基于小波变换的超高速行波保护和故障定位算法

提出了利用故障后产生的电流行波实现输电线路超高速保护和高精度故障定位的算法。借助于小波分析工具,将电流行波信号进行小波变换,通过分析线路两端电流行波初始波头模极大值的极性来判别区、内外故障;同时利用模极大值对应的时间差来实现故障距离的测定。论文详细分析了影响行波保护和故障定位的各种因素,提出了相应的应对措施。大量的PSCAD/EMTDC仿真结果表明,算法能够实现线路超高速保护和高精度故障定位双重功能。     

基于二阶B样条小波模极大值的双极HVDC输电线路行波保护

针对行波保护存在波头难以捕捉或捕捉精度不高的问题,提出了一种基于二阶B样条小波模极大值的双极HVDC输电线路行波保护。首先,获取正负极整流逆变两端的暂态电流行波信息,通过计算其相关系数选出故障极,然后利用二阶B样条小波函数分解暂态电流行波获得模极大值,通过比较电流行波与小波模极大值的极性判断出区内外故障,最后根据模极大值所在位置确定波头到达时间进行故障测距。PSCAD/EMTDC仿真结果证明,所提办法可准确的实现故障的判别,测距精准度高且不易被过渡阻抗、故障类别及测量距离等要素影响。     

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。     

高压直流输电线路两极短路接地故障测距研究

小波分析已被广泛应用于高压直流输电线路的故障测距之中,但多数也仅局限于对单极接地故障的测距研究。在此基础上,提出利用小波变换的模极大值理论对两极短路接地故障进行分析。首先,在PSCAD中搭建出高压直流输电系统的仿真模型并进行故障线路仿真,得到故障时的暂态电流信号,最后,对电流行波进行小波分析实现故障测距。从仿真分析结果可知,该方法的定位误差不超过线路全长的0.5%,证明了小波变换的模极大值理论可适用于两极短路接地的故障测距中。     

双极HVDC输电线路行波故障定位

为准确定位双极HVDC输电线路故障,介绍了基于小波模极大值理论的双端D型行波故障测距方法及该方法在双极HVDC输电系统中的应用并用PSCAD和MATLAB软件仿真分析双极HVDC系统,得到故障点初始行波波头分别到达整流侧母线和逆变侧母线的时刻,从而算出故障点到达两侧母线的距离,完成故障定位。该结果表明,小波变换的模极大值能够刻画出故障行波信号的奇异点和奇异性,用小波变换提取高频暂态信号可准确找出故障极线路,识别出故障极初始电流行波的波头,实现双极HVDC输电线路高度精确的故障定位。     

输电线路暂态电流行波的故障特征及其小波分析

把小波变换应用于输电线路故障后所出现的暂态行波的分析和研究中,揭示了行波信号的“突变”和其小波变换模极大值之间的关系,行波信号的小波变换模极大值标志着电流行波中最主要的故障特征。利用这些模极大值可以构成利用电流行波的故障起动元件,选相元件,还可构成利用电流行波的继电保护和故障测距。     

小波方法在超高压输电线行波故障测距中的应用

输电线路发生故障后将产生向变电站母线运动的行波，因此可以在母线处采集并记录故障电流行波，利用小波变换快速算法即可实现输电线路的精确故障测距。但由于输电线路故障电流信号中具有很强的突变信息，因此须用小波变换对实变信号进行奇异性检测，从而将奇异信号发生的时刻转换为故障距离。文章通过EMTP仿真计算及对结果的详尽分析，提出了一种利用小波变换模极大值的传播来计算故障距离的新方法。仿真试验表明了该方法具有较高的测距精度。     

单端电缆供电线路故障类型判断及保护选择性的研究

利用小波的性质及暂态电流行波与小波变换模极大值的关系判断故障类型,再利用微机逻辑判断实现保护的选择性。仿真证明了故障类型判断的正确性以及保护有选择动作的可靠性。     

单端供电电缆故障选相及保护的研究

本文利用小波的性质及暂态电流行波与小波变换模极大值的关系判断故障类型,再利用微机逻辑判断实现保护的选择性。仿真结果证明了故障类型判断的正确性以及保护有选择动作的可靠性。     

珠海220kV高压XLPE电缆故障行波测距方法研究

研究了高压XLPE电缆故障行波测距方法,对于快速定位故障具有重要意义。将小波变换应用于行波测距的算法中去,由于其模极大值能够准确地反映初始行波的极性和到达时间,该方法利用初始电压行波和电流行波的极性方向来判断线路是否发生故障,它不受后续折反射波的影响,特征明确。利用EMTP软件对模型进行仿真,对仿真后的结果采用小波变换进行分析,能比较准确地判断线路是否发生故障。对珠海环琴线、望环线的电缆线路进行了模拟故障的行波测距实验。结果表明,采用小波算法有效提高了测距的精度。     

