边界保护的理论基础 第一部分 故障暂态分析

近年来 ,基于单端暂态量的输电线路保护新原理不断涌现出来 ,这种利用故障产生的暂态分量是否透过线路边界的特征构成的具有全线速动的保护称为边界保护 ,边界保护成立的条件有两个 ,其一是区内外故障时 ,暂态分量存在差异 ;其二是该差异有规律性 ,可以被提取并且很明显 ,足以构成保护判据。基于这个目的 ,对输电线路区内外故障时的暂态分量的频谱进行了分析 ,发现并提取该差异 ,为边界保护的研究提供理论基础。全文共分为三个部分 ,第一部分是故障暂态分析 ;第二部分是线路边界折反射系数的频谱分析 ;第三部分是区内外故障暂态分量频谱差异的提取和EMTP仿真。本文是第一部分 ,利用网格法对输电线路在区内、正方向区外和反方向三个典型位置故障时的暂态分量进行分析和比较 ,并发现了不同故障方向时暂态分量的差异和正方向区内外故障的差异 ,前者的差异主要体现在线路边界的反射系数的频谱特征中 ,后者主要体现在线路边界的透射系数的频谱特征中     

基于故障暂态和数学形态学的超高速线路方向保护

引入数学形态学以提高基于故障暂态的超高速线路方向保护的动作性能。在获取连接在同一母线上的各条输电线路暂态电流信号的基础上，采用数学形态学分析其极性和能量以确定故障方向。仿真结果证明，该方法适用于识别发生在输电线路不同位置的各种故障。该方案对处理器的采样率、处理能力和速度几乎没有额外的要求，具有很好的实用性。与传统保护算法相比，基于MG的TBDP具有更高的可靠性和较少的计算量，同时具有更快的故障响应能力和更高的灵敏性。     

边界保护的理论基础 第三部分:故障暂态频谱差异EMTP仿真

全文的第一部分,研究了线路在三个典型位置故障暂态分量的特征,发现区内外故障暂态分量差异取决于线路边界的反射和折射系数;第二部分研究了反射系数和折射系数的频谱特征,发现区内外故障暂态分量的差异的确存在,而且比较明显,特别是具有阻波器线路在阻波频带内的差异非常明显.本文是全文的第三部分,对具有阻波器线路,利用三阶Cui样条小波变换提取故障暂态分量中的[0,2T]×[阻波频带]时频区域内的信息,并进行频谱分析.EMTP仿真结果表明,区内外故障差异不仅存在而且十分明显,足够构成边界保护判据,在单端实现全线的速动.     

边界保护的理论基础 第三部分:故障暂态频谱差异EMTP仿真

全文的第一部分 ,研究了线路在三个典型位置故障暂态分量的特征 ,发现区内外故障暂态分量差异取决于线路边界的反射和折射系数 ;第二部分研究了反射系数和折射系数的频谱特征 ,发现区内外故障暂态分量的差异的确存在 ,而且比较明显 ,特别是具有阻波器线路在阻波频带内的差异非常明显。本文是全文的第三部分 ,对具有阻波器线路 ,利用三阶Cui样条小波变换提取故障暂态分量中的 [0 ,2T]× [阻波频带 ]时频区域内的信息 ,并进行频谱分析。EMTP仿真结果表明 ,区内外故障差异不仅存在而且十分明显 ,足够构成边界保护判据 ,在单端实现全线的速动。     

配电线路暂态保护故障行波特征的研究

配电线路区内、外故障时暂态分量频谱能量差异不明显,使得暂态保护原理难以应用于配电线路单端保护。通过行波网格法分析了配电线路区内、外故障行波的传播规律及特点,提出在线路边界处并联接入适当通频带的带通滤波装置,以此强化区内、外故障时故障暂态电压频谱能量差异。PSCAD/EMTDC仿真和模拟试验结果表明：安装了带通滤波装置的配电线路区外故障时,通频带内的故障行波流经带通滤波装置后发生较大衰减;区内故障时故障行波未通过带通滤波装置而几乎没有衰减,区内、外故障时暂态电压分量频谱能量差异非常明显。利用这种差异可以准确区分区内、外故障,这为暂态保护原理在配电线路单端保护中的应用提供了有效的理论依据和解决方案。     

