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。     

基于行波折反射特征的单相接地故障区段定位方法

配电网单相接地故障的单端行波定位方法主要通过检测线模和零模初始波头的到达时刻而实现,但存在零模波速不稳定的问题。提出一种新型的基于行波折反射特征的故障区段定位方法,利用故障行波在线路故障点、分支点和线路末端折反射的规律,由测量点测得故障线模行波,经希尔伯特黄变换(HHT)标定初始波和各反射波到达时刻;由线模波速计算各反射波与初始波的路程差,结合配电网拓扑,确定行波可能的传播路径,进而判断故障区段。PSCAD仿真验证了该方法的有效性。     

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。     

形态学与HHT检测相结合的行波波头准确标定方法

由于长输电线路高阻故障和线路色散等因素使得故障行波波头高频成分衰减较大,提出并实现了一种将形态学与 Hilbert-Huang 变换(HHT)相结合的行波检测及其波头到达时刻准确标定方法.行波暂态信号经形态学滤波之后,再对其做经验模态分解(EMD)提取其高频部分IMF1和IMF2分量,藉此实现对行波波头到达时刻的精确标定.若由于线路雷电冲击电晕和线路参数频变等因素引起行波波头较大衰减,使得故障行波反射波头在IMF1表现不明显时,则可采用IMF2分量对其反射波头到达时刻进行准确标定.该方法对行波波头的时间标定可以精确到采样点.电磁暂态仿真数据和实际工程数据验证表明,该方法正确、有效,并已应用于故障行波分析与测距装置.     

输电线路分布式行波检测的故障定位方法

提出了一种基于输电线路分布式行波检测装置的故障定位方法。利用沿线分布安装的两套基于Ro-gowski线圈的行波检测装置,采集高频故障行波,运用相模变换和小波变换模极大值法检测线模行波波头,准确定位波头到达时间。各装置通过无线通信网络将波头到达时间回传主站,主站综合利用不同的波头时差信息,在线测量实时行波波速,可精确定位单条输电线路的故障。仿真结果表明,该方法具有较高的测距精度和可靠性。     

基于三点电流测量的输电线路行波故障定位新方法

鉴于输电线路在线监测取得了长足的进步,针对目前行波定位法中波头检测算法存在缺陷和波速测定精度差的不足,本文提出了基于导线电流三测量点局域均值分解(LMD)的行波故障定位新方法。该方法首先对测量点电流线模分量进行局域均值分解,然后根据分解得到的第一个PF分量瞬时频率曲线的首个频率突变点来确定行波波头第一次到达测量点的时刻。其次,根据相位差动保护原理判断出故障点所在线路段,并利用无故障段线路的长度和故障行波到达其两端测点的时间差之比计算出故障行波波速。最后,通过双端行波法的定位原理计算出故障距离。仿真结果表明,本文定位方法同基于小波变换或希尔伯特-黄变换的定位方法相比具有较高的定位精度。     

基于Hilbert-Huang变换的电缆线路单相接地故障定位研究

配电线路发生单相接地故障后,快速、准确地定位出故障点具有十分重要的意义。提出了一种新的故障行波信号时频分析方法,对故障发生后的线模分量和零模分量行波信号进行Hilbert-Huang变换(HHT),得到信号的瞬时频率,由瞬时频率检测出行波波头的到达时刻,通过线模和零模波头之间的时间差计算出故障位置。通过ATP/EMTP对该算法进行仿真,结果证实了算法的有效性。     

配电网单相接地故障行波滤波方法研究

配电网单相接地行波故障定位需要准确标定故障初始行波到达测量点的时刻,希尔伯特-黄变换(HHT)具有定时精度高,处理非平稳信号能力强的特点,逐渐应用于配电网故障定位。但其所采用的经验模态分解方法受信号噪声影响较大,可能出现标定时间不准的问题。提出一种基于极值点识别和线性插值的滤波算法,有效解决了HHT标定受扰行波波头到达时间不准的问题。PSCAD仿真结果验证了算法的有效性。     

