基于整个输电网GPS行波故障定位系统的研究

输电线路行波故障定位具有很高的精度,但需要高速Ａ／Ｄ采集,大量数据存储,复杂的行波波头辨识,且对发展性故障,近距离故障的测量处理比较困难。提出采用专用行波波头检测传感器,高精度的ＧＰＳ时钟及存储行波波头时刻的高效存取方法,设计了行波波头记录仪,在每个变电站只需安装一台记录仪,与调度通信,构成输电网ＧＰＳ行波测量网络,直接测量故障行波波头到达各个变电站的准确时刻,由调度进行故障定位。     

基于Hilbert-Huang变换的行波法高压输电线路故障定位

输电线路发生短路故障时,产生的故障暂态行波是一种非线性、非平稳信号。准确提取行波波头信号,是行波法故障定位的关键。将Hilbert-Huang变换这一非平稳信号处理工具应用于故障行波波头的检测,实现故障定位。利用GPS同步采集输电线路双端故障前后一段时间的电流数据,对其进行经验模态分解,将得到的高频模态分量进行Hilbert变换,得到相应的时间-频率谱图。时频图上的频率突变时刻即为行波波头的到达时刻。Matlab仿真结果表明,该方法能准确捕捉行波波头的到达时刻,有较高的定位精度。     

小波变换的二抽取环节对行波测距精度的影响

在利用小波变换模极大值表征行波波头到达时刻方法的基础上,详细分析了带有二抽取环节的小波变换行波测距算法引起的测距误差,由于二抽取环节在某些条件下会把代表行波波头到达时刻的小波变换模极大值抽取掉,导致提取的行波波头到达时刻偏移,从而引入测距误差。并进一步提出了通过平滑处理故障首尾数据的优化方法提高行波波头提取的可靠性。理论分析和EMTP结果表明,无二抽取环节的小波变换行波测距算法能够有效提高测距精度。     

形态学与HHT检测相结合的行波波头准确标定方法

由于长输电线路高阻故障和线路色散等因素使得故障行波波头高频成分衰减较大,提出并实现了一种将形态学与 Hilbert-Huang 变换(HHT)相结合的行波检测及其波头到达时刻准确标定方法.行波暂态信号经形态学滤波之后,再对其做经验模态分解(EMD)提取其高频部分IMF1和IMF2分量,藉此实现对行波波头到达时刻的精确标定.若由于线路雷电冲击电晕和线路参数频变等因素引起行波波头较大衰减,使得故障行波反射波头在IMF1表现不明显时,则可采用IMF2分量对其反射波头到达时刻进行准确标定.该方法对行波波头的时间标定可以精确到采样点.电磁暂态仿真数据和实际工程数据验证表明,该方法正确、有效,并已应用于故障行波分析与测距装置.     

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。     

基于VMD-Hilbert变换的故障行波定位研究

针对现有行波检测方法中小波变换和希尔伯特黄变换的不足,提出一种基于VMD-Hilbert变换的故障行波检测方法。通过对行波传感器采集到的故障行波信号进行VMD分解,利用Hilbert变换提取模态分量的特征量来标定初始波头的到达时间。针对行波定位精度受波速不确定性影响的问题,基于故障初始行波零模分量和线模分量波头的到达时刻,提出一种与波速无关的双端定位算法。ATP/EMTP仿真结果表明,VMD-Hilbert行波检测方法能有效标定行波波头时间,定位算法无需知道故障发生时刻和故障反射行波波头的到达时刻,进一步提高了故障定位的精度。     

基于双端弱同步的配电网行波测距方法

将故障后双端初始行波波头到达时间作为双端初始时刻,进而检测后续行波波头的相对时刻,分别将双端在特定的时间内行波波头到达时刻组成时间序列集合。再根据双端时间序列集合的相互映射关系,计算故障点的准确位置。所提方法有效利用了单端测距精度高的特点,解决了单端行波测距波头识别困难的问题,同时避免了双端精确同步对时的要求。利用PSCAD进行仿真,仿真结果表明了该方法测距精度高,具有极强的适应性。     