六相输电系统的故障暂态分析

六相输电能提高输送功率密度,降低杆塔建设成本,环境指标优于同塔双回线。针对六相输电故障分析主要集中于稳态的研究现状,该文对其故障暂态特性进行了深入分析,利用解耦变换矩阵将故障后的六相系统电压电流转换为六序分量,结合输电线路π型等值电路建立了六序网络的暂态模型。分别推导了频域下考虑线路分布电容、串补电容及并联电抗器的故障暂态电流表达式。与同塔双回线相比,六相系统的故障暂态过程更复杂,谐波频率更高,衰减更迅速。最后利用PSCAD建立六相输电系统模型验证了分析的正确性。     

利用暂态电流行波的输电线路故障测距研究

高压输电线路发生故障后的暂态电流行波中包含故障距离信息,它可用于实现精确故障测距,利用电流行波实现测距存在的问题是：电流行波无方向性,可能造成测距失败。针对这个问题,提出了基于小波变换模极大值的波形比较法,同时提出了行波测距的新算法－－小波变换法,ＥＭＴＰ仿真结果表明：文中所提理论和方法对于实现利用电流行波的故障测距是正确的和有效的。     

输电线路故障时的暂态行波测距

讨论了输电线路故障时暂态行波的产生、在线和的传输和利用暂态行波法测的理论,通过ＥＭＴＤＣ／ＰＳＣＡＤ程序进行了数字仿真仿真结果表明此方法精度高,速度快,不受过渡电阻、故障位置、故障类型等影响,地及时修复线 保证可靠供电具有十分重要的意义。     

基于分形理论的输电线路故障类型识别新方法

提出了基于分形理论的高压输电线路故障类型识别新方法。根据故障后对各相暂态分量电流和零序暂态电流的分形维数计算和分析，提取和形成了故障类型识别判据。通过对不同故障类型和特征的大量ATP仿真和检验测试，证明了应用分形理论识别输电线路不同故障类型的可行性和有效性。     

基于分形理论的输电线路故障类型识别新方法

提出了基于分形理论的高压输电线路故障类型识别新方法。根据故障后对各相暂态分量电流和零序暂态电流的分形维数计算和分析,提取和形成了故障类型识别判据。通过对不同故障类型和特征的大量ATP仿真和检验测试,证明了应用分形理论识别输电线路不同故障类型的可行性和有效性。     

方向高频保护的动作行为分析：第一部分：复杂系统的复故障计算

方向高频保护高压和超高压输出电线路的主要保护方式,其动作性能对电力系统的安全运行影响甚大。     

基于正序故障分量的高速线路方向保护

根据叠加原理给出了正序故障分量的概念及特点,详细阐述了正序故障分量在故障方向判别中的应用原理,特别是在串补线路中基于正序故障分量的方向保护能够准确快速地动作,并给出了相关的RTDS仿真波形.     

离散小波变换用于输电线路故障暂态行波信息压缩

从工程的角度论述了小波的基本特性、有限支集正交小波基的构造以及相应的离散小波变换算法,进而将小波分析法用于输电线路故障暂态行波信号的压缩,并对信号压缩比以及重构误差随压缩级数的变化规律进行了研究,旨在寻求一种信号压缩的自适应优化方案。文中所采用的算法具有可操作性。     

利用故障线路分闸暂态行波的故障测距研究

分析了断路器分闸于故障线路时所引起的暂态行波的产生机理。在此基础上,提出了一种新的单端行波故障测距原理,即利用故障线路分闸暂态行波的F型现代行波故障测距原理,并将其划分为4种运行模式,即标准模式、扩展模式1、扩展模式2和综合模式。理论分析和实测波形分析均表明该原理是可行的,可以同时适用于永久性故障和瞬时性故障,而且不受电压过零故障的影响,在标准模式下还不受线路对端母线反射波的影响,从而克服了现有单端行波故障测距原理所存在的不足。     

