利用暂态电流行波的输电线路故障测距研究

高压输电线路发生故障后的暂态电流行波中包含故障距离信息,它可用于实现精确故障测距,利用电流行波实现测距存在的问题是：电流行波无方向性,可能造成测距失败。针对这个问题,提出了基于小波变换模极大值的波形比较法,同时提出了行波测距的新算法－－小波变换法,ＥＭＴＰ仿真结果表明：文中所提理论和方法对于实现利用电流行波的故障测距是正确的和有效的。     

基于故障暂态信号及其衰减特征的配网单相接地故障测距

提出基于故障暂态信号及其衰减特征的单相接地故障测距法,利用中性点非有效接地系统单相接地故障时非故障相电压升高引起的线路电容充电暂态信号及其衰减特征,自适应确定暂态信号有效区段并计算故障距离.该方法可充分利用故障暂态信息.分别利用实小波、复小波和S变换法提取充电信号特征并计算故障距离,对比和仿真表明,S变换法提取故障暂态特征效果最好,所提方法只需单端测量,利用了暂态信号幅值大的优点,可有效解决故障电阻较小时的单相接地故障测距问题,受故障距离、故障电压初相角及噪声的影响小.     

超高压输电线路故障暂态行波的奇异性仿真分析研究

针对暂态保护的关键问题——暂态行波故障特征提取,把小波变换应用于暂态行波故障特征的提取。给出了应用小波变换提取行渡故障特征的方法和步骤,并对电压和电流行波的故障特征进行了初步分析和比较。用小波能够简单明确的反映行波分量的特点,从而可以有效的提取故障信息。为基于暂态行波特征的暂态保护及故障测距奠定了基础。     

一种考虑时域特征的单端行波固有频率测距方法

行波固有频率主成分的精确提取是影响基于行波固有频率测距方法测距精度的主要原因.在考虑行波时频特征的基础上提出一种新的基于行波固有频率的故障测距方法:首先利用小波变换的尺度图得到固有频率主成分的粗略值,并在此频率值的邻域内对信号的时域特征进行分析,提取信号的时域周期,从而得到更为准确的频率值,并据此频率值及系统参数计算故障距离.EMTDC 仿真实验结果表明:该方法能在一定程度上提高故障测距的精度,且不受故障距离、故障电阻、故障初相角和故障类型的影响,能很好地适应不同的噪声水平     

基于集成神经网络的特高压直流输电线路初始电压行波小波变换模极大值比单端测距方法

针对现有故障测距方法存在对高阻故障不灵敏、二次行波波头难以捕捉的问题,提出一种基于集成神经网络的特高压直流输电线路初始电压行波小波变换模极大值比的单端测距方法。首先,推导出故障距离与初始电压行波的线模量和地模量的小波变换模极大值比之间的近似公式,公式表明两者之间具有非线性关系,且此关系与过渡电阻无关。然后,利用AdaBoost-Elman集成神经网络拟合两者之间的非线性关系,提取不同小波尺度下初始电压行波各模量分量的小波变换模极大值比作为集成神经网络输入量,将故障距离作为输出量,构建集成神经网络故障测距模型。将各小波尺度下的初始电压行波各模量分量的小波变换模极大值比输入训练完成的集成神经网络模型即可达到故障测距的目的。仿真结果表明,所提方法测距精度高,且不受过渡电阻影响。     

小波包结合PSO-RBF故障测距法

针对传统高压直流输电故障测距方法存在的缺陷,提出了基于小波包分解与径向基函数RBF(radial basis function)神经网络相结合的故障测距算法。通过RBF神经网络拟合逼近能量比与故障距离之间的非线性关系,采用粒子群优化算法进行优化,运用小波包分解算法提取故障暂态电压信号的频谱能量对RBF神经网络进行训练学习,形成PSO-RBF故障测距模型。将反映故障位置的特征数据输入训练后的模型可进行故障测距。大量仿真结果表明,该方法精度较高,耐受过渡电阻能力强,大幅度提高了高压直流输电系统故障测距的准确性。     

输电线路暂态信号检测方法比较分析

输电线路发生故障产生的暂态行波是一个突变的、具有奇异性的信号,正确检测出信号的突变点即暂态行波波头是利用行波进行保护和测距的核心。对电网中断路器操作、电容投切、一次电弧、单相短路、雷击等产生的暂态信号进行了仿真,并分别利用小波变换模极大值、小波变换Lipischitz α、小波变换能量谱检测行波波头进行比较分析。EMTP仿真分析表明,三种方法均有提取行波特征,且采用小波能量谱检测输电线路暂态行波波头到达的时刻最精确,故障定位精度最高。     

