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。     

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。     

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。     

现代行波故障测距原理及其在实测故障分析中的应用--D型原理

输电线路上的实际暂态行波波头总是存在一定的上升时间,这使得故障初始行波浪涌到达线路两端测量点的时刻难以被准确标定,从而导致现有的双端行波故障测距方法存在不可避免的测距误差.在分析D型双端现代行波故障测距原理及其准确性的基础上提出了带补偿量的D型双端行波故障测距算法,该算法利用故障初始行波浪涌波头起始点所对应的绝对时刻与测距装置直接检测到该行波浪涌到达时绝对时刻之间的相对时间差来对测距误差进行补偿.实测故障分析表明,D型现代行波故障测距原理具有很高的可靠性,其绝对测距误差不超过1 km.     

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。     

现代行波故障测距原理及其在实测故障分析中的应用—D型原理

输电线路上的实际暂态行波波头总是存在一定的上升时间,这使得故障初始行波浪涌到达线路两端测量点的时刻难以被准确标定,从而导致现有的双端行波故障测距方法存在不可避免的测距误差。在分析D型双端现代行波故障测距原理及其准确性的基础上提出了带补偿量的D型双端行波故障测距算法,该算法利用故障初始行波浪涌波头起始点所对应的绝对时刻与测距装置直接检测到该行波浪涌到达时绝对时刻之间的相对时间差来对测距误差进行补偿。实测故障分析表明,D型现代行波故障测距原理具有很高的可靠性,其绝对测距误差不超过1km。     

经验模态分解奇异性检测的配电网混合线路测距方法

含架空线和电缆的配电网混合线路发生故障时,故障行波信号传播复杂,波头识别困难。提出一种分形维数与经验模态分解（EMD）奇异性检测结合的配电网混合线路单端行波测距方法。对故障产生的行波信号进行分形滤波后,利用经验模态分解方法提取出高频信号的固有模态函数（IMF）,进行奇异性检测实现行波波头的准确标定,最后利用A型行波测距原理实现配电网混合线路的故障测距。PSCAD仿真结果表明,该方法具有较高的准确性和可靠性,能够有效识别出混合线路中故障点反射波和对端母线反射波,实现故障测距。     

不同频带下电压故障行波极性的一致性分析

输电线路故障后产生的电压故障行波是一个宽频带信号。由于电容式电压互感器不能有效传变宽频带电压行波信号,给行波保护投入电力系统实际应用带来困难。文中应用数学分析工具——小波变换,以及小波变换的多分辨率分析特性,将电压故障行波分解成多个频带信号,并研究了各个频带下电压故障行波初始极性之间的关系。研究结果表明：电压故障行波各...     

极化电流行波方向继电器的实现方案

根据极化电流行波方向继电器（PCTDR）的基本原理和特点,给出了PCTDR的整体设计方案。并设计了以复杂可编程器件（CPLD）、高速数字信号处理器（DSP）和高性能微处理器（MPU）为核心的基于三CPU结构的超高速行波保护板,给出了其硬件设计方案及主要软件流程框图。同时给出了行波方向纵联保护的构成方案和动模实验室测试结...     

基于行波传感器的输电线路故障定位方法研究

电容式电压互感器高频响应特性差，满足不了对电压行波测量的要求。该文利用测量电容式电压互感器（CVT）的入地电流行波来检测线路电压行波，设计了行波传感器，提出了硬件行波波头检测方法，并应用于基于整个电网的行波故障定位。仿真分析及装置实验测试表明：该方法实现简单、安装方便、鲁棒性强、定位精度高。该技术巳申请国家发明专利。     

超高压输电线路新单端暂态量保护元件的实用算法

在线路边界频率特性的分析基础上，深入地分析了区内外故障时的特征差异：就某一类故障而言，区外故障时反行波中(阻塞频带内的)高频分量与(1~10kHz内的)低频分量的比值显著小于区内故障时的比值。据此提出利用反行波构造新型的单端暂态量保护原理，即反行波法边界元件，并形成基于小波变换的实用算法。大量ATP仿真表明，该边界元件的算法可行，动作超高速，且性能优于利用电流波的单端暂态量保护方案。文中还指出：对于实际的输电系统，现有的单端暂态量保护方案都难以保护线路全长，因此该方法可以作为全线速动保护的一种超高速保护元件。     

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。     

基于数学形态学和HHT的谐波和间谐波检测方法

非线性电力元件的应用使电力系统的谐波污染问题日益突出。为准确检测谐波和间谐波参数,提出了基于数学形态学和希尔伯特–黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)的谐波和间谐波检测方法。为有效抑制多种噪声,对现有数学形态滤波器进行了改进,使之保留了原信号的主要特征,并运用经验模态分解处理消噪后的信号,得到了一组经验模态函数分量。对每个经验模态函数分量进行希尔伯特–黄变换,可准确得到其瞬时频率和瞬时幅值,实现了在噪声背景下对谐波和间谐波的检测。仿真结果验证了该方法的可行性与有效性,表明其可提高谐波和间谐波的检测精度。     

考虑线路参数频变特性的小波域行波信号奇异性增强方法

分析了线路参数的频变特性,计算得出行波衰减系数和波速度随频率的变化规律,当行波传输距离增加时,行波波头会发生畸变,行波信号的奇异性会降低,给精确确定波速度和行波到达时间带来了困难,从而降低了行波测距精度。在此基础之上,从行波的传输理论入手提出一种基于线路参数频变特性的小波域行波信号奇异性增强方法,利用卡森公式求出一定频带内行波信号的传播系数,在频域计算得到行波校正函数,在小波域利用快速傅里叶变换对畸变后的行波波头进行补偿,消除或减弱了行波传输中的色散效应,增强了行波信号的奇异性,提高了行波故障测距精度。仿真实验表明,该方法可使现有行波测距法的测距精度得到有效提高。     

超高速保护中雷电干扰识别的暂态法研究

雷电干扰可能会造成基于行波或暂态量的超高速输电线路保护误动作。经对雷击和短路故障时的电流故障分量进行信号能量分布和波形的分析发现：普通短路故障与雷击引起强故障时的暂态能量主要集中在低频带；雷电干扰与雷击引起弱故障时的暂态能量主要以高频为主；相对于雷电干扰和普通短路故障,雷击引起弱故障时的行波截波特征非常明显。据此,提出了基于小波变换的雷电干扰识别的暂态方法。EMTP仿真显示该识别方法是可行的。     

T接线路行波差动保护

由于传统的行波差动保护无法应用于T接输电线路,文中研究了一种新的行波差流表达式,理论推导了其在区内故障时的差流特征。为有效躲过线路空充等各种运行工况和区外故障引起的暂态不平衡行波差流,引入电流行波制动量,提出一种具有轻微比例制动特性的行波差动保护实用方案,在区内高阻故障时能够保持很高的灵敏度。理论分析及EMTP仿真计算表明,该方案灵敏度高,动作速度快,对装置采样和通信速率没有过高的要求,能够在现有技术条件下实现,具有较高的实用价值。     

基于小渡分析的超高压输电线路故障定位的研究

将小波变换对信号奇异性的检测功能和滤波特性应用到超高压输电线路的测距和选相中，将行波模分量和初始电流的工频段分量结合起来构造新的选相判据；利用线模、零模小波速换的模极大值与突变点的对应关系，确定故障初始行波到达线路两端的时刻来计算故障点的距离。大量EMTP的仿真结果表明：该方法具有选相准确、完全能消除接地电阻影响、定位精度高的特点，且基本不受故障类型、故障电压相角大小、故障位置的影响。