基于杰卡德相似度一体化判据的柔直线路纵联保护

基于双端法的柔直线路纵联保护通讯量大、动作时间长,并且受噪声干扰等因素影响较大,致使其整定困难。基于此,提出了一种基于杰卡德相似度一体化判据的柔直线路纵联保护方法。首先分析了柔直线路区内外故障电压电流变化率的故障特征,并分别构建了模拟量至逻辑量的转换关系,进而提出基于0.5ms数据窗下逻辑量比较的杰卡德相似度模型,基于区内故障的高相似度构建一体化判据实现故障类型的判别,无需故障启动及故障选极判据。最后双端基于逻辑量比较的纵联保护方案,实现柔直线路的快速保护,该保护方法原理简单,动作速度快,易于实现。利用PSCAD/EMTDC搭建的四端柔直输电系统模型,分别验证了区内外不同故障类型、高阻接地、噪声干扰等多种场景下的保护有效性。     

基于电流故障分量的柔直配电线路纵联保护原理

柔性直流配电网供电可靠性高、传输容量大,但其继电保护系统还不完善。为此,提出一种基于电流故障分量波形相似度的柔直配电网纵联保护方法。首先,分析了不同故障下两端正负极电流故障分量的极性特征。在此基础上,提出了基于两端正负极电流故障分量波形相似度的双端量保护方法。最后,在PSCAD/EMTDC中进行了仿真分析和验证。结果表明该方法只需电流量即可同时实现故障识别和选相,易于实现;由于利用了两端电流故障分量的相似度,不受线路分布电容电流影响、耐受过渡电阻和噪声干扰能力强、重负荷高阻故障情况下仍能正确识别,且不受换流器闭锁影响。     

基于改进欧氏-动态时间弯曲距离的谐振接地配电网单相高阻接地故障选线方法EI北大核心CSCD

针对谐振接地系统发生单相高阻接地故障时单一特征量故障信息不明显,以及故障线路与非故障线路暂态零序电流存在明显差异的特点,提出一种基于改进欧式-动态弯曲距离的单相高阻接地故障选线新方法。将动态弯曲距离与欧式距离相结合,求取各线路故障2个周期后暂态零序电流波形的相似度矩阵,构建各线路波形的综合相似系数,并结合模糊C均值聚类算法,实现单相高阻接地故障选线。对于工程应用中线路参数差异造成的非故障线路暂态零序电流波形相似性低的问题,对原始波形进行预处理,以提高选线方法的可靠性。通过大量仿真,验证选线方法对单相高阻接地故障和各类接地故障的有效性。在噪声干扰、采样不同步、零序电流互感器极性反接、两点高阻接地等极端情况下,选线方法具有较强的鲁棒性和容错性。     

基于Teager能量算子和1D-CNN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,提出基于Teager能量算子和1D-CNN的HVDC输电线路故障识别方法。该方法利用保护安装处测得的线模分量Teager能量算子和输电线路两侧正负极电流突变量能量比值组成特征向量,利用1D-CNN对特征向量集进行训练和测试,同时实现区内外故障判和故障极选择。仿真实验表明该方法能在不同故障距离和不同过渡电阻情况下有效实现区内外故障识别和故障极选择,采样率能满足现有实际工程需要,具有较强的耐受过渡电阻能力。     

基于时频谱的混合直流输电线路保护方法

随着输电系统容量的增加与多落点负荷的需求,输电线路不再仅仅是两端的传输,换流站也不仅仅是单一的类型,混合多端直流输电系统是一种必然的趋势。然而,现有的传统和柔性直流输电线路的保护方法不能直接应用在混合多端直流输电系统。针对混合多端直流输电系统特殊的结构和较高的速动性要求,文章提出一种基于单端时频谱暂态电气量的混合直流输电线路保护方法。首先,利用接地极电流与稳态电流相比较,根据电流变化量积分值方向构成选极元件,依据电流时频谱分量所占比重构成区内外识别的判据。最后参考某实际工程在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型进行理论验证。依据仿真结果,所提的保护方法可以准确识别区内外故障,选择故障极,具有耐受过渡电阻及噪声干扰的能力。     

