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。     

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。     

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。     

基于单环定理的HVDC输电线路纵联保护方法

针对高压直流(high voltage direct current,HVDC)线路高阻接地故障时保护容易拒动的问题,提出一种基于单环定理的纵联保护方法。首先,将直流线路两侧电流突变量作为状态变量构造奇异值等价矩阵,根据单环定理进行谱分析从而实现区内外故障识别;然后,通过广义S变换提取两极电流突变量特定频段暂态能量和的比值特征进行故障选极;最后,给出了纵联保护方案。仿真验证表明,所提保护原理判据简单,易于整定,各种故障情况下均能实现快速、有选择性动作。所提方法对不良数据具有较强的免疫能力,即使在线路末端发生高阻接地等最不利于保护动作的故障情况下仍能可靠动作。     

考虑频率相关参数的直流输电线路故障特征分析

目前高压直流输电线路利用行波波头的上升速率构成保护判据,由于长距离线路频率相关特性对高频信号的衰减作用较强,导致保护的灵敏性不足。利用零极点法分析线路故障暂态信号的频率特性,发现故障电气量的高频分量中包含位置主频和边界主频。高频暂态量由边界主频和位置主频共同作用产生。区内、外故障的特征差异取决于反射系数频率特性的通带和透射系数频率特性的阻带,因此特征频带应为透射系数阻带的截止频率与反射系数通带的最高频率间的频带。由PSCAD仿真结果证明,区内、外故障时电流在此特征频带内差异明显。     

一种雷电波侵入变电站的扰动识别方法

雷击输电线路既可能导致保护误动作,又可能侵入变电站,引起系统过电压,为此提出了一种基于信号S变换的雷电侵入波对电网的扰动监测及其识别方法。基于变电站母线电压实时监测信号,利用S变换技术提取电压暂态信号在时域和频域内的波形特征,根据信号的主要谐波次数及其幅值大小和基波电压跌落差异,构建了普通短路故障、故障性雷击与非故障性雷击和其他扰动信号的识别判据。PSCAD仿真结果表明,该方法不受故障类型、故障接地电阻、故障初始时刻、雷击相别及雷电流大小的影响,识别灵敏度较高。     

基于多尺度形态分解的特高压线路雷击干扰识别新方法

基于暂态量的超高速输电线路保护方案动作时间短,能很好地满足特高压输电线路对保护速动性的要求,但它易受雷击干扰的影响,从而造成误动作。为了解决该问题,提出了一种基于数学形态学的特高压输电线路雷击干扰与故障识别的新方法。通过对电流暂态信号进行多尺度形态学分解,提取特定高、低频段上的谱能量,并用这两个谱能量的比值构成判据,实现雷击干扰与故障状态的识别,大量EMTP仿真试验表明了该方法的正确性。作为辅助判据,与线路的暂态保护结合,将有效提高特高压输电线路保护的可靠性。     

基于小波多尺度分析的输电线路直击雷暂态识别

研究和识别输电线路直击雷的暂态特征对研制基于暂态量的保护及提高其可靠性都具有十分重要的意义。该文首先从保护的角度对输电线路各类直击雷的特点进行深入的研究分析；通过小波变换对输电线路直击雷、短路故障等暂态信号的多分辨率分析，发现其暂态电流附加分量的能量分布特点反映了对应暂态过程的内在特征，可用以构成判据实现输电线路非故障性雷击暂态的准确、可靠识别，从而大大提高保护的抗雷电干扰能力。大量EMTP仿真计算验证了所提方法是正确、有效的。     

Single-ended protection method for hybrid HVDC transmission line based on transient voltage characteristic frequency band

Hybrid high-voltage direct current (HVDC) transmission has the characteristic of long transmission distance, complex corridor environment, and rapid fault evolution of direct current (DC) lines. As high fault current can easily cause irreversible damage to power devices, rapid and reliable line protection and isolation are necessary to improve the security and reliability of hybrid HVDC transmission system. To address such requirement, this paper proposes a single-ended protection method based on transient voltage frequency band characteristics. First, the frequency characteristics of the smoothing reactor, DC flter, and DC line are analyzed, and the characteristic frequency band is defned. A fault criterion is then constructed based on the voltage characteristic frequency band energy, and faulty pole selection is performed according to the fault voltage characteristic frequency band energy ratio. The proposed protection method is verifed by simulation, and the results show that it can rapidly and reliably identify internal and external faults, accurately select faulty poles without data communication synchronization, and has good fault-resistance and anti-interference performance.     

一种基于简化能量比的直流线路故障区间定位方法

高压直流输电线路及其边界对故障暂态信号高频分量都有明显的衰减作用,这一故障特征被广泛运用于暂态保护,且有研究显示,相较于线路边界,长线路对故障暂态高频分量的衰减作用可能更大,为避免这种情况引起的保护误动,目前常用的故障特征提取方式为利用不同尺度的小波变换获取暂态信号能量比。但基于小波变换的暂态保护存在算法相对复杂,基波选取模式不统一等问题。因此提出一种新的比值算法,针对故障暂态信号中的能量比,用全电流代替低频分量,简化了直流线路故障信息处理过程,由此设计出了新的直流线路故障定位方法,并且利用该判据可直接实现故障极判断。在MATLAB中进行了大量仿真验证,证明该保护算法可以正确反映出故障特征,逻辑简单,并且能够迅速可靠动作。     

