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。

基于Hough变换直线检测的行波波头标定

第二个波头的可靠、有效检测及辨识是单端故障行波自动测距的关键。枢纽变电站母线多出线的接线形式决定了检测到的输电线路单端电流行波中故障点反射波与对侧母线反射波极性相反,以及健全线路末端反射波幅值较低,此特性为故障点反射行波波头的有效识别提供了理论基础。大量实测数据表明:于合理短窗截取故障相电流行波数据作波形图,故障行波波头具有陡斜直线特征。从数字图像处理角度提出了基于Hough直线检测的行波波头到达时刻和极性标定方法,根据幅值、斜率等特征排除对侧母线和本侧健全线路反射波的干扰,正确辨识故障点反射波,并通过多个行波波头的时间间隔和不同分辨率下初始浪涌突变斜率一致性来校检故障点反射波辨识的有效性,从而避免近区故障时因视窗选取不合理可能导致的故障点反射波辨识错误。大量现场数据表明所提方法正确、有效。

基于单端行波法的配电网混合线路波头组合式故障测距方法

由于城市土地资源紧缺,及受周围建筑物的影响,如今城市输电线路大多采用地下电缆线路,导致了架空线-电缆混合线路的大量出现。针对110 kV及以下电压等级的中低压架空线-电缆混合线路,提出了基于单端行波法的配电网混合线路故障测距方法。利用混合线路行波的折反射波过程,对故障电流信号进行经验模态分解及波头相关性分析,进行初步故障测距;并利用波头组合式匹配方法,实现混合线路最终故障测距。最后利用故障电压信号对故障测距结果进一步验证,以提高利用电流行波信号测距的准确性。仿真结果表明,所提出的配电网混合线路行波故障测距方法实用,测距成本低,能够准确测量出故障位置。

基于ADTD系统的雷电流波头陡度频率分布特征

通过对ADTD闪电定位系统2006 2008年在重庆地区监测的729598次闪电进行统计,重点分析雷电流陡度的频率分布特征。结果表明:雷电流波头陡度及其频率随极性不同而差异较大,正闪陡度明显大于负闪陡度,而同陡度负闪频率却显著大于正闪;雷电流幅值与陡度相关系数为+0.613;采用电力行业标准DL/T620推荐波头时间反推得到的雷电流陡度和采用Ciger推荐公式计算得到的雷电流陡度的概率分布特征与统计特征差异较大。在此基础上分析了ADTD系统获取雷电流陡度资料的局限性,为合理选取雷电流陡度参数提供理论依据。

基于导数法的故障行波波头识别改进算法

通过大量的仿真实验,对用于故障行波波头识别的导数法提出一种改进算法。导数法通常是以差分这种绝对变化量方式来反映信号的突变,改进算法采用比值的方式来反映信号的突变,后者属于相对变化量的范畴,而相对变化量比绝对变化量更能有效地反映信号的突变本质,且不受信号自身幅度的影响。改进算法原理简单,计算量小,ATP仿真表明该方法是正确、有效的。

基于初始波头广域传输路径的行波定位单元优化配置

提高定位装置利用率缩减成本是广域行波测距研究的重点之一。行波传输路径与故障位置有关,文中将网络中的所有线路预设为故障支路,并考虑故障位置分别为线路两端部分的严重情况,将复杂网络简化为不含环路的网络,进而分析初始波头的传输路径,从而求取公共配置集。考虑了线路退出运行的情况,基于配置集合建立约束条件,利用基于模拟退火的粒子群优化算法求取最优配置方案。该方案能够保证系统中任意位置出现故障均能够被观测,同时结合D型行波法和组合测距算法,有效降低广域测距定位单元配置数目。仿真结果证明了配置方案可行性。

基于LLS的雷电流波头陡度时间和概率分布特征

为研究雷电流波头陡度分布特征,以满足雷电防护工程设计、雷击事故分析等雷电灾害防御工作需要,根据湖北省2007-2013年雷电定位系统（Lightning Location System,LLS）监测的雷电流波头陡度资料,采用数理统计方法,对雷电流波头陡度的年、季、月、日变化及累积概率和概率密度分布进行了统计分析。结果表明,正闪、负闪和总闪电的年平均陡度分别为12.0、11.0和11.1 k A/μs;雷电流波头陡度夏季最大,冬季最小,秋季比春季大。1年中,正闪和负闪电波头陡度最大值分别出现在7月和6月,最小值均出现在12月。日中,正闪电陡度最小值与负闪电陡度最大值均出现在6-8时,正闪电陡度最大值和负闪电陡度最小值分别出现在23-0时和13-14时。95%的正闪和负闪电的波头陡度分别不大于31.4和21.1 k A/μs,正闪与负闪电波头陡度累积概率差异明显,负闪电波头陡度累积概率分布比正闪电更集中。雷电流波头陡度主要分布在2-20 k A/μs,正闪和负闪电陡度概率密度最大值出现在8 k A/μs左右。采用最小二乘法进行回归拟合,正闪、负闪和总闪电波头陡度累积概率实测曲线与拟合曲线基本一致,相关系数均在0.999 5以上。