利用同步挤压小波变换的高压交直流混联系统交流线路暂态方向保护

大型交直流电网混联深度不断增大而呈现出的复杂故障特性,对故障识别与清除的快速性提出了更高要求。依据混联系统交流侧线路的故障暂态特征,该文提出一种暂态方向保护方法,比较正、反向电流暂态分量中的高频能量构成故障方向识别的判据。其中电流暂态分量的提取及其高频能量的表征经由新颖的同步挤压小波变换完成。在实际交直流混联系统参数建立的EMTDC仿真模型上进行大量测试,并且与传统连续小波变换相比较,结果显示所提暂态方向保护在不同故障初始相位角、故障类型、故障距离、故障过渡电阻以及不同线路长度下是可靠的,且灵敏度高,时间窗短,动作超高速。     

小波能量谱和神经网络法识别雷击与短路故障

现有行波测距装置可以同时对线路雷击和普通短路故障进行检测与定位,但其不能将两者区分开来,为此提出了一种基于小波能量谱和神经网络理论的输电线路雷击与短路故障的识别方法。首先,利用小波变换将故障测距装置采集到的各种电流行波信号分解为不同频带的重构信号,并计算信号在各个频带内的能量,提取小波能量谱,然后构造信号的小波能量分布特征向量,将其作为BP神经网络分类器的输入,最终实现雷击与短路故障的识别。仿真结果显示,该方法在不同故障相角和过渡电阻的情况下均能达到满意的识别正确率,是一种有效的线路雷击与普通短路故障识别方法。     

基于小波能量矩的输电线路暂态信号分类识别方法

信号能量的时频分布可以反映不同信号的本质区别,小波能量矩既可以反映信号能量在频域上的分布,也可以间接体现能量在时域上的分布。文章将基于小波能量矩的信号特征提取方法用于区分输电线路的故障暂态信号与非故障暂态信号。首先基于500 kV输电线路仿真模型得到电容投切、三相断路器操作、单相接地短路、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;然后利用小波变换提取这些信号各频带的能量矩,得到能量矩统计图并对各暂态信号小波能量矩的分布特点进行分析,在此基础上提出了暂态信号分类识别判据。基于小波能量矩方法提取的暂态信号特征较明显,分类识别简便,仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

基于三迭代算法的输电线路故障测距方法

提出了一种基于改进的联合对角化算法的故障测距方法,能较为精确地确定输电线路故障距离。该方法首先对含有丰富故障信息的高频暂态分量进行相模变换,然后分别用FFT和TIA分析所选的模分量,结合两种算法的结果,确定出相邻两个固有频率之差,进而计算出故障距离。用MATLAB对-例500kV输电系统进行了算例仿真,结果表明,该方法能较为准确地提取出固有频率之差,测距精度很高。     

利用小波变换的双端行波测距新方法

提出了行波到达时间由合适的小波变换提取的行波特征点位置确定,行波传播速度由输电线路的结构参数及相应小波变换的分析尺度确定的双端行波测距新方法,并介绍了２种可行的利用小波变换的行波测距方案。大量仿真测距结果及现场验证试验的３１组测距结果,证实所提小波变换测距法精度高、结果准确,且受到影响因素少,能满足精确故障定位的要求。     

基于小波变换的高压直流输电线路暂态电压行波保护

详细研究了高压直流输电线路发生故障后暂态电压行波的能量分布特征,利用小波变换对暂态电压进行多尺度分析,并使用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对直流线路在区外和区内故障、故障性雷击和非故障性雷击等几种典型故障下,直流线路暂态电压在各个小波分解尺度下的能量分布进行了仿真计算.计算结果表明,当直流线路发生不同类型故障时,其暂态电压的低频与高频能量的比值有较大差异.根据这些特征,构成了一种新的高压直流线路行波保护判据.     

基于暂态电流小波熵权的输电线路故障选相方法

在暂态电流信号小波分析结果的基础上,借鉴熵权的概念,给出了小波熵权的定义,提出一种利用高频暂态分量的小波熵权实现故障选相方法。该方法直接利用电流互感器的暂态高频电流,使用小波提取暂态信号特征,对提取的信号特征计算其沿尺度分布的权重,得到暂态信号的小波熵权,由此构造故障选相判据进行选相。基于EMTDC和MATLAB环境,利用该方法对某一典型500 kV线路进行各种故障类型选相的仿真分析,分析表明该方法具有高速、准确的特点,且不受过渡电阻、故障时间及故障位置等因素的影响,具有一定的实用价值。     

