基于小波分析的HVDC换相失败故障诊断浅析

将小波变换应用于高压直流输电(HVDC)系统换相失败的故障诊断中,基于多尺度分析分别对不同故障情况下的直流电流进行分解,并利用尺度能量和尺度熵这两种小波处理方法提取故障特征,分别定义两个故障诊断指标作为辨识各种故障的判据,然后针对这两个指标分别设置4个阈值以诊断直流线路故障和换相失败故障。仿真表明,在不同的HVDC系统故障情况下,暂态信号小波尺度能量和尺度熵的分布都具有一定的规律性,可分别作为判断系统故障的有效依据,提出的判据能准确地对换相失败故障做出诊断。     

基于小波分解的直流断路器启动判据研究

直流断路器的启动判据直接影响断路器的动作性能。分析了直流系统故障行波的特点,提出一种基于小波分解的直流断路器启动判据。首先利用小波变换对直流系统故障时电压行波进行多尺度分解,通过比较分解后的高尺度的模极大值的变化情况,判断直流系统的故障,再利用电流行波模极大值的正负性区分直流系统的区内、区外故障,并与电压行波模极大值判据共同组成直流断路器的启动判据。最后利用MATLAB与PSCAD对启动判据进行了仿真验证,仿真结果表明,该启动判据原理简单,容易实现,并且具有较高的可靠性高与快速性。     

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。     

基于小波能量谱和灰色综合关联度的HVDC换相失败故障诊断

提出一种基于小波能量谱和灰色综合关联度的高压直流（HVDC）输电系统换相失败故障诊断新方法,采用小波能量谱量化故障特征,再根据灰色综合关联度分析来确定故障原因。根据熄弧角判断是否发生换相失败,对直流电流故障信号进行小波分析,获取各尺度下的小波变换系数,计算其小波能量谱;将得到的小波能量谱与故障参考序列进行灰色综合关联度分析,从而根据最大关联度原则确定故障原因。仿真表明,该方法能准确地诊断引发换相失败的故障原因。     

基于小波模极大值理论的HVDC输电线路行波故障定位方法的研究

根据行波定位的特点,介绍了一种基于小波模极大值理论的双端行波故障定位的方法,以及这种方法在HVDC输电线路行波故障定位中的应用和实现方案。用PSCAD(Power Systems Computer Aided Design)和Matlab软件进行了单极HVDC系统仿真分析,得到了发生故障后初始电流行波波头到达两侧的精确时间,进而得出了故障点到达逆变侧母线的距离。结果表明,用小波变换的方法可准确识别电流行波波头,实现HVDC输电线路高度精确的故障定位。     

基于小波变换的HVDC系统故障检测

利用反向电压行波4层小波系数绝对值的最大值可以用来区分直流故障和交流故障。通过对HVDC系统进行建模,举例几种常见故障,并使用MATLAB小波工具箱进行模拟。通过观察各种不同故障期间反向行波电压深度为4层的离散小波分析,确定故障类型,并区分直流故障和交流故障类型。仿真结果验证了小波变换的实用性。     

基于小波模极大值理论的HVDC输电线路行波故障定位方法的研究

根据行波定位的特点,介绍了一种基于小波模极大值理论的双端行波故障定位的方法,以及这种方法在HVDC输电线路行波故障定位中的应用和实现方案.用PSCAD(Power Systems Computer Aided Design)和Matlab软件进行了单极HVDC系统仿真分析,得到了发生故障后初始电流行波波头到达两侧的精确时间,进而得出了故障点到达逆变侧母线的距离.结果表明,用小波变换的方法可准确识别电流行波波头,实现HVDC输电线路高度精确的故障定位.     

