基于VMD多尺度模糊熵的HVDC输电线路故障识别方法

针对HVDC输电线路故障识别率低、远端高阻故障识别困难等问题,提出一种基于变分模态分解VMD(variational mode decomposition)多尺度模糊熵的HVDC输电线路智能故障识别方法.首先对暂态电流信号进行VMD分解,利用中心频率法则提取合适的IMF分量计算多尺度模糊熵、VMD能量和比值.分别利用V...     

基于行波模态分解的特高压直流输电线路双端行波测距方法

基于晶闸管换流器的特高压直流输电系统(ultra-high voltage direct current based on line commutated converter, LCC-UHVDC)的故障定位算法对智能电网的安全稳定运行起着重要作用。针对长距离特高压直流输电系统故障测距方法精准度低、快速性差的问题,提出了一种基于变分模态分解法(variational mode decomposition, VMD)和Teager能量算子(Teager energy operator, TEO)的双端行波故障测距方法。首先,研究了LCC-UHVDC线路故障电压行波的传播特性。利用零模电压随线路传播衰减明显的特征,通过VMD算法提取采样点处零模电压行波的时频特性。针对VMD参数选择不当导致的模态混叠问题,利用K-L散度(Kullback-Leibler divergence)对提取的模态指标进行优化。然后采用TEO对分解后信号进行瞬时能量谱提取,精确标定波头到达时间,最后采用双端迭代测距法迭代求解故障距离。在PSCAD/EMTDC搭建±800 kV LCC-UHVDC仿真模型进行验证。结果表明,所提方法在不同故障位置、过渡电阻和故障类型下具有较强的鲁棒性。     

固有频率与行波时域定位结合的多端直流混合输电线路故障定位方案

为解决多端直流混合输电线路故障定位以及传统故障定位存在的波速影响的问题,本文对不同拓扑结构的线路提出定位方案。利用变分模态分解与Teager能量算子结合固有频率和行波时域定位确定了新型的定位方案,同时利用固有频率识别不同拓扑下的故障区域,并将Schavemaker电弧模型应用于弧光高阻故障影响分析中。PSCAD/EMTDC平台仿真结果表明,本文方案能准确定位不同区段的故障,综合的定位误差为+/-500 m。在方案稳定性分析中,结果表明在高阻、高噪声以及弧光高阻情况该方案仍能表现良好。最后,将本文方案与行波双端时域定位方案对比,本文方案可有效避免线路参数变化的影响。     

基于VMD样本熵和KELM的输电线路故障诊断

针对输电线路短路故障危害大,故障识别率较低的情况,提出基于变分模态分解(VMD)样本熵与核极端学习机(KELM)相结合的输电线路故障诊断方法,提高输电线路故障诊断的正确率。首先,采用VMD对故障后的三相电压进行分解,得到一系列三相平稳的模态分量;其次分别计算每组各分量的样本熵值,作为输电线路故障提取特征,组成样本库;以提取的输电线路故障特征输入到核极端学习机进行训练,获取诊断模型,然后比较其与极限学习机(ELM)、支持向量机(SVM)和BP神经网络的诊断效果。仿真结果表明,VMD样本熵+KELM的输电线路故障诊断模型精度高于其他3种算法,且运算速率更快,噪声鲁棒性更好。     

基于高频阻抗曲线匹配的混合直流输电线路纵联保护

混合直流输电具有电压等级高、输送容量大的优点,解决了传统直流受端的换相失败问题.然而,传统直流输电纵联保护依赖送受端拓扑对称下滤波器产生的故障特征,且受分布电容影响大,混合直流输电系统中受端不存在滤波器,因此传统直流输电纵联保护不能直接应用于混合直流输电系统.文中针对这一问题,提出了不依赖于滤波器产生故障特征、不受分布...     

基于VMD能量相对熵的配电网单相接地故障选线方法

针对目前配电网单相接地故障选线存在的问题,提出一种基于变分模态分解(VMD)和能量相对熵结合的故障选线新方法。该方法首先采集线路故障后一个周期的暂态零序电流信号,运用VMD方法对其进行分解得到有限个不同尺度的本征模态函数(IMF)分量;计算各IMF分量的能量和作为线路的暂态能量;再结合能量相对熵对线路的暂态信号特征进行量化放大;最后通过比较各条线路的能量相对熵大小进行故障选线。Matlab仿真对其可行性和有效性进行验证,结果表明:该方法不受消弧线圈补偿度、故障距离、故障初相角和过渡电阻的影响,均可实现对故障线路的正确选线。     

基于固有模态能量熵和支持向量机的输电线路故障选相新方法

提出一种输电线路故障选相新方法,先对线路的三相电压信号进行经验模态分解,得到若干个包含主要故障电压信息的固有模态函数分量,其次选取三相电压的前2个固有模态能量熵作为故障特征向量,将构造的特征向量输入到LS-SVM分类器对输电线路的故障类型进行分类及故障选相.结果表明该方法不受过渡电阻、故障位置和故障初始角等因素的影响,能对高阻接地故障模式进行准确识别,且对噪声具有很好的抑制效果,能准确实现故障分类.仿真分析验证了其有效性.     

