基于网络的电网故障行波保护方法

针对基于单条线路的行波保护不能满足电网运行要求问题,提出了一种利用电网中初始行波到达时间来实现保护的保护方法.该方法通过找出行波传输最短路径,记录最短路径中相邻变电站初始行波到达时间,判断和匹配有效行波到达时间,剔除无效时间,利用有效初始行波到达时间来判断故障线路.该保护方法综合利用了初始行波到达各变电站的时间信息,在某一继电器时间记录错误时仍能可靠动作.理论分析和仿真结果表明,该保护方法动作快、可靠性高,是一种简单有效的电网保护方法.     

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。     

一种考虑不同期合闸的行波合闸保护新方法

当线路末端故障时,行波在线路末端的反射情况比较复杂,反向电流行波的极性有可能与正向电流行渡的极性相反,而此时测距结果又与线路无故障时相同。因此,会造成行波蒯距式与行波极性比较式合闸保护的不正确动作。根据行波的折、反射理论,分析出当线路无故障时正向电流行渡仅在线路末端发生反射,且电流行波的反射系数为-1,而当线路存在故障时,正向电流行波将在故障点发生反射,无论故障是否在线路末端,电流行波的反射系数都不会是-1。根据这一特征,提出了一种新的行波合闸保护方法。从原理上保证了在各种情况下保护都可以正确动作,大量的电磁暂态仿真结果也证明了这一点。     

输电线路不同期合闸操作的行波特征分析

针对目前合闸到故障的行波识别方法还不够完善的现状，对线路不同期合闸引起的行波特征进行了分析。通过求解故障点的等值波阻抗，得到了故障点各模量行波之间相互透射的透射系数以及各个模量行波反射系数的计算方法。在此基础上，对线路不同位置、不同过渡电阻、不同合闸顺序情况下引起的行波特征进行了分析。结果表明:当线路中部故障时反向初始电流行波的极性与正向电流行波的相同，但当线路末端故障时，反向初始电流行波的极性与正向电流行波的极性关系受故障类型、过渡电阻大小以及故障相是否先合等因素的影响，在某些情况下会出现反向初始电流行波的极性与正向行波的极性相反的情况，这与线路无故障时合闸的极性关系相同，造成现有的识别方法失效。该结果为合闸到故障行波识别方法的研究夯实了行波理论的基础。     

考虑母线分布电容影响的单端行波测距法

分析了单端电压行波中各种可能存在的波头,得出了不考虑母线分布电容的方法不能完整地实现第2个反向行波识别的结论.推导了电压行波在分布电容处的传播特性,指出电压行波在分布电容处的初始反射系数恒为负.利用这个结论,提出了一种新型的第2个反向行波识别方法.理论分析和仿真结果表明,这种方法具有很高的可靠性,且不受线路两端母线类型的影响.     

基于双端行波原理的多端输电线路故障定位新方法

针对已有多端输电线路故障定位方法误差大的缺陷,将双端行波法应用于多端输电线路的故障定位,提出一种基于快速本征模态分解(fast intrinsic mode decomposition,FIMD)和Teager能量算子(Teager energy operator,TEO)的多端输电线路行波故障定位新方法.首先对各测量点的电流线模分量进行FIMD分解,然后利用TEO计算分解所得IMF1分量的瞬时能量,根据首个能量突变点来确定故障初始行波的到达时刻.其次,利用双端行波定位原理和初始行波到达时刻形成文章所提故障支路判定矩阵,利用该矩阵元素特征判定出故障支路.最后,选择能够经过故障点形成双端支路最多的母线作为初始端,计算自初始端经故障点到其他各节点的双端支路的故障距离,将这几个故障距离的均值作为最终故障距离.结果表明,利用所提方法能够准确快速地检测出故障初始行波的到达时刻和确定出故障支路,并进而准确定位出故障点.     

±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。     

自适应网络结构的故障行波定位方法

输电网中环路的存在会影响故障初始行波到达时间与行波传输路径的匹配,影响故障点位置的计算.为此,提出了一种自适应网络结构的故障行波定位方法.对于故障线路不包含于环路的情况,利用Floyd算法搜索故障点到网络中各节点的最短路径;对于故障线路包含于环路的情况,确定环路中初始行波到达时间最大的节点为解环点,并提出了剔除无效路径的时间判据,将复杂故障网络简化为辐射形网络.在辐射形网络中,运用基于整个电网的故障行波定位算法,实现全网综合定位.仿真结果表明,该方法实现简单,适用于任何结构的电网,能够有效弥补现有行波网络定位算法的缺陷和不足.     