基于零空间追踪的混合三端直流输电线路故障测距方法

针对目前行波测距法波头检测算法存在的缺陷,提出了一种基于零空间追踪算法的混合三端直流输电线路故障测距方法。首先,用能改善模态混叠的零空间追踪算法对故障信号进行分解,再与Teager能量算子结合标定行波波头,获取行波到达测量点的时刻;其次,利用两端行波到达的时间差判断故障分支。最后,依据行波测距的机理,提出一种不受波速影响的故障测距法。仿真结果表明,该方法具有较高的准确度,基本不受故障位置、过渡电阻和故障类型等因素的影响。     

微弱行波下多分支配电网故障定位

为了解决多分支配电网在故障行波微弱时行波波头标定困难和传统行波定位法无法适应多分支复杂结构的问题，提出一种基于多分辨率奇异值分解(MRSVD)-变分模态分解(VMD)的行波波头检测方法和一种基于行波到达时刻的多分支配网故障定位方法。利用MRSVD对微弱行波进行降噪处理，以奇异值差值决定分解尺度，然后对降噪后的信号进行VMD分解，并重构中高频段的模态分量，最后用对称差分能量算子(SDEO)标定重构信号的行波波头，获取行波到达时间；利用行波到达时刻构造故障发生时间矩阵，搜索故障所在分支区段，然后构造故障定位时间矩阵，根据线路长度与时间的比值关系，实现精准测距。仿真结果表明，所提方法能有效标定微弱行波波头，实现多分支配网的故障区段定位和精准测距。     

一种用于校验双端行波测距装置的测试系统的研发与测试

双端行波测距技术利用故障行波的初始波头抵达故障线路两端的时间差来实现故障定位,比单端测距和传统测距技术有着较高的精度和可靠性。双端行波测距装置在投入运行前必须经过专门的校验和测试,这是传统的继电保护测试仪所不能做到的。提出了一种用于校验该装置的测试系统的设计实现方案,并对系统样机做了大量的实验测试。实验结果表明,该测试系统的电压、电流输出具有很高的频率精度、幅值精度和同步性,满足双端行波测距装置的校验需求。     

基于RTDS小步长仿真的配电网行波选线装置动模试验研究

行波选线装置是配电网接地故障选线装置的重要类型之一,对其开展动模试验研究有助于行波选线功能的不断完善和发展。分析了行波选线的基本原理及配电网行波传输的特性。研究了RTDS小步长仿真的原理及GTAO板卡的模拟量输出特性,采用小步长的方式建立了配电网仿真模型。通过分析动模试验中影响行波选线性能测试的多种因素,制定了行波选线装置动模测试方案,搭建了闭环试验环境。试验结果证明,利用RTDS小步长仿真能够完成行波选线装置的动模试验。     

同杆双回线路行波故障测距的关键问题研究

为了提高同杆双回线路行波故障测距的准确度,针对故障行波选取和行波检测,提出了一种新的故障行波选取方法和行波检测方法。同杆双回线路各相线间耦合复杂,经传统相模变换后的多模分量传播特性差异较大,采用一种新的相模变换,找出多模分量传播规律,解决了故障行波选取困难的问题。当前行波检测方法存在一些技术缺陷,将参数优化的变分模态分解和Teager能量算子相结合应用于行波检测,实现了行波检测方法的自适应性,具有较好的检测效果。采用双端行波测距算法计算故障位置,大量的仿真结果验证了所提方法的可行性和测距结果的准确性。     

融合行波时频信息的HVDC线路雷击点与短路故障点不一致时的定位方法

雷电流在输电线路传播时,可能导致线路的绝缘薄弱环节被击穿,发生短路故障,此时现有时域行波测距算法只能获取雷击点位置而无法获取精确的故障距离。因此,针对高压直流输电线路雷击点与短路故障点不一致的情况,提出一种综合利用输电线路两端电流行波的时域信息和频域信息的故障定位方法。该方法首先根据线路两端故障电流行波的时域信息判断雷击点位置,然后利用雷击点与短路故障点存在的位置关系判断输电线路短路故障点位置区段,最后根据线路双端或单端的故障电流行波固有频率计算短路故障点距离。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,该方法在高压直流输电线路雷击点与短路故障点不一致情况下对短路故障点定位精度高,且不受雷击点与短路故障点位置、过渡电阻及噪声干扰的影响,具有良好的适用性和实用价值。     

