基于VMD-WVD的故障行波全波形时-频分析方法

受高阻接地故障、过零点故障和高频噪声等因素的影响,行波波头检测困难,导致行波保护和故障定位方法可靠性不高.由于故障行波具有全时频特性,检测一定时间窗内时频域行波波形将包含全景故障信息,从而实现故障特征可观测.融合故障行波时频域信息,提出了基于全波形信息的故障行波表现形式.在此基础上,提出了一种基于变分模态分解(VMD)...     

基于时域波形特征认知的输电线路近端故障辨识与定位

针对现有单端行波故障测距对近端故障存在测距盲区、双端行波故障测距对近端故障测距误差较大,无法满足工程需要的不足,提出基于波形特征认知的近端故障辨识与定位方法。首先,分析了线路故障行波传播规律,以固定分辨率显示波形。发现线路近端故障时,初始行波及其后续波形在长时窗整体宏观观测下呈堆叠缓变特征,而在短时窗局部放大观测下呈周期性变化特征,且周期与故障距离相关。不同线路的近端故障历史样本能统一作为参照基准为测距提供提示。进而提出基于波形密度和突变分布的近端故障辨识方法。最后,对辨识出的近端故障进行周期估计,利用近端故障与线长的无关性以及历史样本突变周期和故障位置已知性,搜索周期最近邻历史样本,并由已知故障距离插值实现故障位置确定。基于大量实测数据进行仿真测试,结果表明所提方法能够显著提升单端行波测距可靠性和成功率。     

基于行波全波形主频分量的单端定位方法研究

针对线路参数依频变化导致的时域行波波头畸变无法精确标定,传输波速无法准确计算的难题,提出一种基于行波全波形主频分量的单端定位方法。该方法选取广义Morse小波刻画故障行波的时频谱,获得行波全波形,多维度展现故障信息;定性分析行波波头衰减和传输波速的依频变化特性;定量计算全波形各频段能量,提取能量最大的频段,作为行波全波形主频分量;利用Teager能量算子增强波头突变特征,精确标定行波全波形主频分量下初始波头和第二反射波头对应时刻,准确计算主频分量对应的传播速度,实现基于行波全波形主频分量的单端行波定位。PSCAD仿真结果表明,所提定位方法具有较强的算法适应性,通过提高波头标定精度和传输波速计算准确性,有效提升单端行波定位方法的可靠性与精度,定位绝对误差小于120m。     

单-多端行波组合的架空线配电网单相接地故障定位方法

针对配电网网络结构复杂,分支多,故障定位困难,提出了一种单端、多端行波相结合的配电网单相接地故障定位方法。首先根据配电网拓扑结构,依据最优配置原则,选取需安装行波定位装置的配变终端,然后通过奇异值分解(SVD)对故障行波信号进行检测,应用多端行波故障选线算法判别障故障线路。在此基础上,各行波定位装置采用小波波形相关性方法,检测两个相关反射波时间差进行单端行波测距。仿真结果表明,该方法在某台定位装置失灵、时间记录错误时也能实现配电网的故障准确定位,具有很强的容错性和较高的定位精度。     

基于数学形态学的高压直流输电线路无通道保护研究

高压直流输电线路的行波保护，分有通道保护和无通道保护2种方式。现有输电线路行波故障测距的共同缺点是：无论单端法还是双端法都会由于故障发生时行波波速的不确定，给故障定位造成误差。新型的基于单端行波故障澳4距的无通道保护方案，利用数学形态学检测故障波形，准确确定暂态初始行波、故障点反射波、对端母线反射波到达保护装置端的时间，能实现故障准确判别和故障定位。     