基于离散求导法的铁路电力线路故障行波波头识别新算法

为了识别用于铁路电力线路故障测距的行波波头,提出一种新的算法。基于现有的离散信号处理中,以差分形式的求导方法来检测行波信号的突变。并在此基础上结合模极大值法和设立的阈值约束判定函数,克服离散求导法适应性弱的缺点,精确识别铁道电力线路故障点位置。该算法原理简单,计算量小。应用于现场实测故障数据的分析,结果表明:该方法正确、有效,具有很高的可靠性,其绝对测距误差不超过100m。

基于LLS的雷电流波头时间分布特征

利用湖北省2007—2013年雷电定位系统（Lightning Location System,LLS）监测的雷电流相关参数资料,采用数理统计方法,对雷电流波头时间的年、季、月、日变化以及累积概率和概率密度分布进行了统计分析。结果表明,正闪电平均波头时间为4.8μs,负闪和总闪电为3.6μs;一年中,正闪电7月波头时间最短,月变化特征大致呈＂V＂形;负闪和总闪电5—7月波头时间比其他月份短,月变化特征大致呈＂U＂形。正闪电波头时间季节、日变化明显,负闪和总闪电季节、日变化不明显。波头时间小于等于10μs时,正闪、负闪和总闪电的波头时间累积概率分别为95.5%、99.7%和99.6%,总闪电95%的波头时间大于1.5μs,50%的大于3.1μs,5%的大于6.0μs。波头时间在2-3μs时,正闪、负闪和总闪电的概率密度最大。气温较低月份,波头时间相对较长,反之,波头时间相对较短,其原因可能与雷电流幅值大小有关,具体原因有待进一步研究。

行波波头的参数识别方法在高压直流输电系统中的应用

为了提高识别电压源换流器型高压直流输电(VSC-HVDC)系统中的行波波头的可靠性,提出了一种行波波头的参数识别方法。根据VSC-HVDC系统零模网络的分析结果,直流线路两端的系统可以等效为电容,利用保护安装处测得的零模电压和零模电流可以计算零模识别电容。当直流线路发生故障后,零模识别电容会在行波波头到达线路两端的时刻突变至等效电容,因此可以根据零模识别电容的突变时刻确定行波波头的到达时刻。仿真结果表明:对于全长为100km的线路,采用行波波头的参数识别方法,故障定位的绝对误差小于200m,说明该方法具有较高的识别精度。与传统的行波波头识别方法相比,文中方法的优势在于能够始终可靠识别VSC-HVDC系统中行波波头的到达时刻,不受电气量波形渐变和输电线路参数频变的影响,且适用于高阻接地故障,能够应用于VSC-HVDC直流线路区内接地故障的定位,因此具有一定的理论和实用价值。

Fitz Hugh-Nagumo系统的螺旋波波头运动规律

给出了不同参数下Fitz Hugh-Nagumo模型中螺旋波波头的运动规律,在不同的参数范围内,可以看到波头不同的运动轨道:简单圆形、直线滚动型、外圆滚线、花瓣线等.

雷电波波头、波尾时间数值分布的统计分析

计算分析雷电波波头、波尾时间参数，证明其数值服从于某一正态分布。

基于CEEMDAN-EDO的行波波头标定算法研究

为解决采用暂态行波对电力线路进行故障定位时,行波波头不易标定的问题,提出一种采用自适应噪声的完备集合经验模态分解与包络导数能量算子相结合的波头标定算法。首先,依据实际行波信号的特点建立故障电压行波模型;其次,采用自适应噪声的完备集合经验模态分解故障信号,从中提取高频固有模态函数分量;然后利用包络导数能量算子增强波头突变特征,最终精确标定行波波头到达测量端的时刻。Matlab仿真结果表明:所提出的方法能够精确有效地检测到行波波头,具有可行性。采用现场故障录波数据验证,结果表明:该文波头标定方法的判定时间误差小于1μs,证明其有效性。

新型六波头双变量交-交变频器的研究

针对传统三波头交-交变频器控制线路复杂,输出波形谐波含量大,输出频率较低的缺点,提出了六波头交-交变频器的零式接法。通过双变量的控制理论,可以实现自然无环流的控制策略、提高输出频率上限、增加频率分级数、使调速更加平滑、运行更加稳定、安全。通过仿真分析,证明运行特性良好。

