10kV配电线路单相树线故障选相研究

针对配电网三相电压不平衡发生树-线故障难以准确判别故障相而引发山火的问题,提出了一种基于电压信号突变值和变化趋势相结合的选相方法。在传统三相电压平衡配电网单相接地故障选相理论基础上,搭建了10 kV单相树-线故障试验平台。首先,在中性点不接地、消弧线圈接地欠补偿和过补偿3种情况下进行了多种树木、不同残余电流单相树-线故障试验研究。然后,根据树-线故障时零序电压和各相电压幅值变化特征,定义了故障时刻及故障相识别码,建立了某一相电压有效值的幅值增加最大则其滞后相为故障相的判据。通过故障时刻前后0.1 s内的各相电压平均有效值改变大小对比及相应判据,将生成对应的识别码进行匹配,实现精确快速判别故障相。最后,通过试验验证该方法能够有效解决单相树-线故障相识别问题且不受电压不平衡影响,具有较好的工程应用价值。

基于暂态量的超高压输电线路故障选相

在分析超高压输电线路三相导线间耦合关系的基础上,该文提出了一种基于暂态量的故障选相方案。该方案算法利用小波变换表征电流故障分量的暂态能量,并通过比较三相间能量的相对大小来识别故障类型和判别故障相别。大量EMTP仿真测试表明,该算法在不同的故障条件下(包括在不同的故障位置、过渡电阻、初始角等)都能基本正确地快速选出故障相,并在一定程度上弥补了基于初始行波的选相方法之不足。动模试验数据也充分验证了故障选相新方案的可行性。

基于卷积神经网络的输电线路区内外故障判断及故障选相方法研究

在分析深度学习模型之一——卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的结构及原理的基础上,提出基于卷积神经网络的输电线路区内外故障判断及故障选相新方法。提出了采用两个softmax分类器的CNN网络结构,用同一CNN网络同时解决了区内外故障判断和故障选相两类非独立分类问题,实现了两种非独立分类问题的权值共享。数字仿真实验和实际现场故障数据测试结果表明:文中构建的数学模型,能同时实现区内外故障判断和故障选相,对采样率要求低,不需要整定任何参数,不受系统频率、故障位置、负荷电流、过渡电阻等因素的影响,结果准确可靠。

小波奇异熵及其在高压输电线路故障选相中的应用

泛化的信息熵目前已在数据挖掘、信号识别和故障诊断等领域得到了广泛有效的应用。小波熵是一种典型的泛化熵测度,其在电力系统故障检测和识别中的应用具有巨大的潜力。探索各类小波熵算法的机理及其所揭示的电力系统现象本质是进一步开拓其应用的前提。对于小波熵算法之一的小波奇异熵,该文在研究小波变换、奇异值分解及信息熵理论的基础上,分析了其应用原理和本质。基于对小波奇异熵的研究,将其应用于高压输电线路的故障相识别,并提出了基于故障暂态的故障选相判据和方案。基于PSCAD/EMTDC的故障仿真结果表明:该故障选相方案能快速准确地识别各类故障,并且不易受到故障时刻、过渡电阻、故障位置等因素的影响,具有较好的适应性。

基于暂态电流小波熵权的输电线路故障选相方法

在暂态电流信号小波分析结果的基础上,借鉴熵权的概念,给出了小波熵权的定义,提出一种利用高频暂态分量的小波熵权实现故障选相方法。该方法直接利用电流互感器的暂态高频电流,使用小波提取暂态信号特征,对提取的信号特征计算其沿尺度分布的权重,得到暂态信号的小波熵权,由此构造故障选相判据进行选相。基于EMTDC和MATLAB环境,利用该方法对某一典型500kV线路进行各种故障类型选相的仿真分析,分析表明该方法具有高速、准确的特点,且不受过渡电阻、故障时间及故障位置等因素的影响,具有一定的实用价值。

基于小波变换的行波故障选相研究第2部分仿真试验结果

构造了一个新型行波故障选相元件，其基本原理是计算模量初始电流行波在小波变换下的模极大值，根据３个模量的故障特征选择故障相。该选相元件克服了传统选相元件的缺陷，充分利用了电流行波中的模故障分量特征，从而使选相结果准确、可靠、ＥＭＴＰ仿真结果证明了该选相元件的有效性和正确性。