基于参数优化VMD和TET的柔直线路单端故障测距方法

单端行波故障测距方法在考虑频变波速影响时需要提取故障行波时频域特征,但现有方法存在时频分辨率较低、波头识别困难和波速计算不准确的问题。为此,提出一种基于参数优化变分模态分解(variationalmode decomposition, VMD)和瞬态提取变换(transient extraction transform, TET)的单端故障定位方法。首先,利用麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)优化VMD参数,提取含有故障特征的高频模态分量。然后,对该模态分量进行瞬态提取变换,通过去除短时傅里叶变换中模糊的时频能量,保留与信号瞬态特征密切相关的时频信息,得到故障行波时频域全波形。最后,在故障行波全波形中提取主频分量并标定初始波头与第二反射波头,通过计算主频分量下的波速度,结合行波定位方法实现单端故障测距。在PSCAD/EMTDC中搭建四端柔性直流电网的仿真结果表明,所提算法对过渡电阻和噪声具有较强的耐受性,即使在较低采样率下也能实现准确的故障定位。     

基于行波全波形主频分量衰减特性的高压输电线路快速保护方法

现有单端行波保护方法提取的故障特征量难以综合反映故障位置和边界特性,易受过渡电阻等不同故障工况的影响,导致保护整定困难。该文深入分析了区内外故障初始反行波的传输路径差异,研究了线路参数及线路边界对行波幅值衰减的影响,确定以初始反行波各频段幅值衰减特性为依据提取故障特征量。在此基础上,利用连续小波变换分解包含初始反行波的行波信号,得到行波全波形,并构造随故障位置动态变化的行波全波形主频分量。理论分析发现：区内故障时行波全波形主频分量随故障距离增大而减小;线路边界导致区内外故障主频分量差异显著。据此提出一种基于行波全波形主频分量衰减特性的输电线路快速保护方法。该方法以动态变化的行波全波形主频分量设置保护判据,避免不同网络拓扑结构、故障工况对保护整定值的影响。仿真结果表明所提方法能快速、可靠判别区内外故障,在线路末端经300Ω过渡电阻故障时仅需1ms时间窗采样数据也能可靠动作,在不同故障工况下具有较强适应性。     

基于暂态行波时频特征的输电线路故障检测与选相方法

基于暂态量的故障时刻检测与故障选相方法速度快、灵敏度高,符合发展超高速保护的要求.输电线路故障产生的暂态行波信号在时域上和频域上都包含了丰富的故障信息,首先利用小波的多分辨率分析对三相暂态电流行波进行分解并将其重构至不同频段;然后在一时频窗内定义信号的时频特征向量以充分反映信号的时频特征,并利用相关系数来刻画信号的时频特征及其变化规律,以此提出基于暂态行波时频特征的输电线路故障检测与故障选相方法.该方法的可靠性及适应性由基于 PSCAD/EMTDC 的仿真试验验证.仿真试验结果表明,基于时频特征的故障检测精度高,故障选相结果准确,且不受故障距离、故障时间、过渡电阻的影响,同时所需故障数据窗短,对实现超高速保护有积极的借鉴意义     

单-多端行波组合的配电网单相接地故障定位方法

针对配电网网络结构复杂,分支多,故障定位困难,提出了一种单端、多端相结合的配电网单相接地故障行波定位方法。首先根据配电网拓扑结构,依据最优配置原则,选取需安装行波定位装置的配变终端,然后通过奇异值分解(SVD)对故障行波信号进行检测,应用多端行波故障选线算法判别障故障线路。在此基础上,各行波定位装置采用小波波形相关性方法,检测两个相关反射波时间差进行单端行波测距,并进行信息融合,得出最终定位结果。仿真结果表明,该方法在某台定位装置失灵、时间记录错误时也能实现配电网的故障准确定位,具有很强的容错性和较高的定位精度。     

基于行波时频特征的单端故障测距方法

行波波速度的确定及故障行波波头到达时刻的标定是影响行波测距精度的主要因素。在考虑线路参数频变特性对行波传播特性的影响的基础上,提出基于行波时频特征的单端测距方法：利用行波信号的利普希茨（Lipschitz）指数将行波信号的时频特性联系起来,运用最小二乘法拟合检测到的第2个行波波头的Lipschitz指数,并据此确定故障...     