基于电压和电流突变量的高压直流输电线路保护原理

在对高压直流输电线路区内、外故障和雷击等暂态过程研究的基础上,提出了一种基于电压、电流突变量变化特征的高压直流输电线路主保护原理。该原理对两极线路同侧保护安装处测得的电压突变量幅值的比值设定阈值,选出故障极;利用故障线路两端电流突变量的极性在线路保护区内故障时相异、在区外故障时相同,区分线路上保护区内和区外故障。PSCAD/EMTDC软件对实际高压直流输电系统的仿真结果表明,该保护原理在双极两端中性点接地方式下能够快速判别故障极和区分线路上保护区内、外故障,可靠排除雷击干扰,在故障性雷击和高阻抗接地时准确动作,并适用于一极降压和一极全压运行、功率反送、一极停电检修及单极金属回线运行方式等。采样频率在10～100kHz范围内时可满足保护判据计算要求。     

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...     

利用单端电流的高压直流输电线路全线速动保护

针对传统直流输电线路单端量保护可靠性差、灵敏度不足的问题,提出一种仅利用单端电流实现直流输电线路全线速动的保护原理。通过对换流站的平波电抗器和直流滤波器所构成电网络的阻抗特性分析发现,对于特定频带而言,区内、外故障时它们所表现出的阻抗特性差异巨大,进而得出区内、外故障时特定频带电流差异显著。该方法对采样频率的要求低,而且具有绝对的选择性,易于硬件实现,可靠性高,具有较大的工程实用价值,可取代现有的行波保护作为直流输电线路的主保护。仿真结果表明,在各种工况下,该原理都可以实现故障极选择,并能快速、灵敏、可靠地区分区内、外故障。     

基于Hilbert-Huang变换的HVDC突变量方向纵联保护方法

高压直流输电线路的行波保护存在对装置采样率要求高及耐受过渡电阻能力差等问题。作为后备保护的纵联电流差动保护,为了防止线路分布电容等问题导致的误动,失去了速动性的优点,动作时间较长。利用HVDC线路发生区内外故障时,两端保护装置检测的电压和电流突变量的极性差异,提出基于Hilbert-Huang变换的突变量方向纵联保护方法。在分析不同故障时电压和电流突变量相位差别的基础上,采用Hilbert-Huang变换求取突变量相位差,识别两者的极性差异,进而判断故障发生的方向。基于PSCAD/EMTDC搭建了高压直流输电仿真模型,仿真结果表明,所提方法在各种故障情况下都能够实现保护的快速识别,可靠性高,且受过渡电阻的影响较小。     

基于改进方向电流法的特高压直流输电线路故障识别

可靠、精准地识别特高压直流输电系统故障是区内、外保护动作的基础，对整个直流输电系统安全可靠运行具有决定性意义。基于贝瑞隆分布参数模型，以方向电流法为基础引入暂态能量偏离度（暂态值与正常值之比）共同构成故障识别判据，提出一种可准确辨识特高压直流输电整流侧出口故障、直流线路故障和逆变侧出口故障的方法。该识别方法对直流线路通信通道要求低、耐过渡电阻能力强、对采样频率的要求不高。通过在PSCAD中搭建±800 kV直流输电模型并结合Matlab仿真结果表明，该方法可实现直流输电系统故障的准确辨识，且能实现故障选极，具有一定的实际工程价值。     

基于小波能谱的电力暂态信号分类识别方法

为区分故障性暂态信号与非故障性暂态信号,在研究电力系统各种暂态信号及其特点的基础上,建立了500kV输电线路EMTDC仿真模型,并产生了单相断路器操作、电容投切、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。利用多分辨分析的小波变换提取上述各暂态信号的频带能量特征和局部能量特征,总结得到了能量统计图。分析了各暂态信号的能量分布特点,并从保护的角度出发提出了暂态信号分类识别的判据。大量的仿真试验验证了该方法的可行性和有效性。     

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VMD能量熵的混合双端直流输电线路纵联保护方案

为提高混合双端高压直流输电线路故障快速清除能力,确保输电系统安全运行,提出了一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)能量熵的混合双端直流输电线路纵联保护方法。根据高压直流输电线路边界元件两侧的电压能量不同,同时考虑故障类型以及过渡电阻的影响,构造了电压故障分量的能量熵保护方案。将故障时测量点采集的电压故障分量进行VMD分解,得到若干固有模态分量并计算能量熵。根据区内外故障时电压故障分量的能量熵大小不同构造区内外故障判据,由正负极电压故障分量的能量熵之比构造故障极判据。通过PSCAD/EMTDC建模仿真,并利用Matlab结合保护判据对该方法进行验证。结果表明,该保护方法快速性好、可靠性高、耐过渡电阻能力强。     

直流输电系统的防雷保护

针对我国高压直流输电线路的雷击闪络率较高的问题,深入研究了直流输电系统的防雷保护。由于其结构和控制保护不同于交流系统,直流输电线路的雷电性能与交流输电线路有所不同,通过对国内外计算方法的分析研究,结合我国正极性导线容易发生雷击闪络的运行经验,提出了直流输电线路的计算方法和计算用参数的建议并对直流换流站的防雷措施进行了分析,提出了合适的直流输电系统的防雷保护措施。