基于S变换的行波法高压输电线路故障定位

利用S变换可以独立地分析信号各个频率分量上的幅值变化,观察暂态行波频率的幅频特性可以判断信号突变的时刻,进而可以实现输电线路的故障定位。用GPS同步采集输电线路双端故障前后一段时间的电压数据,对其进行S变换得到幅值-时间曲线,确定突变点即行波波头到达时刻。仿真结果表明,该方法能准确捕捉行波波头的到达时刻,具有较高的定位精度。     

输电线路双端行波故障定位新算法

双端行波故障定位原理简单,但受行波波速的不确定、输电线路长度差异以及行波波头到达时间记录不准确等因素的影响,容易出现较大的定位误差.在常规双端行波故障定位原理的基础上,提出了一种新型输电线路双端行波故障定位算法,通过记录故障初始行波到达线路两端的时刻、参考端记录的故障点反射行波和对端母线反射行波到达时刻,解方程组得到不受波速和线路弧垂影响的故障定位结果.实际应用结果表明,该算法具有较高的定位精度.     

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...     

基于差值矩阵的多端输电线路故障定位研究

针对现有多端输电线路故障行波检测困难、定位精度不高、判定算法复杂等问题,提出一种基于变分模态分解(VMD)算法和Hilbert变换相结合的行波检测法和一种基于差值矩阵的多端输电线路故障行波定位算法。首先通过行波传感器采集故障行波信号,利用VMD分解算法对故障行波进行分解,结合Hilbert变换提取模态分量IMF1的瞬时频率,根据第一个瞬时频率的奇异点位置确定故障行波的达到时刻。然后利用行波到达各端的时间和行波传输原理,得到多端输电线路故障分支判定矩阵。最后根据故障分支判定矩阵确定故障支路,实现故障点的精确定位。ATP/EMTP仿真结果表明,所提检测方法能够准确检测故障初始行波的到达时间,多端输电线路定位算法能够准确判定故障支路,相比于HHT检测方法下的定位算法,进一步提高了定位精度。     

基于ITD的电网故障行波信息提取新方法

为精确提取行波信号包含的故障信息,提高电网故障行波特征检测的准确度,提出了一种提取暂态行波信息的新方法。该方法采用固有时间尺度分解原理（ITD）分析故障行波信号,将其分解成若干固有旋转分量和趋势余量,提取故障分析所需高频分量,计算各个分量的瞬时相位和频率,精确确定初始行波到达的时间。算例对比和仿真分析结果表明,该方法在局部特征信息保留和分解速度上比经验模态和局部均值分解有优势,用于电网故障定位具有较高的精度和效率。     

Power grid fault traveling wave network protection scheme

Based on study on propagation characteristics of traveling wave in transmission lines, a novel power grid fault traveling wave network protection scheme was proposed in this paper. When a line fault occurs, all traveling wave protection relays (TWPR) record arrival time of initial traveling wave using the precise timing signals from Global Positioning System (GPS). Then the ineffective arrival time of initial traveling wave is eliminated and modified, while the effective arrival time of initial traveling wave is utilized to detect the fault line. Different from the traditional protection schemes, which are only based on fault information of one line, the proposed scheme not only solves the problems of traveling wave protection, which are susceptible to the factors (such as the structure of the lines), but also can make reliable tripping action when one or more TWPRs break down, start-up failure or record wrong arrival time of initial traveling wave. Both theoretical analysis and simulations indicate that the protection method has high reliability, and redounds to further enhancing the practicability of traveling wave protection.     

基于电流行波高频能量比值的全并联AT牵引网单端故障定位方法

针对现有全并联AT牵引网单端故障定位方法存在故障区段识别灵敏度低、行波第二波头易受故障点折反射影响的问题,提出了一种基于电流行波高频能量比值的全并联AT牵引网单端故障定位方法。首先,分析了自耦变压器绕组对地电容对高频分量的衰减特性,论证了相邻线路故障电流行波高频能量幅值的差异性,构建了能量比值差异度判据,利用差异度实现了故障区段定位。然后,分析了行波在全并联AT牵引网故障区段内的传播特性,揭示了反向量电流对端母线行波具有明显的故障突变奇异性。最后,提出了基于反向量电流行波的故障定位方法,通过准确标定行波初始波头、第二波头的到达时间,实现了故障的精确定位。仿真结果表明,所提方法在噪声环境下能准确辨识弱故障特征,提高了全并联AT牵引网故障定位的精确性。     

