基于S变换的新型波阻抗方向继电器

为提高行波保护的灵敏性与可靠性,提出一种基于S变换的新型波阻抗方向继电器。通过对正方向线路故障后初始行波特征的分析,定义方向继电器的背侧母线波阻抗。依据该阻抗及继电器正方线路波阻抗分别设置正、反方向阻抗圆,构成双阻抗圆的方向判据。利用 S 变换提取单频率的电压、电流初始行波,并计算出波阻抗,根据该阻抗在正、反方向阻抗圆内的位置判别故障方向。PSCAD/EMTDC 仿真结果表明：该继电器能可靠、灵敏、超高速识别正反方向故障,其性能受故障初始角、故障距离、故障电阻等因素的影响小,能适应母线结构的变化。以该继电器构成的超高速方向纵联保护具有良好的工程应用前景。     

超高速暂态方向继电器的研究

行波方向保护已研究了多年，但其本质上仍要受故障初始角、反射波等因素的影响。该文提出一种新型的方向保护核心元件——暂态方向继电器，它基于故障发生后一段时间内正向行波分量与反向行波分量间的能量大小关系来识别故障方向。该继电器的实用算法采用了适合暂态信号处理的小波技术，由小波多分辨分析来提取行波分量，并将行波分量的能量表征成小波变换谱能量（WTSE）。大量EMTP仿真试验表明：该继电器能可靠、灵敏、超高速地动作，其性能不受故障初始角、故障类型、故障距离、过渡电阻与电弧、母线接线方式的影响。以该继电器构成的超高速方向保护将具有很强的实用价值。     

基于测量波阻抗的高压直流输电线路纵联保护

针对目前直流输电线路保护灵敏性和速动性难以兼顾的问题,提出一种基于测量波阻抗的直流线路保护方法。利用S变换提取单频率的电压、电流初始行波并计算线路两端的测量波阻抗。在线路内部故障时,线路两端测量波阻抗均为测点背侧等效阻抗,差异较小;在线路外部故障时,线路两端测量波阻抗分别为测点背侧等效阻抗和线路波阻抗,差异较大,据此可以区分直流线路上的内部和外部故障。基于PSCAD/EMTDC的大量仿真结果表明,该保护方法易于整定,在各种故障情况下均能可靠、快速地识别直流线路内部和外部故障。     

基于S变换的行波相位比较式方向继电器

为了提高行波保护在小初始角故障时的灵敏性与可靠性,降低行波保护的采样频率,提出基于S变换的初始行波相位比较式方向继电器。通过分析故障初始电压、电流行波之间的关系特征,定义了初始行波相位差,该相位差的大小仅由故障网络决定,与故障距离、过渡电阻、故障类型等因素无关。利用S变换提取单频率的电压、电流初始行波在时域中的幅值、相位,并计算初始行波相位差,通过比较该相位差与整定值的大小判断故障方向。PSCAD/EMTDC仿真研究中采样频率为25 kHz。大量仿真结果表明:该算法能可靠、灵敏、超高速识别正反方向故障,其性能受故障初始角、故障类型、故障距离、故障电阻的影响小。     

基于测量波阻抗的母线保护新方法

为避免电流互感器饱和对母线保护的影响,提出一种基于测量波阻抗的母线保护新方法:对母线区内、外故障的情况进行了理论分析,当发生母线区内故障时,所有线路的测量波阻抗的极性均为负,幅值近似相等;当母线发生区外线路故障时,故障线路的测量波阻抗的极性为正,且其幅值远小于非故障线路的测量波阻抗的幅值;通过对母线上各线路的测量波阻抗的极性和幅值进行比较即能判断母线故障类型。此外,还对该母线保护新方法的实现方案进行了探讨,得到了可行的保护实现方案。理论分析及EMTP仿真表明,基于测量波阻抗的母线保护方法基本不受故障类型、故障过渡电阻、故障距离和故障初始角的影响,且能体现行波的本质,保护方法可靠、有效。     

输电线路功率型行波纵联保护新方法

为提高纵联保护的灵敏性与可靠性,提出一种行波功率型的纵联保护新算法。该算法利用彼得逊等值模型,分析线路区内、区外故障时的初始行波分布特征,给出了初始行波无功功率定义。基于S变换提取单频率的初始电压、电流行波,计算出初始行波无功功率,根据线路两端的初始行波无功功率幅值之比构成保护判据。当被保护线路区外故障时,线路近故障点端几乎测量不到初始行波无功功率,而远故障点端测量到的初始行波无功功率数值较大;被保护线路内部故障时,线路两端均存在较大的初始行波无功功率。根据线路两端测量的初始行波无功功率相对大小关系,能够明显地区分出线路内外部故障。理论分析和PSCAD/EMTDC仿真结果表明,该保护性能可靠性高、动作速度快、动作门槛值整定简单、计算量小;在小故障初始角下仍能准确识别区内外故障,且不受故障类型、故障位置、过渡电阻和母线结构等因素影响。     

