高压直流输电线路行波色散及行波测距研究

针对长距离高压直流输电线路行波色散影响行波测距精度的问题,对某±800kV直流线路的行波色散现象进行仿真研究,得到10～3000km传输距离对应的电压行波和电流行波的色散波形,分析行波色散对行波测距的影响.为准确标定色散行波的波头到达时刻并准确修正行波波速,本文提出一种在时域标定行波波头时刻的方法,仿真分析不同传输距离时的"距离-时间偏差"曲线和"距离-等效波速"曲线.基于波速曲线采用多次迭代的方式进行行波测距,可实现高精度的直流线路行波测距.采用对装置样机进行波形回放的方式对本文所提方法进行试验验证,结果表明该方法的测距精度满足工程应用需求.     

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HHT一化迭代的输电线路故障测距研究

针对目前行波测距法中波速测定精度差的不足和波头检测算法存在的缺陷,通过分析行波波速随频率的变化规律,推导出波速稳定时的频率区间范围,从而消除波速对测距结果的影响;在研究高压直流输电线路故障行波到达时刻与行波特定瞬时振幅关系的基础上,分析瞬时振幅影响行波测距的机理,提出一种基于瞬时振幅的输电线路故障测距方法,利用希尔伯特...     

基于波速补偿故障距离逐步逼真的直流线路行波测距方法

为解决小波变换奇异点检测技术应用于直流线路行波测距时对行波波头标定存在的适应性问题以及行波波头到达时刻与行波波速难以有机统一的问题,提出改进方案.对于行波波头的标定,采用对不同故障信号具有完全自适应分解能力的改进的希尔伯特-黄变换,利用高频突变的峰值频点标定行波波头.对于行波波头到达时刻与行波波速难以有机统一的问题,提...     

基于固有频率的高压直流输电线路故障测距

行波波头难以标定是影响行波测距精度的主要因素,而基于固有频率的故障测距无需标定波头。在分析高压直流输电线路行波波速特点的基础上,提出基于固有频率的新型故障测距方法。利用线路两侧的故障数据,无需线路参数及计算行波波速,即可进行准确故障测距;采用后向预测Prony算法提取所需的固有频率后,利用模糊聚类算法对其进行筛选和优化,既提高了测距方法的快速性和准确性,也减少了测距过程中人员的介入,提高了测距自动化水平。PSCAD和Matlab联合仿真结果表明,该方法可实现快速、准确测量高压直流输电线路故障。     

不受波速影响的特高压直流输电线路单端故障测距方法

现行特高压直流输电线路故障测距大多采用行波法,但单端/双端行波测距受行波波速影响较大,加上输电线路弧垂效应,测距精度较差。利用对端行波到达本端测距装置的时刻,通过公式推导消除行波波速的影响,推导出一种不受波速影响的特高压直流输电线路单端故障行波测距方法,将无需准确计算线路沿线波速也能实现直流输电线路故障测距。在PSCAD/EMTDC中搭建哈郑±800 kV特高压直流输电系统模型,在不同故障位置和不同过渡电阻下进行仿真。大量仿真结果表明,该改进单端测距方法不受输电线路沿线波速和故障位置影响且耐受过渡电阻能力强。     

利用故障特征频带和TT变换的电缆单端行波测距

与架空线路相比,电缆线路行波色散更为严重,其行波波速度的确定及故障行波波头到达时刻的精确标定更为关键。将单端行波暂态信号进行小波分解并重构为多个频带的时域信号,采用相关分析计算每一个频带下2个波头的相关系数,选择相关系数最大的频带为特征频带,并利用特征频带的中心频率计算电缆行波波速。在特征频带内利用时域变换的TT算法,对行波波头到达量测端的时刻进行精确标定。由此构建了基于故障特征频带和TT变换的电缆线路单端行波测距方法。大量高压电缆故障测距的电磁暂态仿真结果表明,该方法有效,测距精度高。     