LCC-VSC混合直流输电线路的组合型单端故障定位方法

电网换相换流器—电压源换流器(LCC-VSC)混合直流输电线路中的故障行波传播特性有别于常规直流和柔性直流的输电线路。文中针对混合直流输电线路分析了行波折反射过程及两端边界反射角的频变特性,确定了单端法故障定位装置的合理安装侧,提出了一种组合型单端故障定位新原理。首先,利用定位精度略低的固有频率法进行故障位置初测,以此粗略计算故障点第1次反射波的大致到达时刻。然后,再利用故障点反射波与对端母线反射波的波到达时刻的对称性质在行波传播时序图中匹配找到这2种反射波的精准波到达时刻。最后,根据初始行波、故障点第1次反射波和对端母线第1次反射波到达时刻实现故障定位。仿真实验表明,固有频率法的引入有效避免了由于无法准确区分故障点第1次反射波与对端母线第1次反射波所带来的定位误差,所提方法在LCC-VSC混合直流输电系统中能实现较准确的故障定位。     

基于小波阈值去噪和CEEMD的混合三端直流输电线路故障测距

针对行波法测距精度受波速、行波波头标定的精度以及噪声的影响,提出一种基于小波阈值去噪和CEEMD-HT结合的混合三端直流输电线路测距方法.首先利用小波阈值去噪对故障信号滤噪,然后对滤噪后的信号使用互补集合经验模态分解和希尔伯特变换标定初始波头的到达时间.再根据故障行波到达测量端时间比值识别故障支路.最后考虑到行波波速难...     

基于方向行波的小电流接地系统故障选线

从行波传输的角度出发，对小电流接地系统发生故障时的暂态过程进行分析，并通过分析得出以下结论：故障线路的反向电压行波和正向电压行波同时到达，而非故障线路的反向电压行波滞后正向电压行波一定时间后到达；并且故障线路和非故障线路正向电压行波的初始极性相反。利用这两个特征，提出基于正、反向行波能量之比和正向电压行波初始极性的故障选线新判据。通过暂态仿真软件ATP进行仿真，结果证实了上述原理的有效性，且不受故障初相角和过渡电阻的影响。     

输电网行波网络保护方法

在研究行波在电网中传播特性的基础上,提出了一种新型输电网行波网络保护方法,该方法在线路故障后利用电网中所有行波保护继电器记录的初始行波到达时间来剔除无效行波时间数据,并修正部分无效初始行波到达时间,进而利用有效初始行波到达时间来判断故障线路。这一保护方法综合利用了电网中所有线路的初始行波到达时间信息,不但解决了行波保护易受线路结构等因素影响的问题,而且在某一行波保护继电器故障、启动失灵或时间记录错误后仍能可靠动作。分析和仿真结果表明,该保护方法原理可行、实现简单、可靠性高,有助于进一步提高行波保护的实用性。     

基于整个电网行波时差的故障定位方法

在分析电网故障行波传输特性的基础上提出了一种基于整个电网行波时差的故障定位方法。该方法在整个输电网中的部分变电站安装行波定位装置,线路故障后各行波定位装置检测并记录初始行波的到达时间,由主站根据整个网络中所有初始行波到达时间和线路长度来辨别有效行波时间,并根据所有有效行波时间来进行综合故障定位。与基于单条线路故障信息的行波定位不同,该方法在故障线路端定位装置故障、启动失灵或记录错误时间后仍能可靠定位。理论分析和仿真结果表明,该方法可以在使用较少的行波定位装置的情况下对电网中所有输电线路进行可靠、准确的故障定位,有助于进一步提高行波故障定位的可靠性和经济性。     

奇异值差分谱理论及其在行波固有频率提取中的应用

当线路发生故障时,由于波阻抗的不连续性,故障行波的折反射现象会形成一系列混叠的固有频率频谱,因此,有效、准确地从混叠现象中提取行波固有频率成为故障测距的首要问题。因此,文章提出利用奇异值差分谱理论对原始信号进行分类处理,不仅能够降低噪声干扰,还能够提取到不同频率信号,降低频谱混杂现象,并且采用基于谐波模型的概率估计算法准确识别固有频率。通过PSCAD仿真分析,此方法能够从频谱混杂中准确提取到行波固有频率,实现对电网的故障定位。