基于VMD与广义S变换的HVDC线路故障定位

针对高压直流输电线路故障定位中存在的输电线路长、故障概率大、测距精度不高以及故障波形含有噪声等问题,提出了VMD分解与广义S变换结合的高压直流输电线路故障测距算法。首先通过变分模态分解(Variational Model Decomposition,VMD)对含噪声的行波信号进行VMD分解,滤去噪声并获得最优模态分量。然后采用广义S变换(Generalized S-transform,GST)计算最优模态分量,生成高时间分辨率S矩阵。并选取S矩阵中的高频分量,识别该频率分量的波形突变点,从而获取故障初始行波到达时刻。最后通过测距公式获得故障距离。PSCAD/EMTDC仿真表明,所提方法受过渡电阻影响很小,不同故障距离的测距精度很高。经过现场故障行波数据的验证,可以实现在线路范围内快速准确的故障定位。     

基于经验小波变换的混合输电线路单相接地故障测距

针对架空线-电缆混合输电线路波阻抗不连续而引起的频谱混叠现象严重的问题,提出了一种基于经验小波变换(EWT)的混合输电线路单相接地故障测距方法。首先利用EWT对故障产生的暂态零序电流行波分解得到低频分量。然后根据低频分量选线判据对混合输电线路进行故障选线,通过分析奇异性检测结果准确标定故障线路行波波头。最后配电网混合输电线路的故障测距通过单端行波测距原理得以实现。PSCAD/Matlab仿真结果表明,该方法具有较高的准确性,满足工程实践定位精度在200 m以内的要求。     

不依赖时间同步的多分支配网故障精确定位方案研究

为在不借助时间同步的前提下实现多分支配网故障精确定位的目标,提出一种故障定段与行波测距相结合的方法。针对由线路参数频变特性引起的行波色散效应,设计了一种有效的低通滤波器,提取出零模、线模行波中以工频为主的、速度稳定的低频分量,进而实现了基于单端量行波测距的故障精确定位。针对由离散采样机制引起的截断误差问题,提出了一种改进修正算法,在各种系统采样率下均可充分提高故障测距精度。通过PSCAD/EMTDC仿真平台,计及线路参数的频变特性,搭建典型10 kV多分支配网模型,验证了所提方法的可行性与有效性。     

电力线路行波差动保护与电流差动保护的比较研究

线路电流差动保护的基础是线路的RL集中参数模型和电荷连续性。行波差动保护的基础是线路的分布参数模型和行波传输不变性。针对两类差动保护在电力线路上的应用进行了详细的理论和仿真对比研究。指出二者的根本区别在于行波差动保护考虑了线路的分布参数特性和空间传播特性,而电流差动保护把线路看成节点,完全忽略了分布参数特性和空间传播特性,差动电流是行波差动电流的退化形式。对于特高压长距离输电线路,行波差动保护相比于电流差动保护有明显的性能优势。对于高压和超高压输电线路,行波差动保护和电流差动保护性能无显著差别,电流差动保护可以胜任该类线路。     

基于Hilbert-Huang变换的电网故障行波定位方法

正确辨识和检测故障行波信号是实现电网故障行波定位的关键.提出了一种新的故障行波信号时频分析方法,采用Hilbert-Huang变换(HHT)对故障行波信号进行检测,通过经验模态分解(EMD)法提取故障行波信号的固有模态函数(IMF),再进行Hillaert变换,得到各自的瞬时频率,由瞬时频率进行行波到达时刻的准确检测.HHT与小波变换比较,不存在变换参数的选取难题,变换结果具有唯一性.仿真结果表明HHT能更准确地提取电网故障行波波头位置,有效提高故障行波定位精度.     

基于希尔伯特——黄变换的高压直流线路行波故障定位

提出了基于希尔伯特-黄变换(HHT)的直流输电线路行波故障定位的方法。首先,对故障初始行波信号进行经验模态分解(EMD)得到固有模态函数(IMF),然后通过对IMF进行希尔伯特(Hilbert)变换得出其时频图,根据时频图中首个频率突变点确定出故障初始行波到达的时刻并且由其对应的瞬时频率值计算其波速度。最后,利用改进的双端行波故障定位原理计算出故障距离。在EMTDC环境下进行仿真分析,相关结果证实了所提方法的有效性。