考虑强非线性和波速变化特性的特高压直流输电线路故障测距方法

特高压直流输电系统具有强非线性。采用小波变换方法的传统直流输电线路行波测距原理在实际工程中存在适应性问题。现阶段行波测距技术存在行波到达时刻与行波波速难以有机统一的问题。针对此问题,提出一种考虑强非线性系统和波速变化特性的特高压直流输电直流线路故障测距方法。从测距方法的适应性角度出发,提出非常适合暂态信息处理的改进的希尔伯特-黄算法,利用该算法可准确标定故障初始行波波头。从测距精度角度出发,分析故障行波波速变化特性,发现线路参数的频变特性和行波波头的衰减造成行波波速与故障距离呈非线性关系。据此提出神经网络算法,利用该算法将不必计算行波波速便能实现故障测距。大量仿真结果表明,该测距方法在不同故障距离和不同过渡电阻下的测距精度较高,鲁棒性较好。     

基于三端行波测量数据的输电线路故障测距新方法

行波波速的不确定性往往给行波故障测距带来较大误差.目前消除波速影响的单、双端行波故障测距方法中,常存在折反射后的行波衰减至不可测量的问题,此情况下该方法将失效或存在很大误差.在行波故障测距原理基础上,提出了一种新型的不受波速影响的输电线路三端故障测距方法,检测故障行波渡头到达故障线路本端、对端以及相邻线路对端共3个母线测量点的时刻,由这3个时间参数得到的故障距离表达式中消除了波速的影响和线路弧垂造成的误差.仿真结果表明,该方法定位精度高且简单、可靠.     

一种不受波速影响的单端行波测距方法

分析了架空线路发生故障后行波的传播过程以及行波折、反射原理。针对双端测距的不足提出了一种基于分析单端行波前三个波头的故障测距新方法。首先,在线路两端安装实时通信装置,根据两端的第一个波头的到达时间先后识别故障点离两端母线哪一端更近,然后利用单端行波测距方法记录M端母线接收到的前三个波头到达的绝对时间,确定故障点类型,经过数学变形消去会对测距结果产生误差的主要影响因素行波传播速度 ,求出故障点位置。所提方法避开了单端行波测距中区分第二个波头性质的难题,消除了双端原理测距中线路两侧准确时间同步问题对测距精度的     

基于ARIMA的矿山电网故障暂态行波波头辨识及故障测距

由于矿山电网含有大量的整流设备及非线性负载,运行时含有稳定的高次谐波分量和高频噪声,同时矿山电网多为短距离线路,故障后产生的暂态信号与原有高次谐波混叠严重,给行波故障测距带来了极大的困难。通过分析矿山电网故障行波的时域特征,提出基于整合移动平均自回归模型(ARIMA)对行波波头到达前的高频周期信号进行预测,并结合波头到达时刻的真实波形得到波形残差,同时对残差进行平稳性校验,通过行波波头到达时刻前后残差平稳性的不同确定准确的波头到达时刻,进而实现行波故障测距。利用低压电缆网络仿真实现矿山电网故障,仿真结果表明:与小波变换与经验模态分解相比,所提方法能够准确辨识行波波头,且不易受故障状况和噪声的影响,能有效提升行波可行性及精度,尤其适用于含有整流设备及非线性负载矿山电网故障测距。     

基于奇异值分解理论的双端行波故障测距的研究

行波故障测距中行波信号奇异点的精确检测和行波波速的确定是影响测距精度的主要因素。根据Hankel矩阵方式下奇异值分解第一个分量后的各分量具有的奇异性检测能力,对行波信号进行奇异值分解,利用第二个SVD分量脉冲模极大值检测出信号的奇异点。同时,提出一种不受行波波速影响的双端测距方法,通过检测故障初始行波和故障点反射波分别到达两端母线的时刻,列写方程组,得到与速度无关的测距公式。EMTDC仿真证明了该故障测距方法的正确性。     