基于故障相电压极化量的 谐振接地系统高阻故障方向检测方法

针对谐振接地系统高阻接地故障的发生概率大、零序电压检测难度高的问题,提出了基于故障相电压极化量的谐振接地系统高阻故障方向检测方法。利用谐振接地系统高阻故障等值电路,分析了故障暂态时间内故障相电压分别与故障上、下游线路零序电流的极性关系,发现故障相电压与故障上游线路零序电流波形相似程度较高,与下游线路零序电流波形相似程度较低。据此,可以将故障相电压作为极化量,通过分析故障暂态时间内线路检测点所测零序电流与故障相电压的相似程度来进行故障方向检测。相较于以往的故障检测方法,所述方法提高了谐振接地系统高阻接地故障检测的可靠性。数字仿真与现场人工试验验证了该方法的可行性。     

基于故障电压比较的广域后备保护新算法

提出了一种基于故障电压比较的广域后备保护新算法,有助于解决传统后备保护整定配合复杂,潮流转移时易误动等问题。该算法利用线路一侧电压、电流故障分量的测量值推算另一侧电压故障分量,以推算值与测量值的比值识别故障元件。并通过故障区域检测降低广域信息传输量,加快故障元件识别速度。该算法原理简洁,对保护范围内多点量测数据的同步性要求较低。基于川渝500kV电网测试系统的仿真结果表明,该算法在电网高阻接地、非全相运行、故障转换及重负荷转移等情况下均具有良好的动作性能。     

基于Kaiser窗滤波的高压直流输电线路突变量功率保护

研究了一种反映突变量中直流分量的高压直流输电线路功率保护。为了获得突变量中的直流分量,分析了高压直流输电线路区内外故障时两端突变量电压和突变量电流的特征,利用Kaiser窗提取突变量电压和突变量电流中的直流分量,提出了基于同极线两端突变量功率极性比较的保护原理和基于突变量功率幅值的启动判据,并构造了利用突变量电压的故障极识别判据,设计了保护的动作方案。由于保护动作判据采用的是突变量功率中的直流分量,所以从本质上反映了直流线路的故障特征。理论分析和仿真结果表明,所提出的保护方案能够正确区分线路内外部故障,耐受过渡电阻能力强,且能够准确识别故障极线,适合作为高压直流输电线路的后备保护。     

基于行波高频分量互相关函数离散度的高压直流线路双端保护方法

直流线路边界对故障暂态电流信号高频部分具有衰减作用，对于双极线路而言，健全极感应行波高频分量小于故障极。据此提出一种基于行波高频分量互相关函数离散度的高压直流线路双端保护方法，将线路保护与故障测距结合起来。首先，利用离散小波变换(discrete wavelet transform, DWT)将双极直流线路故障电流波形进行四层分解，得到高频细节分量。随后，对健全极与故障极的双端高频细节分量分别进行互相关分析。最后，通过互相关函数的离散度判断故障区与故障类型，并可通过互相关函数极大值坐标初步计算故障距离。在PSCAD/EMDTC中搭建仿真模型，实验结果表明该方案可有效判断故障类型并同时进行故障测距，不受过渡电阻影响。     

基于瞬时功率相平面的柔性直流电网后备保护

基于双端信息的柔性直流电网保护方法具有无需整定阈值、耐受过渡电阻能力强、保护线路全长、可靠性高等优势，可以弥补单端信息保护的缺陷。为实现直流电网线路故障的全范围检测，同时实现后备保护与主保护的协调配合，提出了一种基于故障分量瞬时功率相平面的直流电网线路双端保护方法。首先建立多端柔性直流电网模型，利用回路分析法推导短路故障电流和电压，计算故障分量瞬时功率。然后分析不同故障类型下正负极故障分量瞬时功率的和差特征，分别利用功率差与功率和构造相平面，实现故障区域识别与故障选极。同时通过引入低电压判据，对故障分量瞬时功率重新进行计算，消除线路出口处存在保护死区的问题。该保护方法具有良好的选择性，能够保护线路全长，且具有较好的耐受过渡电阻能力。     