基于PCI总线的行波数据采集系统

在行波故障测距中,传统的数据采集系统无法满足采集高速变化的暂态电压、电流行波的要求,难以实现故障的精确定位。笔者研制了一种基于PCI总线的高速数据采集系统,介绍了系统原理和硬件电路。以现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)作为中央处理器,通过高速A／D转换、同步动态随机存储器(Synchronous Dynamic Random Access Memory,SDRAM)和先进先出(First In First Out,FIFO)高速缓冲存储及PCI总线传输实现高速数据采集。该系统可实现高达100MHz的采样频率,能有效解决输电线路暂态行波的采集问题,在故障定位及微机保护中均能得到广泛应用。     

新型暂态行波幅值比较式超高速方向保护

针对传统行波保护可靠性低这一缺点,提出一种基于暂态行波幅值比较的新型超高速线路保护方案。该方案基于故障发生后一段时间内,正向行波幅值积分与反向行波幅值积分的比值来确定故障方向。若线路两端保护的判断结果均为正向故障,保护将发出跳闸命令。该文对保护的原理判据和影响行波方向保护的主要因素分别进行了仿真分析,PSCAD/EMTDC仿真结果表明,所提方案能够快速、可靠地识别线路区内外故障,其性能基本不受故障电阻、故障时刻、母线或线路接线方式等的影响,该保护原理清晰,实现简单,具有良好的工程应用前景。     

现代行波测距技术及其应用

介绍了利用电压、电流行波进行线路故障测距的方法。单端法是测量故障产生的行波在故障点及母线之间往返一趟的时间来计算故障距离,双端法利用故障行波到达线路两端的时间差测距。阐述了故障行波信号的测量、超高速记录、行波脉冲的小波检测以及双端装置时间精确同步等关键技术问题的解决方案以及行波测距技术实际应用中的若干问题。     

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     

超高速方向继电器新算法的研究(Ⅰ)——原理分析

应用综合矢量的概念,提出了一种判别高压输电线路故障方向的新算法,在较短的数据窗内计算出电压、电流的相位差,从而达到判断故障方向的目的.该继电器的动作速度快于常规的基于工频电气量的方向保护,其可靠性优于行波方向保护,且具有较高的灵敏度.     

超高压线路单端行波故障定位系统的研究

为了使电力系统在发生故障后能准确定位,研制和开发了基于百兆高速数据采集系统的单端行波故障定位系统,从而使采样导致的误差减小到3m。它利用小波分析的方法来识别故障暂态行波到达观测母线产生的奇异点,通过“波形比较法”来去除相邻母线和对端母线的干扰,从而能够较准确地提取两次故障暂态行波到达的时刻,实现超高压传输线的故障定位。     

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。     

基于方向行波的电力线路保护与检测技术

行波保护与检测技术由于具有超高速的动作特性且不受故障点过渡电阻、系统振荡等因素的影响,在某些故障分析过程中,将行波分解为前行波和反行波这两种单一方向行波是很有必要的。总结国内外基于单一方向行波的故障判别和状态检测原理,分析了行波分解在各种电压等级输电线路和配电线路的故障启动、故障选线、故障选相、故障测距和故障方向判别等领域应用的必要性,并指出了单一方向行波的应用前景。     

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。     

Fault location for power grid based on transient travelling wave data fusion via asynchronous voltage measurements

Considering the complex topology of power grids and their important application, finding an effective fault location algorithm is mandatory. This paper presents a fault location method for power grid based on transient travelling wave data fusion and asynchronous voltage measurements. Firstly, the refraction regularity, attenuation rule and main factors affecting the amplitude of the initial travelling wave are analyzed. Then the modulus maxima of detail coefficients, treated as the feature variables of the initial travelling wave, are extracted via wavelet transform. At last, according to the configuration of the measuring points, fault location scheme based on data fusion theory is proposed. In data level fusion, phase-mode and wavelet transform are carried out in order to obtain the feature variables. In feature level fusion, the fault section is determined through the fault feature variables filtered by the network topology and the artificial neural network is used to fit the relationship between the fault distance and the time difference of arrival between single-terminal aerial-mode and zero-mode voltage. In decision level fusion, the double-terminal fault location algorithm based on the single-ended uploaded data is proposed. The IEEE 30-Bus System is simulated in PSCAD/EMTDC and the fault location algorithm is carried out in MATLAB. The simulation results demonstrate that high-precision fault location could be realized and that practicality and economy are improved without requirements on synchronous sampling.