬件设备及软件环境,研究开发了仅利用单端暂态信号的新型直流输电线路主保护装置。保护原理基于直流输电线路边界对高频电压信号的阻隔特性,由启动元件、暂态量方向元件、边界元件、故障极判别元件、雷击干扰判别元件组成。利用实际直流输电工程进行二次系统调试时所采用的RTDS仿真模型及现场控制保护设备,对直流输电线路单端暂态量保护装置进行了直流输电控制与保护系统出厂试验中所有线路保护项目试验,结果表明,直流输电线路单端暂态量保护装置能够准确、快速区分线路区内外故障及雷击干扰,适用于不同直流输电工程,并且保护原理可靠、计算量小、无需更换门槛值,有很强的实用性。     

基于多频带能量的高压直流输电线路单端暂态电流保护

分析高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)线路边界和线路的频率特性,直流线路边界和直流线路对故障暂态电流信号高频分量都具有衰减作用。一些文献据此利用高频分量作为单端暂态保护的判据,但是对于长线路来说,直流线路对于高频分量的衰减可能会大于直流线路边界对高频分量的衰减作用,这样可能会造成保护误动作。进一步分析发现,直流线路边界对于低频分量具有放大作用,直流线路对于低频分量具有衰减作用。因此提出一种基于多频带能量的HVDC线路单端暂态电流保护新原理。利用0~1.25 kHz低频带能量、高频带和低频带能量比来区分区内、区外短路故障,故障性雷击和非故障性雷击,利用正极和负极的能量比判别故障极。     

EHV输电线路单端量电流暂态保护探讨

介绍基于多分辨分析的Mallat快速小波分解算法。讨论了EHV输电线路故障电弧及产生的暂态电流的特点和单端量电流暂态保护基本原理，利用小波分析的去噪和时频局部化特性，建立了基于多分辨分析的单端量电流暂态保护启动判居和跳闸判据。借助EMTDC仿真分析软件，研究一实际电网EHV输电线路故障电弧特点，探讨了单端量电流暂态保护机理的可行性。     

超高压输电线路新型单端超高速保护研究

提出了一种基于小波框架理论的新型暂态量保护原理,利用单端暂态民汉的能量突变,检测故障发生作为保护的启动元件,利用一个时间段内不同频率分量的衰减程度来区分区内和区外故障,大大提高了暂态量保护的可靠性;为了解电压接近零点故障时灵敏度下降问题,利用暂态电流信号奇异点（突变点）的奇异性不同作为区分区内、区外故障的辅助判据。使得保护动作速度和可靠性都有很大提高。     

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。     

高压输电线路双端暂态电压保护新算法

研究了利用高压输电线路两端暂态电压信号实现保护的方法。分析了区内和区外故障时线路两端高频暂态电压信号的差异,推导出暂态电压含量比和暂态电压奇异度比。利用信号的小波变换结果计算出以上比值,并由此构造出了双端暂态电压保护判据,同时给出保护定值的设定原则。利用不同位置和类型故障的仿真对算法进行了验证,算法判别准确可靠,选择性好。     

利用单端暂态量实现超高压输电线路全线速动保护新原理的研究(二)——保护判据的研究

在文（一）的基础上,详细分析了输电线路内部、外部故障时暂态电流的特征,发现内部故障时第一个行波电流的波头陡度大,并且其后的部分含有高频分量;而区外故障时第一个行波波头的陡度较小,且其后的部分高频含量少。利用不同尺度小波变换模极大值的比率可以提取波头陡度的差异构成保护判据1;利用小波的带通滤波器特性可以提取高频分量,构成保护判据2。仿真计算结果表明,保护判据的正确性不受故障类型、距离、初始相角的影响,与工频量保护不同的是,过滤电阻越大灵敏度越高。     

基于暂态量超高压输电线路无通信保护的研究

高压输电线路发生故障后的暂态电压或电流分量中含比工频分量更多的故障信息,充分利用这一信息是构成具有绝对选择性单端无通信保护的前提,对目前基于暂态量的无通信保护的研究进行了对比和分析,并提出了目前基于暂态量的高压线路无通信保护的发展方向。     

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OVT的EHV输电线路暂态电压保护的研究

主要介绍基于光学电压互感器（OVT）的EHV输电线路暂态电压保护的研究方法。介绍了光学电压互感器OVT的结构和原理,分析了EHV输电线路故障高频暂态分量产生的原因,并根据OVT能够正确传变高频暂态分量的特点,分析了基于故障电压分量的单端暂态电压保护的原理,最后分析了光学电压互感器与继电保护的接口问题。     

A Fast Non-Unit Protection Method Based on S-Transform for HVDC Line

To overcome the problems existing in the main protection of HVDC transmission lines, such as low reliability and poor ability of resisting high ground resistance fault, this paper proposes a novel non-unit protection method based on S transform. Analysis shows the high and low frequency components of the transient voltage signals suffer from different degrees of attenuation when they pass through the HVDC line boundary. Therefore, according to this characteristic, the voltage signals of specific frequency bands are extracted accurately using S transform, which be used to identify the internal from external faults. By comparing the high and low frequency components generated by the lightning disturbance with those generated by the faults, S transform based energy ratio criterion to identify lightning disturbance is constructed. In addition, for a bipolar HVDC transmission system, a method using the 0 Hz energy difference of S transform of the voltage transient signals is proposed to identify the faulted pole. Simulation results verify the feasibility and validity of the proposed protection method.     

利用单端暂态量实现超高压输电线路全线速动保护新原理的研究(三) --故障选相与尚需研究的问题

在分析各种故障类型模分量特征的基础上,提出了基于模量小波变换能量特征的故障选相新原理和算法,并经过仿真计算和现场数据验证表明该选朴原理的正确性。对利用暂态量构成全速动保护的影响因素进行了分析,提出尚需进一步研究的工作,并对研究工作进行了小结。