水轮发电机定子接地的行波电流差动保护与故障选相

针对行波在水轮发电机定子绕组槽部和端部的传播特征,建立其分布参数的波动电路模型,提出将定子故障接地初瞬行波电流零模部分的高频分量作为故障判据进行行波差动保护,并通过接地时的电流模量特征实现故障选相。应用凯伦贝尔(Karebauer)变换对定子接地的行波信息进行模量分析,应用小波理论对零模高频部分进行提取。在Matlab 6.5中针对大型水轮发电机的参数建立定子绕组波动模型,叠加等效直流电源对其接地进行仿真,小波分解提取出的特征信号表明了将零模高频部分作为动作判据的可行性,仿真数据同时验证了故障选相原理的正确性与可行性。

基于对地参数跟踪测量的不接地系统单相接地故障选相研究

通过跟踪测量对地参数,实现中性点不接地系统单相接地故障时正确选相。不接地系统由于系统参数的不对称,正常运行时,将在中性点引起一定的电压偏移。当中性点基频电压变化时,在中性点短暂投入适当阻值的电阻,采集电阻投切前后中性点电压的幅值与相位,实现系统对地电导和对地电容的跟踪精确测量。依据前后两次测量的对地参数以及中性点不接地时中性点的基频电压,经过一定的计算,选出接地故障相。Matlab仿真表明该方法能精确测量系统对地参数,并在单相接地故障发生时准确选出故障相。

故障分量提取及故障选相的新方法

提出了一种中低压中性点不接地系统故障分量提取的新算法 ,该算法既能提取短时的暂态故障分量 ,也能提取长时间稳定的故障分量 ,对速断、定时限及过电流保护都适用 ,可极大地改善延时保护的性能 ;在此基础上给出了自适应电流保护中系统阻抗准确计算的方法 ;针对目前利用相电流差故障分量选相存在灵敏度不够高的缺陷 。

基于小波分析理论的特高压输电线路故障选相研究

为了满足特高压输电线路的超高速保护要求,基于小波分析能检测故障信号中奇异信号突变时刻及其大小的特点,提出了一种故障选相方法。首先为了消除各相间的耦合影响,该方法将暂态故障电流经相模变换,然后用离散小波变换(DWT)提取出各模故障电流中的奇异成分并求出其模极大值,模极大值经归一化处理后作为选相方法的判据因子。最后根据模故障电流特征总结出不同故障类型下判据因子之间的关系,构造一种新型的特高压故障选相方法。通过PSCAD建模与Matlab计算,验证了所提选相方法受暂态故障信号幅值的干扰较小,自适应能力好,耐过渡电阻能力强,选相速度快且准确,能简单、有效地实现特高压输电线路的超高速保护。

基于电流行波能量和小波变换的输电线路故障选相研究

根据输电线路的故障行波进行故障相的识别,考虑故障时的电压初始相角对行波特性的影响,提出了针对不同电压相角区间的故障识别原理,即对线路故障进行分区讨论。利用小波变换的时频特性提取故障后各相α模电流的行波能量,根据不同故障类型中各相电流行波能量的相对关系确定相应的选相方法和判据。运用PSCAD/EMTDC得到的仿真结果表明,划分不同相角区间的思想和利用电流行波能量的相对关系进行故障选相的方法具有选相迅速、准确的特点,不受故障类型、故障时刻、接地电阻和故障位置等因素的影响,适应性良好。

基于半波Fourier算法的故障选相控制系统的设计

为了快速、准确地预测故障电流零点,设计了故障选相控制系统。基于故障选相原理,以数字信号处理器(DSP)TMS320F2812为核心,通过丰富其外设,进行控制系统硬件的设计;基于相电流突变量原理和改进半波Fourier算法,进行了故障起始时刻的判断和波形恢复,并完成了控制系统的软件设计。对故障选相控制系统的稳定性和零点预测准确度进行了测试。测试结果表明,控制器的预测结果准确、可靠,零点的预测时间<12ms,零点预测误差的3σ(σ为标准差)范围为[-0.6,0.6]ms,满足国际大电网会议(CIGRE)对选相投切控制系统准确度的要求。

利用行波固有频率和原子能量熵的故障选相方法

准确识别故障信号中所含固有频率成分特征是基于该量的选相算法的核心,分析故障时相电流中所含固有频率的能量与故障类型的关系,提出一种直接分析相电流中固有频率特征的选相方法;多相短路故障时,在滤除工频分量后,各故障相中均含有显著的固有频率且频率相等,非故障相中的固有频率能量很弱:单相短路时各相均难有稳定的固有频率。应用原子分解法分析故障电流,若固有频率成分显著存在,则其对应主导原子且能量熵值最大,根据相电流中主导原子的能量熵值及其频率即可进行选相。经仿真验证,文中方法具有较理想的固有频率辨识能力,选相结果稳定,可靠。