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。     

一种基于方向行波的多端VSC-HVDC系统保护策略

针对星型连接的多端柔性直流输电(VSC-HVDC)系统,提出一种基于方向行波小波能量比值的保护策略。首先分析了星型连接VSC-HVDC系统故障行波的传播特性,找出故障线路和非故障线路方向行波的不同传播规律;然后对电压和电流线模分量进行离散小波变换,计算相应线路方向行波的小波能量;最后通过各个线路正反向行波小波能量的比值确定故障线路。PSCAD/EMTDC仿真结果表明:提出的方法能够快速准确地判断星型拓扑VSC-HVDC系统的故障线路,并且不受故障线路、故障距离、故障类型和故障电阻的影响,具有很好的鲁棒性。     

基于小波分析的电缆故障行波测距仿真研究

为了实现电缆故障的精确定位,将小波变换模极大值与信号奇异性关系的理论应用于检测电缆故障行波信号。借助电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,以35kV交联聚乙烯单芯电缆为原型,建立电力电缆故障仿真测试模型。采用Daubechies小波对故障测试波形进行多尺度、多分辨率分析,仿真结果表明利用小波变换的时频局部化特性能够有效聚焦到电缆故障行波信号中脉冲的起始点,为提高电缆故障定位精度提供了有效的检测方法。     

基于小波能量统计法的HVDC换相失败故障诊断

将小波变换应用于高压直流输电系统换相失败的故障诊断中,基于多分辨率分析分别对不同故障情况下的直流电压、直流电流、交流电压和交流电流等暂态信号进行分解,提取每一层的特征;根据各层小波能量统计,定义2个故障诊断指标作为辨识各种故障的判据,并针对这2个指标分别设置4个阈值以诊断直流线路故障和不同原因引起的换相失败故障。仿真结果表明,该方法不仅能准确区分换相失败故障和直流线路故障,而且能判断引起换相失败的原因。     

基于故障限流器的直流多馈入受端系统动态分区技术

为提升直流多馈入受端系统的运行性能,提出一种基于故障限流器的电网动态分区技术。该技术的基本思想是根据网架结构,选择合适的交流线路安装故障限流器,从而将系统划分为若干个相互之间由故障限流器隔开的区域。在正常情况下,故障限流器等效阻抗为0,不会影响系统的潮流分布和电压水平;当交流系统发生短路故障时,故障限流器将投入限流阻抗以限制短路电流,阻隔故障在各区域电网之间的传递,从而有效缩短直流线路换相失败的持续时间,加快直流功率恢复,缓解多回直流线路同时换相失败引起的交流系统功率不平衡和潮流转移问题,提升整个系统的暂态稳定性。以2个典型结构的直流多馈入受端系统为例,验证上述分区技术的有效性。     

抑制直流后续换相失败的自适应触发角补偿控制

高压直流输电系统的后续换相失败对交直流混联电网的安稳运行带来严重影响。为降低后续换相失败的发生概率,本文结合首次换相失败后故障恢复过程中直流系统的功率恢复速度,并考虑交流故障严重程度,提出一种抑制直流后续换相失败的自适应动态调节触发角的控制方法。首先,分析了故障恢复过程中各电气量的变化规律以及后续换相失败发生的影响因素;然后根据直流功率恢复速度以及交流电压跌落程度,通过所提控制策略对故障期间逆变侧输出触发角进行动态调整,以增大换相裕度,从而抑制直流后续换相失败。最后,基于CIGRE标准测试模型对控制方法进行仿真验证。结果表明,采用所提自适应触发角补偿控制方法能够在一定程度上抑制后续换相失败的发生,有效改善HVDC系统的故障恢复特性。     

采用多馈入交互作用因子判断高压直流系统换相失败的方法

目前对多馈入交直流受端系统的交流故障是否会导致多回直流同时换相失败的问题主要是借助于仿真工具进行分析,这种方法计算量大,并且耗时长。为此提出了一种利用多馈入交互作用因子快速判断直流系统换相失败的方法。基于节点阻抗矩阵对多馈入交互作用因子进行定义,通过最小熄弧角判断标准推导出临界多馈入交互作用因子的通用表达式,提出了基于临界多馈入交互作用因子的换相失败判断方法:某一回直流逆变侧换流母线发生三相短路故障时,如果另一回直流与该直流间的多馈入交互作用因子大于临界多馈入交互作用因子,则认为另一回直流系统也会同时发生换相失败。小算例系统和实际电网的研究结果证明了该指标和方法的准确性和有效性。     

