利用电磁式电压互感器实现小电流接地系统行波故障定位和选相

提出利用电磁式电压互感器传变暂态行波信号,实现小电流接地系统各种故障类型快速识别和故障准确定位。建立了电磁式电压互感器行波传变特性分析模型,并以实际的电压互感器参数为例对其行波传变特性进行了研究,研究结果表明,电磁式电压互感器能够有效传变行波波头,满足行波故障测距要求。分析了三相电磁式电压互感器的行波传变特征及规律,分析发现,单相接地故障和各种短路故障暂态行波信号都以一定的规律有效传变到电磁式电压互感器二次侧,在此基础上,提出利用二次侧的暂态行波信号实现线路故障快速定位以及各种故障类型快速识别的原理与方法。现场试验结果证明了所述方法的正确性。     

一种高压电网电压行波信号的提取方法

行波信号的有效提取是高压电网行波保护和行波故障定位的前提,针对传统电容式电压互感器不能传变暂态高频信号的缺陷,提出了一种电压行波信号的提取方法。利用电容式电压互感器或电流互感器的套管末屏电容,设计了电压行波提取电路,考查了其频率响应特性。利用EMTDC分别仿真了提取电路对不同频率段、不同故障初始角和不同故障电阻的暂态电压信号提取响应,理论分析和仿真结果表明:该方法能够有效地提取暂态高频信号,正确反映一次侧特定频带的电压行波特征,很好地解决了行波保护或暂态量保护及故障定位中暂态电压行波提取的难题。     

利用配电变压器获取行波信号

提出利用配电变压器传变行波,解决行波故障测距中线路末端信号不易获取的问题。分析了故障测距用行波信号对测量互感器的要求。建立了配电变压器行波传变特性分析等值电路,利用实际的变压器参数对其行波传变性能进行了研究,结果表明,配电变压器能够有效传变行波波头,满足行波故障测距要求。在此基础上进一步分析了三相配电变压器的行波传变特征及规律,分析发现,尽管中性点非有效接地系统单相接地故障后线路稳态线电压保持不变,但其故障暂态过程仍产生电压行波线模分量,并且它们可以有效传变到变压器低压侧,且只利用变压器低压侧的2个线电压就可以有效获取各种类型故障初始行波信号。现场试验结果证明了所述方法的正确性。     

基于L1正则化反演的电压行波高精度检测方法

针对电压行波传感器二次侧故障行波信号不能真实反映电网一次行波波形特征的问题,提出了一种基于L1正则化反演的电压行波高精度检测方法。首先,分析了行波传感器的非理想传变特性,揭示了一、二次行波信号的波形差异性。在此基础上,提出利用小波包变换对观测信号进行多尺度分解,并对各频段信号分别进行反演的方法,从而减小由行波传感器引起的畸变误差。其次,在反演模型中引入L1正则化约束对模型进行稀疏性刻画,使反演结果更能体现真实故障波形特征。最后,利用快速迭代收缩阈值算法(fast iterative shrinkage-thresholding algorithm, FISTA)进行迭代求解,将各分量的反演波形线性叠加,实现故障行波信号的精确还原。仿真和实验结果表明：与直接反演相比,所提方法能够实现故障行波在时域和频域上的高精度真实测量,在微弱故障和噪声环境下也能获得较为精确的反演结果,具有一定的工程应用价值。     

基于自适应黑盒反演的行波精确检测方法

针对故障行波信号经行波传感器传变后发生波形畸变、不能真实反映一次侧行波波形特征的问题,提出了基于改进步长最小均方误差(LMS)自适应反演算法的行波波形精确检测方法。首先,搭建IEEE 9节点标准测试模型和传感器模型,获取输电线路在不同故障位置、初相角、过渡电阻和故障类型下的一、二次行波信号;接着,利用变步长LMS自适应算法训练一、二次信号,找到一、二次信号之间的传变关系,建立黑盒反演模型;然后,考虑到实际二次行波信号中存在噪声,引入小波阈值去噪方法对检测的二次行波进行预处理;最后,利用黑盒模型进行反演得到一次行波。仿真和实验结果表明,该方法无须借助传感器传递函数求解反演模型,可避免传递函数不精确对反演结果产生的影响,有效提高行波检测的真实性,推进行波技术的实用化。     

电容式电压互感器的高频暂态特性仿真分析

传统概念认为电容式电压互感器(CVT)的高频传变性能差,不能满足暂态行波信号的传变要求.本文通过借鉴变压器的波过程理论,构建CVT的仿真模型,并对CVT的高频暂态特性进行仿真分析.结果表明CVT能够有效传变高频暂态信号的波头部分,其二次侧信号可用于行波定位.     