单相自动重合闸故障选相元件及MATLAB仿真研究

单相自动重合闸是保证电力系统安全稳定的重要举措,在国内外超高压/特高压电力系统中得到了广泛的应用。笔者分析了相电流突变量选相原理及在高压输电线路单相自动重合闸中的应用。用MATLAB7.0仿真了相电流差突变量选相和相电流突变量选相方法,并结合继电保护模块和单相重合闸模块进行仿真分析。结果表明,应用MATLAB对单相自动重合闸故障选相进行仿真分析可获得很好的效果,对理解单相自动重合闸的原理很有帮助。

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的研究(三)——故障选相与尚需研究的问题

在分析各种故障类型模分量特征的基础上 ,提出了基于模量小波变换能量特征的故障选相新原理和算法 ,并经过仿真计算和现场数据的验证表明该选相原理的正确性。对利用暂态量构成全线速动保护的影响因素进行了分析 ,提出尚需进一步研究的工作 ,并对研究工作进行了小结。

基于小波能量熵和模糊逻辑的故障选相元件

构造了新型的用于高压输电线路保护的故障选相元件。利用小波分析良好的时频局部化特性,在暂态信号多尺度表示方法的基础上定义了用于特征提取的小波能量熵,并与模糊逻辑相结合形成新的选相原理。先对采集到的故障后电压信号进行适当的小波分解,并计算小波能量熵,然后构造包含故障信息的模糊语言变量作为模糊推理系统的输入,并建立相应的模糊逻辑推理系统,通过模糊逻辑的方法进行故障选相。仿真结果表明,小波能量熵随时间变化的规律能有效反映故障出现与否,并通过模糊逻辑做出选相判断。

基于暂态量的同塔双回线路故障选相研究

提出了一种基于暂态量的同塔双回线路故障选相方案。该方案利用小波变换工具提取各相故障电流分量的暂态能量,以暂态能量构成选相判据。根据同塔单、双回线故障选相等价原则进行故障相初步判别,在此基础上根据暂态能量大小进行同名相选线,进一步精确识别故障相,从而形成一套完整的基于双回线单端暂态量的故障选相方案。通过PSCAD/EMTDC软件对不同故障类型、故障位置、故障时刻以及不同过渡电阻情况的仿真,验证了该选相方法的可行性。

基于单端暂态能量的双回线路故障选相方法

当双回线路发生故障时,对故障进行分相跳闸对系统运行非常有利,这就需要判断双回线路的故障相别。文章基于故障分量的观点,利用模量变换对故障产生的高频电流能量信息进行分析,由于不同故障类型产生的模分量不同,相应的模分量特征也不同,因此建立了模量能量函数与故障类型之间的关系,得到了一种新的故障选相方法。该方法只需单端电流信息,不需要双端通信。EMTP仿真结果验证了该方法的正确性。

基于行波固有频率的特高压输电线路故障选相

基于行波原理的故障暂态量选相因所需时间短,符合目前发展超高速保护的要求。针对现有行波选相法存在准确识别波头的困难,提出基于行波固有频率的故障选相方法。该方法利用多信号分类法得到电流模分量功率谱,通过比较其中线模量的主频实现故障选相。该方法的可靠性由基于PSCAD/EMTDC搭建的晋东南—南阳—荆门1 000 kV特高压交流输电线仿真模型实验验证,选相结果不受故障距离、故障时间、过渡电阻的影响,且所需故障数据窗短,易实现超高速保护。

基于小波变换接地故障选相判据的改进

研究了目前基于小波变换的故障选相判据,发现在发生接地故障时,由于没有考虑线模、零模的不同传播速度和不同衰减情况,无法准确确定故障相。提出了一种改进判据,首先用有无零模分量判断是否发生接地故障;对单相接地故障,进一步用线模间的关系进行选相,不再考虑零模分量大小;对两相接地故障,利用故障相电流分量突变量大于非故障相电流分量的突变量,运用已有的线模分量判断故障相。编制了相应的程序。算例仿真结果显示,改进判据对各种短路类型均能作出正确选相。