柔性直流配网中基于限流电抗电压的高灵敏纵联保护方案

针对柔直配电线路保护存在的高阻接地故障时保护拒动、易受线路分布电容电流影响和噪声干扰等问题,提出一种基于限流电抗电压的纵联保护方案。首先,对线路两侧限流电抗器在区内外故障时的电压极性特征进行分析,并利用Kendall相关系数构造故障识别判据;然后,通过变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)算法提取两极电抗电压低频暂态能量和的比值特征实现故障选极功能;最后,在PSCAD/EMTDC中进行仿真验证分析。仿真结果表明该方案耐受噪声干扰和过渡电阻能力强,不受线路分布电容电流影响,在不同故障条件下均能快速、准确动作,灵敏性和可靠性高,且对四端直流保护具备一定适用性。     

基于小波去噪与随机森林的配电网高阻接地故障半监督识别方法

针对配电网高阻接地故障识别易受噪声干扰、无标签数据难以利用的难题,提出一种基于小波去噪与随机森林的高阻接地故障半监督识别方法。区别于监督式学习方法仅利用标签数据,基于协同训练方法能够充分利用有标签数据与无标签数据。首先,使用小波阈值去噪算法消除零序电流中的噪声。其次,采用波峰波谷故障启动算法判断线路是否发生故障或扰动事件。运用小波变换提取零序电流的小波系数作为故障特征。最后,基于小波系数故障特征构建两个随机森林作为半监督分类器进行协同训练,从而实现高阻接地故障的检测识别。仿真结果表明,所提配电网高阻接地故障半监督识别方法可以充分挖掘配电网既有的故障案例中无标注数据蕴含的关键特征,从而提高故障分类准确率,具有较强的准确性和灵敏性。     

一起高阻接地故障时线路差动保护拒动的分析及其改进研究

通过对一起线路高阻接地故障时电流差动保护拒动的分析,得出是由于弱故障侧电流启动元件灵敏度不足使得线路两侧差动保护启动元件没有同时动作的原因。因此提出了一种改进的电流差动保护双端零序电流电压辅助启动方法。改进后的辅助启动元件借助线路两侧电流或电压中的故障分量信息,提高了弱故障侧电流差动保护启动性能。现场故障录波数据回放以及RTDS仿真结果显示,改进后的电流差动保护在高阻接地故障,尤其是对于在靠近线路一侧故障而远故障侧仅感受到很小的故障量时,动作性能有明显提升。     

基于小波算法的小电流接地系统高阻接地故障的识别

在10kV配电网络中，普遍采用中性点不接地或经消弧线圈接地的小电流接地方式，在发生高阻接地故障后，故障特征不明显，对故障识别的难度较高。基于上述问题，提出利用小波算法提取故障线路特征，将零序电流小波和小波能量熵作为识别高阻接地故障的特征量。利用仿真软件PSCAD搭建了10kV中性点经消弧线圈接地配电网线路模型，仿真得到小电流接地系统发生高阻接地故障时的电压电流波形，然后采用Matlab软件分析故障波形，提取故障的特征量并识别故障。仿真试验证明该方法具有良好的故障识别效果。     

基于计算电阻的高压直流输电线路纵联保护

针对传统高压直流输电线路纵联电流差动保护受线路分布电容影响大、可靠性差的问题,提出一种基于计算电阻的纵联保护方案。利用线路两端故障电压电流的直流分量计算线路的计算电阻,区内故障时,该值相对较小;区外故障时,该值很大。以此为基础,提出了根据故障极与健全极线路上计算功率的差异实现准确选极的方案。该方案对采样率要求低、整定简单明确且不受分布电容电流的影响。理论分析和大量仿真结果表明,该保护选择性好,可靠性高,对高阻接地故障有足够的灵敏性。RTDS试验和现场故障录波数据有效验证了其性能。     