空心线圈电流互感器传变特性实验研究和分析

为了精确评估空心线圈电流互感器的传变特性,设计了空心线圈电流互感器精确度、饱和特性、频率特性和暂态特性的测试方案,根据互感器的结构模块设置测试点,研究各单元部件和整机的特性。提出采用"额定准确低限值一次电流"下的"总谐波畸变率"指标,评价空心线圈电流互感器在小电流时的输出波形质量。实验结果表明,空心线圈电流互感器大电流时线性度好,小电流时易受干扰的影响,互感器频带受限于传感线圈参数和信号处理电路的相频特性,对故障暂态电流和励磁涌流的传变误差主要来源于衰减直流分量的测量误差。研究方法为厂家产品设计和改良、相关测试标准的改善提供参考。     

电磁式电压互感器暂态仿真及行波传变特性分析

传统上认为电磁式电压互感器(potential transformer, PT)不能有效传变高频行波信号,因此铁路自闭贯通线在利用既有设备进行双端电压行波测距时还需进行系统的研究。文章基于PSCAD/EMTDC建立了JDZ10-10型PT等效模型,并植入自闭贯通线路中进行系统的仿真研究,利用小波模极大值法检测线路故障时电压互感器一次侧和二次侧的电压行波波头。仿真研究发现,自闭贯通线上常用的JDZ10-10型PT在0~125 kHz的低频段有较好的传变特性,能准确、无时延地传变行波波头信号和极性;但故障后1~2 ms二次侧存在一个振荡过程,因此1个一次侧波头传变到二次侧会产生多个波头。在准确识别二次侧行波第1个波头的情况下,可利用电压行波进行自闭贯通线路故障测距。该结果证明电压行波测距原理在铁路自闭贯通线路中具有适应性。     

基于电容式电压互感器二次信号的行波故障定位方法

根据行波定位的技术特点,建立了电容式电压互感器 (Capacitor Voltage Transformer,CVT)高频暂态仿真模型, 分析了CVT行波信号的传变特性,论证了利用CVT二次信号进行故障定位的可行性,在此基础上提出了利用小波分析进行行波波头检测的实现方法。仿真结果表明,利用CVT 二次信号,通过小波变换方法可准确识别电压行波波头,实现高精度的故障定位。     

输电线路行波仿真方法及行波试验技术

围绕输电线路行波测距装置性能试验方法问题,分析影响测距装置感受行波的因素,提出行波传播全过程仿真概念,给出用两端口网络描述电流互感器行波传变特性的方法,实现了包括输电线路故障、电流互感器传变、二次电缆传播、二次负荷模拟的行波传播全过程仿真,仿真获得的行渡波形与现场记录行波波形相似.针对工程应用完成行波传播全过程仿真,利...     

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...     

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。     

半波长输电线路行波传播特性及故障测距

为了研究行波测距在半波长输电线路上的适用性,首先基于行波幅值衰减特征和折反射规律,估计适用单端测距的临界故障距离。其次,分析不同故障状况下行波畸变对传统测距方法的影响,据此提出适应半波长线路故障定位的新方案。该方案在线路中间布置额外测点,利用该测点行波极性判断故障区段,选择在故障区段内采用单端或双端法进行精确测距。利用PSCAD/EMTDC搭建半波长输电线路模型,进行不同情况下的故障仿真,结果表明:单端行波测距可以适用的临界故障距离约为100~240 km;此外,所提方案能消除测距死区,有效提升测距精度,基本不受故障条件、调谐网络和负载状况影响,具有较高可靠性。     

基于故障电流信息综合分析的分布式单相接地故障测距方法

在分析输电线路故障电流特性的基础上,提出利用不同检测点故障电流零序分量之间的偏离度和故障电流行波的第一个波头能量综合判断故障区间的方法,分析了检测点在不同的安装位置时其检测到故障行波及其反射、折射波的对应关系,并提出分布式单相接地故障测距系统故障所需检测点的数量及安装位置的要求,最终根据故障区间,选择对应的测距方程,从而得到故障点位置.仿真实验表明此分布式故障测距方法测距精度较高.     

消弧线圈并联小电阻接地方式下的行波故障测距

中国10～35 kV中性点经消弧线圈接地的中压配电网越来越多地采用消弧线圈与小电阻并联的方案。在发生永久性单相接地故障后投入并联小电阻,使故障电流增大,让保护装置可靠动作并断开故障线路。因此,在其基础上进行单相接地故障的测距技术研究极具发展前景和必要性。并联小电阻后将产生电流行波并在到达故障点后反射,反射电流行波幅值较大、特征明显。文中提出了利用投入并联小电阻产生的电流行波来进行故障测距的方法。深入分析了电流行波在线路上的传输特性,以及利用电流行波零模分量和线模分量进行故障测距的单端测距策略。针对配电网的特点,研究了架空线、电缆混合线路的解决方案以及利用多个检测装置信息的综合测距技术。最后,ATP/EMTP软件的仿真结果证明了所提出的故障测距方法的准确性和实用性。     

高压电缆在线行波故障测距算法的设计

研究了模量电流信号在高压交叉互联电缆中的传播特性,提出了以电流模量4作为高压电缆的行波测距信号。并设计了不受电缆波速变化影响的在线行波测距算法,有效解决了交叉互联电缆波阻抗不连续造成的行波折反射复杂问题,以及内外模量行波的交叉透射问题。算法通过提取故障暂态行波中能量百分比比较高的频带进行暂态行波的重构,有效降低了暂态行波的频带宽度,减小了行波色散对测距结果的影响。EMTP仿真及Matlab计算表明该算法适应性好,测距精度高。     

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。