基于全波形信息的混联线路单端行波定位方法

架空线-电缆混联线路,由于各段线路行波波速度不一致,初始行波波头和故障点反射波难以辨识,传统的故障定位算法无法适用。提出了基于全波形信息的故障行波时-频域表现形式;基于故障信号的传播特性和折、反射机理,定性分析了区段内故障和相邻区段故障,行波波形时-频域相似性和差异性,揭示了故障行波全波形与故障点位置一一对应的本质;基于故障行波全波形信息,截取一定时间窗行波信号,对其经连续小波变换得到各频带系数进行时间间隔划分,得到面积相等的时频小块,进而建立故障行波时频谱矩阵,利用波形特征匹配技术,实现混联输电线路准确故障定位。该方法具有清晰的物理意义,无需行波模量波速,无需提取初始行波波头以及后续反射波,可通用于多端混联输电线路。理论研究和大量算例分析结果表明,该方法原理简单,具有较高的实用价值。     

基于小波包能量谱的电网故障行波定位方法

为减少电网故障行波传播色散特性对行波波头检测和波速测量的影响,提高电网故障行波定位的准确度,提出了基于小波包能量谱的电网故障行波定位方法。该法结合小波包技术与傅立叶变换的谱分析,对行波信号进行分析,提取能量相对集中的故障频带信号进行故障行波定位计算;行波到达时间由该频带相应尺度下的小波包能量时谱提取的行波特征点位置计算;该频带行波传播速度由输电线路两端对外部扰动的实测行波数据计算。大量的电网故障行波定位ATP仿真分析结果和现场实验测试分析表明,该电网故障行波定位方法能有效提取电网行波特征信号,减少行波传播色散特性和线路长度变化的影响,定位误差<200m。     

故障行波全波形时–频特性分析

基于行波信号的故障检测以故障行波的产生、传输特性和折、反射机理为基础。故障行波是一个宽频带阶跃信号,兼具时域和频域的波形特性。融合故障行波时–频域波形,该文提出基于全波形信息的故障行波表现形式,全面刻画行波的传播过程;深度挖掘故障行波全波形与网络拓扑结构、故障点位置和故障点参数的关联,分析折射和反射过程、传输函数和故障点参数对行波全波形传播造成的影响,对区内各点故障和区内、外故障,行波全波形的相似性和差异性进行了定性分析;运用时–频域波形相关系数实现行波全波形的有效辨识,通过大量PSCAD/EMTDC仿真,总结区内不同故障点,区内、外故障以及不同故障点参数,行波全波形相关系数的变化规律,为基于行波信息的故障检测技术搭建了坚实的理论基础。     

基于行波全景故障特征自辨识的高阻接地故障检测方法

受故障信号微弱、配电网存在噪声干扰等因素的影响，高阻接地故障情况下行波波头提取和检测困难，导致基于行波信号的高阻故障检测方法可靠性不高。针对上述问题，提出一种基于行波全景故障特征自辨识的高阻接地故障检测方法。首先，借助行波全景波形对高阻接地故障与正常暂态扰动电压行波信号的时-频差异性进行分析；然后，搭建卷积注意力模块-卷积神经网络（convolutional block attention moduleconvolutionneuralnetwork,CBAM-CNN）模型，使其较传统的卷积神经网络（conrolutionneralnetwork,CNN）模型更具抗干扰能力，将行波全景波形以灰度图形式输入卷积神经网络，实现对多维故障特征的提取与利用；最后，在PSCAD上搭建10 kV配电网模型进行各种故障条件下的仿真分析。结果表明：所提方法能够可靠检测高阻接地故障，抗噪性能良好，且不受故障位置、过渡电阻、初相角的影响，大大提高了基于行波信号的高阻接地故障检测方法的可靠性与灵敏性。     

基于OPGW输电线路故障定位技术的研究

高压输电线路是传送电能的主要通道,其运行的可靠性关系电能是否能够有效传输。本文通过分析单端行波法和双端行波法这些输电线路故障定位方法的优势和不足,提出基于OPGW(Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire)光缆的输电线路故障定位技术,介绍了此方法的基本原理及故障定位优势。通过PSCAD仿真软件,建立两端变电站、电压等级为220kV的三相架空线故障模型。在故障点不同故障类型下仿真计算,分析各种情况下输电线路电压、电流的变化特征。利用故障相暂态电压波形特征对故障点位置进行定位,仿真结果与设定值十分接近,证明了此故障定位方法的可行性。     