2018年多直流馈入江苏规划电网连锁换相失败分析

针对2018年多直流馈入江苏规划电网,基于电力系统仿真程序PSD-BPA,研究了受端交流系统故障导致直流连锁换相失败及闭锁的问题,总结了多馈入交互作用因子以及节点电压交互作用因子在实际电网中的应用规律。由于江苏电网多回直流之间存在一定的相互耦合作用,当交流系统中主要线路发生故障后,会引起多条直流的连锁换相失败。此外,由于耦合程度的大小,相比于直流换流母线处发生故障,直流逆变站邻近交流母线故障后会造成更多直流的连锁换相失败。由于减轻多直流间交互作用的措施多数投资较大,江苏电网应在实际运行时给予这些交流母线故障更多的关注。     

多馈入高压直流输电系统中功率倒向问题

高压直流输电系统逆变侧电力系统发生故障时,可能导致换流站出现线路的功率倒向。介绍了传统功率倒向的发生原因及解决方法,针对多馈入直流系统,建立了交直流互联系统EMTDC仿真模型。对于逆变站交流侧各种故障以及直流输电线路故障进行了分析。研究表明,在电气距离较近的多馈入直流系统交流侧发生严重故障时,可能导致两换流站同时发生换相失败,并导致换流站邻近多条交流线路发生功率倒向,纵联方向保护可能误动;直流线路故障一般不易引起功率倒向。对换相失败导致的功率倒向发生机理进行了阐述,故障恢复时无功需求急剧增加是倒向的主要原因。针对纵联方向保护易误动提出了实用的解决方案。     

基于UPFC抑制HVDC换相失败的控制方法研究

针对高压直流输电(high-voltage direct current,HVDC)系统发生换相失败的问题,运用统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)减小HVDC系统发生换相失败的概率,并对UPFC的原有控制策略进行改善。当系统交流侧发生故障,UPFC并联侧控制策略采用交流侧母线电压参考值调节方法抑制换相失败的发生。引入故障水平FL来表征HVDC系统的故障严重程度,通过理论分析和PSCAD/EMTDC仿真验证:当故障水平FL为18.7%时,UPFC原有控制策略与改善后的控制策略均可抑制换相失败的发生;故障水平FL为23.1%时,只有改善后的控制策略可有效抑制换相失败的发生;故障更为严重,当故障水平达到FL为93.56%时,改善后的控制策略可有效降低连续换相失败的发生概率。运用UPFC动态无功补偿能力可增强HVDC系统受端交流系统强度,提高换相失败的抵御能力,从而有效改善了HVDC系统的运行特性。     

HVDC换相失败影响因素分析

换相失败是直流输电逆变侧的常见故障,为分析引起换相失败产生的原因,以及各种因素对产生换相失败的影响程度,从最基本的换向过程出发,分析了影响换向失败的因素为交换电压降低,直流电流增加等以及减少换相失败的措施。通过对两个直流工程的实例分析,揭示了换向失败通常是因为检测交流电网扰动和换流阀误触发、未触发。     

交流单相故障对高压直流输电换相失败的影响

研究了直流输电换相失败的原因及其受交流系统单相接地短路影响的特点 ,提出了分析该影响的新方法 ,并针对天广直流输电系统 ,明确了广州逆变站附近交流线路可正常采用单相自动重合闸技术     

基于经验模态分解与Elman神经网络的永富直流换相失败故障诊断方法

直流输电系统因自身的优越性能已广泛应用于电力系统。换相失败是直流输电系统中一种常见故障,会导致电流电压发生突变,给直流系统的安全稳定运行带来严重威胁。利用PSCAD/EMTDC平台搭建了永富直流输电系统模型,提出了基于经验模态分解和Elman神经网络相结合(EMD-Elman)的换相失败故障诊断方法。通过大量仿真实验发现使用Elman+样本熵可以有效的进行故障诊断,仅在50组样本的情况下对换相失败故障识别的精确度就可以达到95%以上,证明了该换相失败识别方法的有效性。