基于数学形态学的VSC-HVDC电缆故障测距

电压源换流器型高压直流输电VSC-HVDC系统大多采用地下电缆作为其输电线路,但由于地下电缆行波色散严重,导致在对长距离输电线路进行故障测距时,难以准确测量出故障行波的到达时刻。本文提出了一种基于双端故障信息的单端故障测距方法,即当故障距离小于总长度一半时,采用前端的故障行波进行测距;当故障距离大于总长度一半时,采用后端的故障行波进行测距。该法采用数学形态学算法,当获取故障行波后,用数学形态学梯度算法进行故障发生时刻的提取。采用PSCAD和MATLAB进行建模仿真和数据处理,仿真结果表明,该法测量准确度较高,400 km的电缆线路上,误差在总线路长度的0.5%以内。该法测距精确,所需设备少,且不受噪声和过渡电阻的影响。     

基于形态学的HVDC线路故障识别与定位方法研究

有效的故障行波波头辨识及测距方法是行波保护应用的重要环节。在介绍数学形态学原理及算法的基础上,通过对故障暂态电压行波的多分辨形态学梯度MMG(Multi-resolution Morpho-logical Gradient)处理,提取出故障折、反射行波的幅值及极性,以此对高压直流输电HVDC(High Voltage DC transmission)线路故障类型进行识别,并利用单端或双端测距算法进行故障测距。同时,讨论了几种与线路故障暂态相似的故障类型:换相失败和逆变侧单相接地故障。Matlab仿真结果表明,所提保护算法能够很好地区别HVDC线路故障和其他相似的暂态过程,也能准确地进行故障定位。     

基于多点故障行波检测的改进分布式故障测距方法研究

在对高压输电线路进行故障定位的方法中,行波法因其具有较好的抗干扰性和较高的测距精度而受到国内外关注。传统的行波测距法在输电线路发生多点故障时行波混叠可能引起测距误差增大,难以实现准确定位。针对上述问题,文中通过分析输电线路行波的波动过程及其传输特性,给出了常规行波测距算法的适用范围,在此基础上,提出了改进的分布式行波测距方法。该方法通过获取故障后多个测量点的行波到达时刻,拟合出行波波头传输特性曲线,然后利用该曲线去求解故障点的具体位置。最后运用PSCAD构建500 k V输电线路仿真模型对文中的方法进行仿真,验证了其有效性。     

新型直流输电行波电流极性比较式方向保护

为克服现有直流输电线路行波保护原理上存在的缺陷,基于现有行波保护方案的分析和仿真,改进了电流极性比较式方向保护方案。该方案引入了数学形态学梯度技术以提高方向保护的动作性能和准确反映暂态行波信号的突变时刻;且集故障定位与保护于一体。6个具有代表性算例的仿真比较表明,该方案能可靠区分直流输电线路区内、外的各种故障,对近距离故障、高阻接地故障等传统方法中难于准确定位的故障类型给出较准确的结果。     

形态小波在输电线路故障测距中的应用

如何准确提取行波浪涌到达时刻,是输电线路行波测距领域中的一个重要研究课题。提出一种新的输电线路故障测距算法,该算法通过形态学算子构造非线性提升方案,从信号的时域上提取奇异点,能够较为快速和准确地定位奇异发生的时刻,适合应用于输电线路故障测距。仿真结果表明,基于提升方案的形态小波（MW）在进行输电线路故障测距时能够不受故障类型、故障点位置、过渡电阻和故障合闸角的影响,与传统的小波算法相比,具有算法量小和易于实现的特点。     

特高压直流输电线路改进双端行波故障定位方法研究

实现特高压直流输电系统线路故障的准确定位对于提高故障处理效率、确保直流输电系统运行可靠性等均具有重要现实意义。设计了基于改进D型双端行波法的直流输电线路故障定位策略。首先采用导数法对故障发生的时刻范围进行准确判断,进而通过小波模极大值分析确定行波到达线路双端的准确时刻。利用故障行波波头到达测量端的第一次和第二次时刻,设计了改进D型双端行波测距方法,消除了行波波速对故障测距的影响。仿真算例结果表明故障测距结果误差较小,说明改进D型双端行波法具有较高的故障测距精度,同时对不同类型故障和不同过渡电阻具有良好的适应性,也能应用于近区故障定位。     