基于改进HHT的行波波头定位技术及其在配电网故障测距中的应用

行波波头的准确辨识可有效提高配电网行波故障测距的准确度,为此,该文提出利用改进的希尔伯特-黄变换(HHT)对行波波头进行准确标定。首先利用自适应噪声的完全集合经验模态分解方法对故障信号进行分解,提取高频固有模态函数分量,再利用希尔伯特变换得到高频固有模态函数分量的瞬时幅值,由瞬时幅值确定行波波头到达测量端的时刻。针对含有多段缆-线混合线路的配网,利用上述方法对初始行波波头到达故障馈线两端的时刻进行标定后,再利用基于接点时差的双端测距原理实现故障测距。针对不同故障时间、故障位置、接地电阻等情况进行仿真实验,结果表明所提方法测距准确度高,具有较高的可行性和实用性。

基于故障电流前反行波初始波头时差的VSC-HVDC纵联方向保护

柔性直流输电系统线路两端并联有大电容,在故障发生后,对直流线路区内、外故障引起的故障行波具有明显的阻滞和反射作用。在直流线路保护正方向发生故障时,由于故障位置和直流电容的反射特点,保护将同时检测到故障前、反行波的初始波头;而在反方向发生故障时,保护首先检测到故障前行波初始波头,经对端电容反射后才检测到故障反行波初始波头。根据这一特征,提出了一种基于故障电流前、反行波初始波头时差的VSC-HVDC纵联方向保护,该保护采用多孔算法识别故障行波的初始波头,利用前反行波初始波头时差判别区内外故障。与现有柔性直流线路保护原理相比,该保护原理简单,门槛值易整定,数据采样率要求低,不受故障类型和故障位置的影响,能耐受400?过渡电阻,具有一定的实用前景。

小波多尺度信息综合的行波波头检测算法研究

提出了一种小波变换多尺度信息综合的行波波头检测算法,首先利用小波变换的多尺度分析对故障行波信号进行处理,得到各个尺度下的小波系数模极大值,然后将模极大值依次标定在平行坐标系下并形成灰度图片,最后利用卷积神经网络搭建波头检测模型。本算法利用平行坐标系巧妙的将小波变换与CNN相联系,结合了小波变换多尺度下的信息,为行波波头的检测提供了一种新思路。

冲击电流波头对杆塔冲击特性模型试验结果的影响研究

通过电磁暂态计算程序(EMTP)对雷直击500kV同塔双回杆塔塔顶时的反击过程进行了仿真计算和分析,得到集中电感、单波阻抗和多波阻抗三种杆塔模型时的塔顶及各层横担电压和杆塔分流系数。对比1/40杆塔模型的冲击响应小模型试验结果,选择了多波阻抗模型。采用该模型计算了不同波头的冲击电流下1/40杆塔模型的冲击特性,结果表明,冲击电流波头对杆塔塔顶及各横担电压影响很大,严格按照模型比例选取冲击电流波头进行小模型冲击特性试验研究是合适的。

基于ARIMA的矿山电网故障暂态行波波头辨识及故障测距

由于矿山电网含有大量的整流设备及非线性负载,运行时含有稳定的高次谐波分量和高频噪声,同时矿山电网多为短距离线路,故障后产生的暂态信号与原有高次谐波混叠严重,给行波故障测距带来了极大的困难。通过分析矿山电网故障行波的时域特征,提出基于整合移动平均自回归模型(ARIMA)对行波波头到达前的高频周期信号进行预测,并结合波头到达时刻的真实波形得到波形残差,同时对残差进行平稳性校验,通过行波波头到达时刻前后残差平稳性的不同确定准确的波头到达时刻,进而实现行波故障测距。利用低压电缆网络仿真实现矿山电网故障,仿真结果表明:与小波变换与经验模态分解相比,所提方法能够准确辨识行波波头,且不易受故障状况和噪声的影响,能有效提升行波可行性及精度,尤其适用于含有整流设备及非线性负载矿山电网故障测距。

基于卡尔曼滤波的行波波头检测算法研究

为了解决采用暂态行波对电力线路发生的故障进行定位时行波波头不易提取的问题,引入卡尔曼滤波算法进行行波波头检测。依据实际行波信号的特点建立故障电压行波模型,采用卡尔曼滤波的递推算法对模型中的基频以及各次谐波分量进行滤波处理,将得到的滤波结果在原信号的基础上进行消减即得到包含有行波波头信息的信号。建立系统发生单相接地故障模型,对模型中的故障行波信号应用该检测方法进行波头信息提取,仿真分析结果表明:所提出的方法能够有效地检测到行波波头,具有很好的实用性。