基于单端量的超高压交流输电线路单相接地故障测距方法研究

基于单端量的高阻接地故障测距精度与过渡电阻和故障点两端故障电流分量相位角有关,通常基于其为金属性故障或故障点两端故障电流相位一致进行求解,这样往往会产生较大的误差。在频域内利用保护安装点电压电流变化量与故障点故障前后电压之间的关系推导回路方程,仅利用保护安装点单端可测的电压变化量准确补偿故障点两侧故障电流分量相位角不一致引起的误差。为充分利用故障信息以及提高测距速度,将包含误差补偿量的方程用R-L模型原理转换到时域内,连续采样积分求解故障距离。PSCAD搭建输电线路模型进行故障仿真。结果表明该算法可解决相位不一致带来的误差,在高阻故障时能准确快速测出故障位置,且灵敏性受分布电容的影响小。     

基于Prony算法的输电线路雷击干扰识别研究

输电线路雷电干扰所产生的高频暂态量在一定条件下可能对暂态量保护产生不良影响。采用对称分量法分析了线路故障时零序电流的特征,并提出了能够可靠识别雷电干扰的方法。以Prony算法作为分析零序电流信号的工具,提出了基于Prony算法的雷电干扰识别方案。仿真分析表明本文所提出的雷电干扰识别方案具有很好的可行性。     

适用于半波长输电线路的快速方向纵联保护方法

基于工频故障分量和序分量的功率方向元件利用背侧阻抗特征可以准确识别线路正、反向故障,但由于半波长输电线路波过程的折反射时间很长,因此常规方向元件在保护启动后无法快速、准确判别反向故障。为此,提出了一种适用于半波长输电线路的新型故障分量方向保护方法。该方法利用半波长输电线路反向故障初期电压相间差故障分量和电流相间差故障分量的幅值相位关系,在线路两端分别计算反向识别系数;通过反向识别系数的大小来实现反向故障的识别。同时,采用工频故障分量方向元件和负序方向元件作为判定正向故障的辅助判据,与新方法一起构成了半波长输电线路快速方向纵联保护方案。该方案采用基于反向识别系数的快速动作逻辑,利用保护对反向故障的快速识别实现区内故障的快速动作。PSCAD/EMTDC仿真表明,所提方法可以准确识别线路正向故障和反向故障,实现半波长输电线路全线速动。     

基于形态学的小电流接地系统单相接地故障选线方法

分析了小电流接地系统单相接地故障信号的特点,总结了常用的小电流接地系统单相接地故障信号的处理方法,指出了这些方法的优点和适用范围,提出了一种基于数学形态学的小电流接地系统单相接地故障选线方法。该方法采用数学形态学方法对零序故障电流进行处理,去除谐波分量、噪声、漂移量的干扰,获得有效的系统故障信息,然后通过相应的选线算法识别出故障线路。仿真算例表明了所提方法的可行性。     

基于故障分量原理的配电网高阻接地故障检测方法

配电网中发生高阻接地故障时,短路电流小于传统过流保护的阈值,无法被常规保护装置检测和清除。若不及时消除短路电路,极易演化成严重故障。针对该问题,文中首先分析发生高阻接地故障时配电网的故障分量特征和基于母线处的正序电压故障分量与其相连接的各馈线正序电流故障分量的相位差特征,给出适用于配电网高阻接地故障检测的故障判据。然后,为解决配高阻接地故障检测过程中系统不平衡引起的一系列问题,制定了相应的故障检测启动判据。基于该故障检测判据和启动判据,制定基于故障分量原理的配电网高阻接地故障检测方法。最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件中建立含架空线路的中压配电网模型,仿真结果验证了所提高阻接地故障检测方法的正确性。