基于小波变换的高压直流输电线路暂态电压行波保护

详细研究了高压直流输电线路发生故障后暂态电压行波的能量分布特征,利用小波变换对暂态电压进行多尺度分析,并使用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对直流线路在区外和区内故障、故障性雷击和非故障性雷击等几种典型故障下,直流线路暂态电压在各个小波分解尺度下的能量分布进行了仿真计算。计算结果表明,当直流线路发生不同类型故障时,其暂态电压的低频与高频能量的比值有较大差异。根据这些特征,构成了一种新的高压直流线路行波保护判据。     

基于电气距离的故障位置表征及其在暂态稳定评估中的应用

现有数据驱动的暂态稳定评估广泛利用发电负荷模式特征,未能充分反映故障位置对系统暂态稳定性的影响.文中基于电气距离提出了一种具备电气意义且连续的故障位置表征方法,并将其应用在暂态稳定评估中,实现了对故障位置的统一特征表达.首先,基于电气距离提出电气坐标系概念用于定量表征故障位置.然后,研究电气坐标系参考点优化方法,实现对故障位置特征的准确提取.最后,将所提故障位置表征方法应用到暂态稳定评估中,基于电气坐标系实现了暂态稳定评估中对故障位置的统一考虑,并在中国某省级电网算例下验证了所提方法的有效性.     

基于小波能量谱和SSA-GRU的混合直流输电系统故障测距方法

针对混合直流输电系统故障测距存在行波波头难以识别以及固有主频不易提取的问题,提出一种基于小波能量谱和麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)优化的门控循环单元(gate recurrent unit, GRU)模型的故障测距方案。首先,分析频谱能量与故障距离的相关关系,利用小波包分解提取小波包能量谱特征向量,作为GRU模型输入。其次,搭建和训练GRU模型,挖掘时间序列中的深层次故障信息,并利用SSA的迭代寻优对GRU模型参数进行优化,实现故障距离的快速准确定位。最后,在PSCAD/EMTDC 中搭建混合三端直流输电系统模型,实验结果证明该方法定位精度高、抗干扰能力和泛化能力强,并具有一定的耐过渡电阻能力。     

基于直接时间反转法的直流配电网故障测距

针对直流配电网电能分布不均匀造成定位偏差的问题,着眼电流突变量的频段分布特性,利用直接时间反转法将距离问题转化为点源位置响应。同时利用离散二进小波的平移不变性,将行波信号高频分量模极大值以脉冲激励形式重构时间反转故障暂态行波信号,对应刻画其尖锐变化点,突出能量分布特征,不受故障信息量少的限制,从理论角度证明了该方法在主馈线和T接线路的适用性。通过在PSCAD/EMTDC中搭建±15 kV两端中压柔性直流配电网模型,对于不同过渡电阻和不同故障类型进行故障仿真和数据采集验证。结果表明,所提方法在5 ms短时窗内实现测距,抗过渡电阻能力强,能够反应不同工况下故障线路电磁能量的变化。     

基于小波分析的特高压直流输电线路双端电压暂态保护

分析云广直流输电线路和边界的频率特性,结果表明当故障发生点与保护安装点的距离大于一定值时,线路对某频率的高频信号衰减作用将大于本侧边界对该频率高频信号的衰减作用,据此提出用保护元件区分对端区内外故障的特高压直流线路暂态保护原理。分析和仿真试验表明该暂态保护原理能够保护线路的全长。通过比较两端检测到的故障暂态信号,判断故障位置更靠近整流侧还是逆变侧;对检测到的对端故障电压暂态信号进行多尺度小波变换,利用高频段小波能量与低频段小波能量不同构造区内外故障判据;根据故障后两极线上暂态电压之间的差异构造故障选极判据。仿真结果表明所提方法具有良好的反映过渡电阻的能力。     

小波模糊神经网络应用于配电网输电线的故障测距

在小电流接地系统单相接地故障特征分析的基础上，提出了一种基于故障后稳态及暂态电气量的小波模糊神经网络的故障测距方法。单相接地故障时的暂态分量故障特征非常明显，且故障暂态高频分量受故障前负荷的影响较少，故可以采用故障暂态分量描述故障模式特征并进行故障定位，鉴于已有的小波神经网络模型不适合于故障测距，作者从广义的小波神经网络概念出发，结合模糊控制理论，提出了适合于电力系统故障暂态和稳态信号分析的小波模糊神经网络方法，并将该方法应用于小电流接地系统直配输电线路的故障测距。理论分析及大量的EMTP仿真结果表明：本文所提出的小波模糊神经网络理论，模型及算法具有较好的故障测距性能，并可应用于电力系统的故障分析。