基于小波变换技术的输电线路单端行波故障测距

提出了利用小波变换的单端行波测距新方法，可有效提取输电线路故障行波特征并消除行波色散对定位精度的影响，同时解决了如何定义行波到达时间和选取行波传播速度的问题。大量测距结果证实，采用小波变换技术的单端行波测距法的测距结果在可靠性和测距精度上都有很大提高，在单端行波测距法能够使用的条件下，测距精度能够满足现场对精确故障定位的要求。     

基于行波瞬时振幅的高压直流输电线路故障测距方法研究

在研究高压直流输电线路行波到达时刻与行波特定瞬时振幅关系的基础上,分析瞬时振幅影响行波测距的机理,提出一种基于瞬时振幅的三端行波故障测距方法。利用希尔伯特黄变换形成故障暂态信号的瞬时振幅一阶微分图,根据瞬时振幅一阶微分图确定行波到达时刻与该时刻特定的瞬时振幅,形成高压直流输电线路故障测距算法。Simulink仿真实验结果表明,该方法与小波变换或行波瞬时频率的定位方法相比,具有更高的定位精度,几乎不受故障距离、故障类型、故障电阻的影响。     

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。     

基于行波全波形主频分量的单端定位方法研究

针对线路参数依频变化导致的时域行波波头畸变无法精确标定,传输波速无法准确计算的难题,提出一种基于行波全波形主频分量的单端定位方法。该方法选取广义Morse小波刻画故障行波的时频谱,获得行波全波形,多维度展现故障信息;定性分析行波波头衰减和传输波速的依频变化特性;定量计算全波形各频段能量,提取能量最大的频段,作为行波全波形主频分量;利用Teager能量算子增强波头突变特征,精确标定行波全波形主频分量下初始波头和第二反射波头对应时刻,准确计算主频分量对应的传播速度,实现基于行波全波形主频分量的单端行波定位。PSCAD仿真结果表明,所提定位方法具有较强的算法适应性,通过提高波头标定精度和传输波速计算准确性,有效提升单端行波定位方法的可靠性与精度,定位绝对误差小于120m。     

基于网络的故障行波定位算法

为了解决电网故障双端行波定位中任一定位装置故障、启动失灵或时间记录错误等导致的定位失败难题,提出了基于网络的故障行波定位算法,根据电网中故障行波到达各变电站的精确时间和行波传输的最短路径进行综合定位计算。运用Floyd算法计算电网的最短路径矩阵,匹配行波波头到达各变电站的精确时间;分析不经过故障线路的最短路径,在线计算行波传播速度;并寻找经过故障线路的最短路径,在线计算故障点位置;为每个变电站设置权重,对所有不同路径的计算结果加权求和,得到故障点的精确位置。EMTP仿真分析和现场运行结果表明,该定位算法误差小于150 m,可靠性高、鲁棒性强,较好地满足了电网运行要求。     

一种不受波速影响的T型输电线路故障定位方法

为了解决行波波速的不确定性对故障定位影响的问题,针对T型输电线路,提出一种不受波速影响的故障定位方法。该方法主要包含两个部分:故障支路判断矩阵的建立和故障点的精确定位。首先,根据故障初始行波到达时刻建立一种新的故障支路判断矩阵,利用该矩阵的元素特征实现故障支路的判断,同时该矩阵不包含行波波速的任何信息;其次,在双端行波故障定位原理的基础上推导出一种与波速无关的故障点定位方法。理论推导表明,该方法两部分均不受行波波速的影响。仿真结果表明,所提方法能够准确检测到故障初始行波到达测量点的时刻,进而确定故障支路,并精确定位故障点。该方法消除了行波波速对故障定位的影响,同时,定位精度不受故障类型和过渡电阻的影响。     

基于分布式行波测距的输电线路故障诊断技术研究与应用

对影响输电线路行波故障测距准确性的行波衰减、畸变现象进行研究,实现输电线路故障诊断的准确定位。通过研究分布式采集故障行波的方法,获取准确的行波信号;结合行波波速的在线测量值,探讨造成测距误差的相关因素,并设计建立了输电线路故障诊断系统。该系统2012年在广西电网某110kV输电线路进行安装应用,成功实现了对该线路的故障定位和原因辨识,达到了预期效果。