基于VMD模糊熵与GG聚类的直流配电网故障检测方法

针对直流配电网存在的故障信号难以提取、不易对各类故障进行诊断等问题,提出一种基于变分模态分解(VMD)模糊熵与Gath-Geva(GG)聚类的故障检测方法。首先,提取出暂态电流,采用VMD算法将故障暂态电流分解成若干个固有模态分量(IMF)。然后,分别计算分解得到的若干个IMF的模糊熵,将其作为特征向量。最后,采用GG聚类算法对故障特征的特征向量进行聚类识别。GG聚类的主要算法为将聚类样本划分为c类,设出隶属度矩阵,通过设定迭代来计算聚类中心与最大似然估计距离,更新隶属度矩阵,当隶属度矩阵满足条件矩阵时终止迭代,从而实现对单极故障、极间故障以及区外交流侧接地故障的聚类识别。仿真结果表明,所提保护方案可靠性强、准确率高,在不同故障类型、故障位置和过渡电阻等工况下均能可靠检测直流线路故障并准确识别故障类型,且具备一定的抗干扰能力。     

基于行波波形相关性分析的直流输电线路纵联保护方案

直流输电线路差动保护易受故障暂态影响,动作速度慢,有必要研究性能更为优越的纵联保护方案。通过对线路区内、区外故障行波传输过程的分析可知:区外故障时,故障侧前行波与非故障侧反行波为同一行波,波形呈现很强的相似性;区内故障时,一侧的前行波与另一侧反行波为不同行波,波形相似度很小。根据此特征差异,提出了一种基于行波波形相关性分析的快速纵联保护方案。仿真结果表明,所提出的纵联保护方案能够快速识别区内、区外故障,准确检测高阻接地故障,正确判别故障极,适用于不同电压等级直流输电工程,且对数据同步性要求不高。     

基于EMD与Spearman相关系数的混合直流线路纵联保护方法

混合直流输电系统兼备常规直流以及柔性直流的优势,是直流系统发展的必然趋势.现有直流差动保护易受线路分布电容的影响,纵联保护依赖于边界条件,在混合直流输电系统中适用性差.针对以上问题,提出了一种基于经验模态分解(EMD)与斯皮尔曼(Spearman)相关系数的混合直流线路纵联保护方法.在分析故障电流增量的极性特征、考虑分...     

基于变分模态分解和排列熵的输电线路故障诊断

针对现有电力系统输电线路故障信号分析方法中,故障信号特征遗失并难以反映故障信号本质特征等问题,提出基于变分模态分解与排列熵(VMD-PE)的输电线路故障诊断方法。以输电线路单相接地短路故障为例,选取IEEE 14节点标准测试系统,以单相接地短路故障时的电流作为故障信号,首先对各相故障信号进行VMD分解,然后对分解后的故障信号作二次PE分析,基于各相故障信号的最终总PE值识别输电线路故障,并与小波变换-PE算法进行对比。实验结果表明,所提VMD-PE方法更能有效地诊断出输电线路的故障所在相,可准确可靠的用于输电线路的故障诊断。     

交直流混合配电网继电保护研究综述

直流配电网能友好兼容各类分布式电源和直流负载,与现有的交流配电网构成交直流混合配电网是应对能源危机、环境污染的有效手段,但缺少可靠、稳定的继电保护技术是制约交直流混合配电网发展的重要因素。概述了国内外交直流混合配电网继电保护的研究现状。总结了直流配电网的结构、故障特性、保护原理等方面的研究,进而对交直流混合配电网的故障特性以及交直流相互作用对保护配置的影响进行分析。同时总结国内外对交直流换流器继电保护的研究。最后对交直流混合配电网继电保护技术的研究方向进行展望。     

基于 VMD 相对能量熵和自适应 ARMA模型的轴承性能退化趋势动态预警

为了有效监测滚动轴承性能退化趋势及其指标异常波动,提出了一种基于变分模态分解(VMD)的相对能量熵和自回 归滑动平均(ARMA)模型的滚动轴承性能退化趋势动态预警方法。 方法利用 VMD 对滚动轴承寿命数据进行分解,得到有限带 宽固有模态函数(BLIMFs);对该 BLIMFs 分量的能量进行相对熵分析,提取滚动轴承性能退化特征,得到 VMD 相对能量熵的轴 承性能退化评估指标;该相对能量熵值作为输入供 ARMA 模型进行动态回归预测。 试验结果表明,该方法能有效监测滚动轴 承性能退化趋势、指标的异常波动,验证了所提方法的有效性。     

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以精确确定,基于已知线路长度和初始波头到达时间,提出一种不受波速影响的测距方法。仿真结果表明,所提方法能够有效标定波头,且测距结果不受波速、故障距离、故障类型、过渡电阻及噪声的影响。与利用波速计算的双端法、HHT及小波包测距算法相比,该方法的测距误差更小。     