基于故障距离区间的混联线路单端行波测距

架空线–电缆混联输电线路发生故障时,单端故障行波难以辨识,无法直接用以定位故障点。为提升单端量测距的实用性,提出一种基于故障距离区间的混联输电线路单端行波故障测距方法。首先,利用基于单端工频量的逐段推演故障区段法,初步划定故障距离区间,并通过在线估算对端等值阻抗以确保所划定的区间的正确性;然后,分析划定的区间内的行波传播规律,构建故障点精确定位方法,针对区段连接点邻域内故障的特殊场景,提出连接点故障识别判据和故障区段判据;最后,通过剔除待辨识波头所在区间内的干扰波确保算法精度和可靠性。仿真结果表明,该方法测距精度高,不存在区段连接点邻域测距死区,通用于多段混联输电线路,具备较高的实用价值。     

基于EMD降噪与RFID技术的 电缆定位方法

随着城市化进程加快,电力电缆普及程度日益增大,与架空线路相比,其封闭的敷设环境使得故障定位及抢修成为难点。依托电力GIS平台,提出基于经验模态降噪与射频识别技术的电缆定位方法,该方法采用无线射频识别技术建立电力电缆通道模型,使得地下管道可视化、数据化;运用行波进行电缆单端测距,针对测距波形噪声较大的缺点,对其波形进行经验模态分解,并进行小波变换方法降低波形噪声,得到精准故障距离;最后结合故障距离以及电力电缆通道模型进行精准定位。仿真结果表明:经验模态分解与小波变化能有效滤除故障行波中的脉冲信号与白噪声信号,为故障测距打下基础;单端行波测距方法能精准进行故障测距;结合电力GIS平台能有效进行电缆故障定位,具有一定的工程价值和理论价值。     

直流接地极线路单端行波故障测距算法

相关函数法是单端行波测距中的经典算法,然而由于故障距离未知,时窗宽度难以确定,宽时窗时,相关函数极值点容易偏移,测距精度较低;窄时窗时,受噪声和波形畸变的影响较大,容易误判。在分析接地极线路的故障暂态行波的特性基础上,提出了基于多分辨相关函数理论的直流接地极线路单端行波故障测距算法。在该算法中,时窗宽度采用2进递减方式,第1层宽时窗作为参考窗口,逐级递减,充分利用宽窄时窗各自的优点,提高测距的可靠性和准确性。通过对接地极线路仿真故障数据的处理,证明该算法能同时保证测距的可靠性和准确性,具有很高的实用价值。     

基于数学形态学的输电线路行波保护研究

提出一种利用数学形态学处理行波波形并实现行波保护的方法。该方法利用数学形态学多分辨形态梯度检测故障暂态行波。利用数学形态学分析故障波形时不存在相移,而且只涉及到布尔运算,运算速度快,不但能定位故障时刻,而且还能检测波形奇异点的极性。行波保护的可实现性强。仿真同时表明了基于多分辨形态梯度分析检测算法的准确和有效性。     

输电线路单端行波故障测距的研究

分析了影响单端行波测距法精度的主要因素,包括母线端接线、接地电阻、T型线路结构、故障位置等,指出行波的极性和幅值是行波最重要的两个特征,提出了考虑电流行波极性和电压行波极性的综合行波极性判别法,该方法较容易识别线路内的折反射行波和线路外的其它线路折反射行波,与仅利用电流或电压行波的方法相比,判别的可靠性有很大提高.同时指出对单端行波测距而言,一些线路结构和故障情况下无法进行单端行波测距,单端行波测距法还存在测距死区问题.用单端法进行测距需要结合阻抗法进行联合单端测距,在单端行波法失效的情况下以阻抗法的测距结果作为补充,才能弥补单端行波法和单端阻抗法的不足,实现精确故障定位.