基于故障电压行波能量比较的输电线路纵联保护

在分析线路两端故障行波关系特征的基础上,提出了一种基于故障电压方向行波能量比较的纵联保护新算法。该算法基于S变换,提取单频率电压方向行波能量,利用线路一侧电压反行波能量与另一侧电压前行波能量的比值构成保护判据。当被保护线路区外故障时,上述能量比值较小,趋近于1;而被保护线路内部故障时,该能量比值很大,能够明显地区分出线路内外部故障。文中对保护的原理判据和影响行波纵联保护的主要因素分别进行了仿真分析,仿真结果表明,所提出的纵联保护算法在小故障初始角下仍能准确识别区内外故障,动作速度快,可靠性高,且不受故障位置、故障类型、过渡电阻和母线结构等因素影响。     

基于反行波能量熵比较的母线保护新原理

提出了一种基于反行波能量熵比较的快速母线保护新算法.通过对故障反向行波进行S变换求取能量熵,分析母线各条关联线路能量熵变化特征构建保护判据.当母线内部故障时,各条关联线路反行波S变换能量熵相同;母线外部故障时,故障线路与非故障线路的能量熵存在较大差异,由此建立能量熵比值判据识别母线区内外故障.仿真结果表明,所提母线保护方法能灵敏、可靠的识别母线区内外故障.     

利用S变换能量相对熵的幅值比较式超高速方向元件

为提高行波方向元件的可靠性,在分析故障方向特征的基础上,提出一种新的幅值比较式方向元件。不同故障方向下,前行波和反行波特征不同。正方向时前行波和反行波差异较小,反方向时两者差异较大。利用S变换能量相对熵量化前、反行波之间的差异程度。考虑到电容式电压互感器(CVT)不能传变较高频率的电压分量,对前、反行波进行S变换后选择较低频率的分量计算能量相对熵,进而构成方向判据。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,所提方向元件能够快速可靠地判断故障方向,其性能不受故障初始角、过渡电阻、故障位置、故障类型、母线接线方式和电弧故障的影响。     

基于S变换电流相位比较式母线保护新原理

为了提高行波保护的灵敏性与可靠性,提出了一种基于初始电流行波相位比较的快速母线保护新算法。基于S变换计算初始行波相量,通过分析母线各条关联线路上的初始电流行波相位构建保护判据。当母线内部故障时,各条关联线路初始电流行波相位近乎相同;而母线外部故障时,故障线路与非故障线路的初始电流行波相位存在较大差异。引入电流行波相位差概念,通过比较电流行波相位差与整定值的大小识别母线区内外故障。大量实验仿真结果表明,该保护性能灵敏、可靠,动作速度快,判据简单,基本不受故障初始角、故障类型和过渡电阻等因素的影响。     

利用线路暂态行波功率方向的分布式母线保护

为避免电流互感器(TA)暂态饱和问题，提出了一种新型的分布式母线保护：基于小波变换识别各线路的暂态行波功率方向，然后比较所有线路的暂态行波功率方向来判别母线区内外故障。该母线保护可以利用已有的输电线行波方向保护而不需专用的母线保护设备，可以利用小波算法解决分布式结构中的同步问题，因而比常规分布式母线保护更易于实现和节省投资。理论分析和EMTP仿真试验表明：该母线保护动作快速可靠，基本不受故障类型、故障过渡电阻、故障距离和故障初始角的影响。     

基于故障高频暂态行波能量的输电线路快速保护

作者分析了阻波器、母线类别、母线电容对输电线路故障初始行波的影响,提出了利用初始行波阻波带不同频段内信号暂态能量比来识别区内外故障的快速保护原理.对输电线路模量电压行波进行小波变换,提取不同频段的信号,并计算初始行波奇异点的暂态能量,根据阻波带高低频段能量不同的特点,采用能量比例判据正确区分区内外故障.理论分析和仿真表明,该判据不易受过渡电阻、母线电容的影响,不存在保护死区,调整定值能适应不同的母线结构,是一种可行的超高压输电线路快速保护方法.     