基于小波能量谱和SSA-GRU的混合直流输电系统故障测距方法

针对混合直流输电系统故障测距存在行波波头难以识别以及固有主频不易提取的问题,提出一种基于小波能量谱和麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)优化的门控循环单元(gate recurrent unit, GRU)模型的故障测距方案。首先,分析频谱能量与故障距离的相关关系,利用小波包分解提取小波包能量谱特征向量,作为GRU模型输入。其次,搭建和训练GRU模型,挖掘时间序列中的深层次故障信息,并利用SSA的迭代寻优对GRU模型参数进行优化,实现故障距离的快速准确定位。最后,在PSCAD/EMTDC 中搭建混合三端直流输电系统模型,实验结果证明该方法定位精度高、抗干扰能力和泛化能力强,并具有一定的耐过渡电阻能力。     

基于小波包能量熵判别的高压输电线路单相自适应重合闸

提出了利用小波包能量熵来判别故障性质的单相自适应重合闸新方法.介绍了小波包能量熵的概念,引入能量修正因子对能量熵定义进行了改进,以获得更高的判别灵敏度.分析对比了2种故障相电压的特点,从原理上揭示了在二次电弧能量较大的频段,2种电压信号能量时间分布明显不同:计算表明2种故障情况下低频节点熵值M3.0比较接近,而在高频段节点处瞬时性故障的熵值要大得多.最后,提出利用高频节点特征频带的熵值均值作为判别指标.理论分析和基于EMTP/Matlab仿真结果表明:该故障判别方法能快速准确地识别故障性质,且灵敏度不受系统运行方式、过渡电阻、故障位置和振荡电压幅值等因素的影响,对二次电弧模型精度要求也不高,具有较好的适应性.     

基于模量行波差异的柔性直流输电线路单端量保护方法

在柔性直流输电中,基于波形特征的行波保护在近端或对近端故障时易受后续行波影响,保护范围存在死区;且发生区外非金属性故障时故障处电压并非阶跃波,若以故障处电压为阶跃波开展原理研究,则也会影响保护的动作性能。针对以上问题,首先解析发生区内、外故障时故障处电压波形差异的原因,然后分析线模与零模电流之间的差异性,进一步得到反映区内、外故障的模量行波差异通项。为避免区外非金属性故障的影响,在此基础上利用不对称故障下行波的折反射特征,提出模量行波差异与折反射特征相配合的单端量保护方法。PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,所提保护方法能有效解决近端故障下保护拒动的问题且具有较强的耐受过渡电阻能力和抗噪声干扰能力,此外还避免了区外非金属故障的影响。     

基于LCC和FHMMC的混合多端直流系统线路保护方案研究

混合多端直流线路故障的检测和隔离是一个亟待解决的问题.针对基于电网换相型(Line Commutated Converter,LCC)和混合型模块化多电平换流器(Full Half Bridge Modular Multilevel Converter,FHMMC)的混合多端直流系统拓扑架构,在分析直流线路故障影响的基...     

基于边界消耗暂态谐波能量的柔性直流输电线路保护新方案

超导型故障限流器在柔性直流输电工程中能有效地限制故障电流的峰值和陡度,类比于传统高压直流输电系统的物理边界。将超导型故障限流器看作是柔性直流输电系统的边界,提出了一种基于边界消耗暂态谐波能量的柔性直流线路保护方案。该保护方案利用正极或负极线路整流侧边界消耗的暂态谐波能量启动保护,利用两极线路的整流侧和逆变侧边界消耗的暂态谐波能量差辨别区内外故障,利用正、负极线路整流侧边界消耗的暂态谐波能量之比进行故障选极。理论分析和仿真结果表明,该保护方案适用于各种工况,几乎不受过渡电阻和故障位置的影响,且对采样率要求低,具有重要的工程应用价值。     

基于参数优化VMD和TET的柔直线路单端故障测距方法

单端行波故障测距方法在考虑频变波速影响时需要提取故障行波时频域特征,但现有方法存在时频分辨率较低、波头识别困难和波速计算不准确的问题。为此,提出一种基于参数优化变分模态分解(variationalmode decomposition, VMD)和瞬态提取变换(transient extraction transform, TET)的单端故障定位方法。首先,利用麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)优化VMD参数,提取含有故障特征的高频模态分量。然后,对该模态分量进行瞬态提取变换,通过去除短时傅里叶变换中模糊的时频能量,保留与信号瞬态特征密切相关的时频信息,得到故障行波时频域全波形。最后,在故障行波全波形中提取主频分量并标定初始波头与第二反射波头,通过计算主频分量下的波速度,结合行波定位方法实现单端故障测距。在PSCAD/EMTDC中搭建四端柔性直流电网的仿真结果表明,所提算法对过渡电阻和噪声具有较强的耐受性,即使在较低采样率下也能实现准确的故障定位。