高压输电线路的双端电气量综合测距方法

给出了一种高压输电线路故障综合测距系统,综合了行波测距和基于线路集中参数、分布参数的常规测距方法,从而实现了故障的准确定位;利用小波来准确地检测波头到达时刻,提高测距精度;对行波测距中的不利因素进行了分析、改进,提出了在电压过零、行波测距不能正常启动时利用故障后的重合闸脉冲进行测距的方法,并利用EMTDC进行仿真计算,验证了其正确性和准确性.     

高压输电线路的双端电气量综合测距方法

给出了一种高压输电线路故障综合测距系统,综合了行波测距和基于线路集中参数、分布参数的常规测距方法,从而实现了故障的准确定位;利用小波来准确地检测波头到达时刻,提高测距精度;对行波测距中的不利因素进行了分析、改进,提出了在电压过零、行波测距不能正常启动时利用故障后的重合闸脉冲进行测距的方法,并利用EMTDC进行仿真计算,验证了其正确性和准确性。     

基于数学形态学的配电网单端行波故障测距

随着配电网网架的加强,线路增长,分支线路增多,线路变得复杂,用传统的巡线方法找出具体故障点的位置非常困难。开展配电线路故障测距技术的研究具有重大意义。由于配电网有大量分支,利用行波进行配电网故障测距时,接地故障点的反射波混杂在由线路的分支节点和许多端点造成的众多反射信号中。通常的方法很难识别出来自故障点的反射信号。因此,排除噪声干扰并提取有用的行波信号是精确测距的关键。在现有的行波测距原理的基础上,提出了基于数学形态学的配电网行波故障测距方案。在利用数学形态学对采集到的行波数据进行滤波后,利用多分辨形态梯度变换提取行波波头的模极大值,进而确定故障点。通过仿真分析和现场算例分析,验证了该方案的可行性。     

基于改进双端行波法的特高压输电线路故障定位方法研究

由于传统双端行波法采样信号时间的不精准以及波速的衰减作用，对输电线路行波故障测距的结果造成巨大的影响，为了提高故障定位的精准度，提出一种改进的行波双端测距法。该方法利用高频传感器对行波的波头进行采样有效提高测距精度，并提出修正波概念，在传统双端行波算法基础上进一步改进，减小了测距误差。基于MATLAB仿真软件搭建双端输电线路模型，利用小波变换对行波信号进行分析。仿真结果表明，该方法不受故障距离、故障类型及过渡电阻的影响，适应性强，能实现精准定位。     

集成行波测距功能的高压输电线路保护装置的技术探讨

以集成行波测距功能的高压线路保护装置为目标,提出了装置的总体硬件架构设计方案和行波测距软件的整体实现方案,并利用线路保护的判别信息提高了行波测距功能的可靠性,在不影响继电保护性能的基础上实现了行波测距功能与保护功能的整体融合,为提高输电线路保护装置的测距性能提供了技术保证,仿真结果验证了该集成技术的可行性。集成了行波测距的线路保护装置能实时精确定位线路故障点,大大减少人工巡线的工作量,缩短了故障修复时间,提高了供电可靠性。     

基于数学形态学暂态特征提取的高压直流输电线路精确故障定位

在介绍数学形态学基本原理的基础上,给出了利用数学形态学梯度技术提取暂态行波信号突变特征,反映信号突变时刻的故障定位新方法。仿真结果表明该方法对于近距离故障,高阻接地故障等传统方法难于准确定位的故障类型都具有很好的定位效果。本文详细分析和比较了数学形态学变换和小波变换对突变信号的检测性能,分析和仿真结果都表明,数学形态学梯度技术对突变信号具有很强检测能力,相比于小波变换等积分变换来说,数学形态学对噪声不太敏感,变换结果更易于分辨,且算法简单,耗时较小,易于硬件实现。     