基于故障电流前反行波初始波头时差的VSC-HVDC纵联方向保护EI北大核心CSCD

柔性直流输电系统线路两端并联有大电容,在故障发生后,对直流线路区内、外故障引起的故障行波具有明显的阻滞和反射作用。在直流线路保护正方向发生故障时,由于故障位置和直流电容的反射特点,保护将同时检测到故障前、反行波的初始波头;而在反方向发生故障时,保护首先检测到故障前行波初始波头,经对端电容反射后才检测到故障反行波初始波头。根据这一特征,提出了一种基于故障电流前、反行波初始波头时差的VSC-HVDC纵联方向保护,该保护采用多孔算法识别故障行波的初始波头,利用前反行波初始波头时差判别区内外故障。与现有柔性直流线路保护原理相比,该保护原理简单,门槛值易整定,数据采样率要求低,不受故障类型和故障位置的影响,能耐受400?过渡电阻,具有一定的实用前景。     

极化电流行波方向继电器

电容式电压互感器不能有效传变宽频带的电压故障行波信号,使得传统利用电压故障行波构成行波方向继电器的保护算法不能应用于实际电力系统保护中,为此提出了一种极化电流行波方向继电器。该方向继电器以电压故障行波中工频分量初始极性与电流故障初始行波的波头极性相比较判定故障方向,解决了传统行波方向继电器因不能有效获取宽频带电压故障行...     

基于MMC的多端柔性直流线路超高速保护关键技术研究

为了满足多端柔性直流电网输电线路超高速保护动作快速需求,在传统直流线路保护的基础上,介绍了柔性直流线路的保护配置和动作策略,根据故障行波的特征,提出了一种行波保护方法。该方法将电压信号经过S变换提取故障行波的特定频带特性,通过对不同时刻故障行波幅值的变化识别接地短路故障,进而构成行波保护出口的判据。最后基于实际工程参数,在RTDS搭建的多端柔性直流仿真模型与控制保护系统构成的闭环系统上进行试验验证,试验结果表明该方法有效、可靠。     

方向行波波形积分式快速母线保护

为提高母线保护的动作速度,根据行波传输理论,提出一种行波波形积分式快速母线保护方法。当母线故障时,在所有出线上检测到的初始行波均来自于线路的背后,是正向行波;而某条出线发生故障时,在所有非故障线路上检测到的初始行波是正向行波,而故障线路上检测到的初始行波是反向行波。在故障后特定时间内对各条出线上的方向行波进行积分运算,根据正反向行波积分值的比值大小识别故障方向。综合分析所有出线的故障方向,可识别母线是否发生故障。利用PSCAD/EMTDC 构建了500 kV 母线模型,仿真结果表明：所提方法鲁棒性强、动作快速、可靠性高,其性能基本不受故障电阻、故障初始角、开关操作等的影响,有望应用于实际的电力工程中。     

电缆-架空混合线路相间距离保护方案研究

在详细分析了电缆以及电力电缆-架空混合线路的参数特性的基础上,提出了一种适合于混合线路相间短路的距离保护方案,即由电抗继电器和方向阻抗继电器相结合构成的新保护方案:由电抗继电器来判断区内、外故障,由圆特性的方向阻抗继电器来判断故障方向。并利用ATP进行系统仿真,Matlab进行数据处理以及保护性能的仿真,结果表明该保护方案适合于电缆-架空混合线路,且具有较高的灵敏度。     

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。     

±800kV直流输电线路单端行波故障定位的红绿色彩模式检测

不同于交流系统,直流母线上只有直流输电线路一回线路,线路故障单端行波定位原理不会受母线上其他线路的影响,也不存在单相电压过零点附近发生故障和两相电压相等附近发生相间故障时,初始电压行波为零或很小的问题。直流输电线路两端平波电抗器和直流滤波器构成现实的物理边界,故障电压行波在该边界处的反射系数为正且接近于1。将直流线路正、负两极故障电压行波分别映射到红、绿两个颜色通道,形成红绿色彩模式图,其颜色突变点对应于故障行波波头到达量测点的时刻,颜色突变的方向对应于波头的极性,即红色突变对应正极性浪涌,绿色突变对应负极性浪涌。根据故障点反射波与初始行波的颜色突变方向相反,对端边界反射波与初始行波的颜色突变方向相同,来识别故障位于近端1/2线长之内或之外,以及第二个波头的性质。利用图像的边缘检测方法完成故障行波奇异性检测,藉此实现单端行波定位。该方法不需要对故障行波进行小波变换,简单,直观。大量仿真试验表明该方法正确有效。     

配电线路单相接地行波保护的原理与算法

为识别中性点非有效接地系统单相接地故障,提出了一种配电线路单相接地行波保护方案。它根据线路侧初始电流行波与母线端初始电压行波的极性关系构成故障方向判别元件。为了提高保护的可靠性,同时有效区分单相接地故障和相间故障,利用工频电流和电压信号构成闭锁判据。讨论了该保护的原理、算法和构成方案并分析了其动作特性。仿真表明,该保护能够很好地解决中性点非有效接地系统单相接地保护问题,具有动作可靠、迅速,构成简单等特点,并且不受中性点接地方式的影响。