利用单端暂态量实现超高压输电线路 全线速动保护新原理研究（一）——故障暂态过程分析及实现单端暂态量保护的可行性

在综述暂态量保护特别是反应是单端暂态量的超高压输电线路全线速动保护的基础上,利用输电线路的波传导方程分析了故障暂态过程是由于故障点行波在输电线路上多次折、反射的叠加而形成。母线的杂散电容和阻波器等的存在,使得区内、外故障产生的暂态分量有差异,这种差异主要表现在暂态电压、电流波形的高频分量部分。利用DSP硬件手段和小波分析的数学工具,可以构成单端暂态量保护,实现全线速动。     

利用线路暂态行波功率方向的分布式母线保护

为避免电流互感器(TA)暂态饱和问题，提出了一种新型的分布式母线保护：基于小波变换识别各线路的暂态行波功率方向，然后比较所有线路的暂态行波功率方向来判别母线区内外故障。该母线保护可以利用已有的输电线行波方向保护而不需专用的母线保护设备，可以利用小波算法解决分布式结构中的同步问题，因而比常规分布式母线保护更易于实现和节省投资。理论分析和EMTP仿真试验表明：该母线保护动作快速可靠，基本不受故障类型、故障过渡电阻、故障距离和故障初始角的影响。     

一种利用暂态电流行波的输电线路故障测距方法

提出了一种利用暂态电流行波的输电线路故障测距新方法。以同母线上任一“有限长”非故障线路作为参考线路,通过比较由故障线路暂态电流与该参考线路暂态电流形成的反向行波浪涌和对应的正向行波浪涌的极性,识别来自故障方向的行波浪涌,消除了来自参考线路的暂态行波浪涌的影响。EMTP仿真表明这种方法是可行的。     

集中式光伏并网输电线路的故障暂态分析与保护

集中式光伏并网输电线路发生故障时,光伏侧的故障暂态过程与系统侧完全不同,导致传统工频量保护动作性能下降。为提高保护动作的可靠性,分析了集中式光伏并网输电线路光伏侧短路电流的故障特征,推导了光伏侧短路电流三个不同阶段的近似解析表达式,并详细分析其功率控制暂态过程的变化特征。发现光伏侧的暂态电流为非旋转量,与系统侧衰减旋转量的波形特征截然不同。基于此特性,提出了一种基于暂态电流波形相关性的纵联保护方法。仿真结果表明所提保护方案在各种故障类型和不同的过渡电阻下均能可靠动作,有望提高光伏并网输电线路的安全运行能力。     

利用暂态电流的高压输电线路暂态保护新方案

提出了一种基于多尺度小波分析的高压输电线路暂态保护的新方案。介绍了高压输电线路及母线对高频暂态电流衰减的特点,通过利用多个频带内暂态信号的谱能量来实现区内外故障的准确识别。从而避免了仅利用某个频率信号能量的比值所造成的利用故障信息不充分和电压过零故障时信号很小不易识别的缺点。仿真分析证明了该方案在各种故障条件下的可行性。     

超高速暂态方向继电器的研究

行波方向保护已研究了多年，但其本质上仍要受故障初始角、反射波等因素的影响。该文提出一种新型的方向保护核心元件——暂态方向继电器，它基于故障发生后一段时间内正向行波分量与反向行波分量间的能量大小关系来识别故障方向。该继电器的实用算法采用了适合暂态信号处理的小波技术，由小波多分辨分析来提取行波分量，并将行波分量的能量表征成小波变换谱能量（WTSE）。大量EMTP仿真试验表明：该继电器能可靠、灵敏、超高速地动作，其性能不受故障初始角、故障类型、故障距离、过渡电阻与电弧、母线接线方式的影响。以该继电器构成的超高速方向保护将具有很强的实用价值。