一种新的三端电气量行波测距方案

在现有的行波测距基础上,提出了基于数学形态学的三端电气量行波测距方案,先利用广义形态滤波器滤除现场信号中的噪声和脉冲信号,再利用综合数学形态梯度提取行波模极大值,快速准确检测出故障点。通过仿真验证了在选取合适的结构元素下,此方案是有效可行的。     

串补线路的数学形态学行波测距法研究

因存在串联电容及其并联保护元件MOV,带串联电容补偿装置的输电线路的高度非线性特性对故障测距和继电保护产生了较大影响,使常规的故障测距和距离保护算法均已不再适用。为此,讨论了串联电容补偿对输电线路行波法测距的影响,并提出了一种基于数学形态学梯度技术的串补线路行波法故障测距新算法,该算法不受MOV非线性特性的影响。相对于小波变换等积分运算来说,形态学对突变信号检测能力强,对噪声不敏感,算法简单,耗时较小,易于硬件实现。ATP仿真结果表明,该算法具有很好的准确性和鲁棒性。     

应用于含有线-缆混合线路配电网的行波故障测距新方法

故障行波波头的准确辨识是提高配电网行波故障测距精度的关键因素之一,文中提出基于改进希尔伯特-黄变换(HHT)的行波波头标定方法,首先利用自适应噪声的完全集合经验模态分解(CEEMDAN)方法对故障信号进行分解,再利用希尔伯特变换求取高频固有模态函数分量的瞬时幅值,根据瞬时幅值的突变点确定行波波头的到达时刻。针对配电网的单一线路,利用该方法标定行波波头后,采用D型测距原理实现测距;针对线-缆混合线路,提出了基于接点时差的双端测距原理实现故障测距。对不同故障时间、故障位置、接地电阻等情况的故障进行仿真实验,结果表明,该方法可精确标定行波波头,且具有较高的测距精度。     

一种应用于线路保护装置的嵌入式行波测距方法

在分析阻抗法测距技术与行波测距技术优缺点的基础上,提出一种新的嵌入式行波测距方法。通过将行波测距模块化,并以独立插件方式集成到线路保护装置中,既实现了完整的线路保护功能,还实现了完整的行波测距功能。并且行波测距模块复用线路保护装置的电流采样通道、光纤通信通道,共享线路保护故障数据与行波测距数据,提高了行波测距的准确性。     

基于实际波速的多端输电线路行波故障测距方法

为进一步提高多端输电线路故障行波测距的准确性,本文提出了一种基于实测波速的多端输电线路故障定位方法。首先使用网格分形算法提取了线路故障时各条母线处初始行波的到达时刻,然后依据线路长度与故障初始行波到达时刻计算多端输电网各线路区间的波速,应用计算所得波速形成故障区间判定矩阵,实现了故障点位置的准确判定。该方法以计算得到的实际波速为依据,解决了现有测距方法中因波速不确定引起的测距误差问题,同时依据双端测距原理实现了故障点的准确定位。仿真结果表明,该方法能够有效判别故障区间,有着较高的定位精度。     

基于故障开断暂态行波信息的输电线路故障测距研究

利用测量点感受到的输电线路故障开断初始行波浪涌与其在故障点反射波之间的时延实现单端故障测距,称为Ｆ型测距原理。理论分析及ＥＭＴＰ仿真表明,这种测距原理不受来自故障线路对端不连续点反射波的影响。     

对不受波速影响的输电线路单端行波法故障测距的探讨

在不受波速影响的行波法测距研究中,必须注意研究暂态初始行波、故障点反射波、对端母线反射波相互间的极性关系。而波形处理工具也将影响测距结果。该文通过分析故障初始行波、故障点反射波、对端母线反射波的极性关系来区别不同的行波分量,以暂态电流行波为分析对象,并用数学形态学检测故障波形,对不受波速影响的单端测距算法进一步研究。