一种新的单端行波测距方法

传统的单端行波测距方法存在远端故障测距不准确的问题。提出一种新的单端行波测距方案,其基本原理是故障点故障前电压与故障后初始行波电压相位差为 ,两者相关系数绝对值为1。通过测量点处故障前电压电流和故障后电压电流可以求出故障后初始行波和线路各点处的故障前电压。将各点处的故障前电压与所求初始行波进行相关性计算,得出相对应的相关系数的绝对值。在这些相关系数的绝对值中,数值最大且为1的点即为故障距离。与传统的行波测距方案相比,其测距具有单一值,远端故障也能准确测距。     

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。     

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。     

基于优化小波神经网络的输电线路行波故障测距

针对单端行波故障测距方法中故障点反射波与对端母线反射波的识别问题,提出了一种改进粒子群算法优化的小波神经网络的故障测距模型.提取保护安装处检测到的行波波头时间值与反向行波线模分量的李氏指数作为行波特征值,利用小波神经网络拟合行波特征值与输电线路故障距离之间的关系,构建小波神经网络故障测距模型,利用该模型可以直接得到输电...     

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.     

基于行波传播路径的不等长双回线路单端行波测距

由于雷击引起的闪络故障电流行波的初始行波幅值较大并且伴随着大量的振荡,而反映故障位置行波(故障点反射波和对端母线反射波)的幅值远小于故障初始行波的幅值,故在同一观测尺度上,难以辨识出故障行波性质;同时,在现场实际中,不存在完全等长的双回线路。基于此,分析了不等长双回线路于故障回线和健全回线量测端两个坐标轴上观测到的行波波头于时间轴的分布特点,提出了采用故障线路量测端和非故障线路量测端两个尺度上联合观测和辨识故障行波性质的方法,并采用同一观测端的故障线路和健全线路各自检测到一次属于它自己电流互感器所观测的故障初始行波波到时刻,实现了不等长双回线路故障测距。大量实测数据表明,于故障线路量测端和非故障线路量测端两个尺度上联合观测,特别是雷击闪络故障,能够可靠和正确地辨识故障行波的性质,实现不等长双回线路的可靠精确测距。     

一种基于区段判别的混合线路组合行波定位方法

为了提高传统组合行波测距方法的测距精度,分析了混合输电线路故障后故障行波的传播过程以及发生折射、反射的情况,并提出一种基于区段判别的混合线路组合行波定位方法。首先利用故障初始行波到达线路两侧的时间差来判定故障区段,由单端法给出准确的测距结果,然后通过线路两端采集到的时间由单端原理给出准确的测距结果,消除了双端法受线路给定长度误差以及同步时钟误差问题的影响,不需要对第二次到达母线侧的故障行波进行假设计算,简化了传统的组合行波测距方法,提高了传统组合行波测距法的测距精度。PSCAD仿真表明,所提出的高压混合输电线路组合行波测距方法是可行的,与传统组合行波测距方法相比,测距精度明显提高。     

高压直流输电线路故障行波传播特性及其对行波保护的影响

高压直流输电线路故障行波传播特性研究多采用无损传输线模型作为研究对象而未考虑行波色散的影响;直流线路行波保护研究通常未考虑线路末端设备的影响。分析了故障行波沿直流线路传播产生色散的原因、特点以及影响因素;分析了直流线路末端设备对故障行波中不同频率分量的影响。在此基础上研究了行波色散及末端设备对行波保护的影响。研究表明：故障行波的色散主要体现在其地模分量上。故障行波波头幅值的变化影响行波保护的电压变化量判据,受前述两因素的共同作用;故障行波波头陡度的变化影响电压变化率判据,受行波色散影响有限,主要由故障行波     

基于简单通信的双端行波测距新方法

提高测距的可靠性和精度是行波故障定位研究的重点。在对比了传统的单、双端行波测距的性能以后,认为双端法的定位精度明显提高,但测距可靠性依赖于授时系统的稳定性。因此,在双端能够进行简单通信情况下,提出利用连接线路两端的信道,在检测到初始波头后立即向对端发送脉冲信号,并利用高精度计时器结合行波波速,在无双端对时的条件下实现初始波头到达时间之差的测定和故障位置的计算。通过分析现有的硬件制造技术和仿真试验后,认为该方法具有较高的精度。     

单端行波故障测距的频域方法

研究了故障行波的频谱与故障距离以及线路终端的系统条件3者的关系,特别是线路终端的系统等效阻抗对行波频谱的影响。在此基础上,提出了频域的单端行波故障测距方法。首先提取故障行波的频率主成分,确定在此单一频率下的波速、系统端和故障点反射角,然后计算出故障距离。分析了单相高阻接地故障时行波频谱的特点及算法的误差。用不同故障距离和故障类型的仿真算例对算法的精度进行了验证。     

基于小波变换模极大值的输电线路单端故障定位

基于故障行波的输电线路单端故障定位利用故障点的反射行波与入射行波到达母线的时间差计算故障距离,但如何区分来自故障点和对端母线的反射行波仍是一个难题。在分析故障点和母线的反射特性的基础上,利用电流行波线模分量小波变换的最初2个模极大值之问的相对极性区分来自故障点和对端母线的反射行波．并提出了一种改进的基于小波变换模极大值的输电线路单端故障快速定位方法,能够不受故障类型、故障电阻及耦合线路的影响。理论分析和仿真结果表明,该方法切实可行。