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。

基于行波全波形主频分量衰减特性的高压输电线路快速保护方法

现有单端行波保护方法提取的故障特征量难以综合反映故障位置和边界特性,易受过渡电阻等不同故障工况的影响,导致保护整定困难。该文深入分析了区内外故障初始反行波的传输路径差异,研究了线路参数及线路边界对行波幅值衰减的影响,确定以初始反行波各频段幅值衰减特性为依据提取故障特征量。在此基础上,利用连续小波变换分解包含初始反行波的行波信号,得到行波全波形,并构造随故障位置动态变化的行波全波形主频分量。理论分析发现:区内故障时行波全波形主频分量随故障距离增大而减小;线路边界导致区内外故障主频分量差异显著。据此提出一种基于行波全波形主频分量衰减特性的输电线路快速保护方法。该方法以动态变化的行波全波形主频分量设置保护判据,避免不同网络拓扑结构、故障工况对保护整定值的影响。仿真结果表明所提方法能快速、可靠判别区内外故障,在线路末端经300Ω过渡电阻故障时仅需1ms时间窗采样数据也能可靠动作,在不同故障工况下具有较强适应性。

基于行波全波形能量分布特征的高阻接地故障检测方法

配电网发生高阻接地故障(high impedance fault,HIF)时,故障特征微弱且易与空载线路投切,负荷投切,电容投切等正常暂态扰动混淆,检测困难。针对上述问题,该文定性和定量分析HIF与正常暂态扰动信号在时频域能量分布上的差异,发现前者在时频域上能量分布相对均匀,稀疏程度小,后者在时频域上能量分布相对集中,稀疏程度大。据此,提出一种基于行波全波形能量分布特征的HIF灵敏、可靠检测方法。首先,利用连续小波变换时频局部化特性,将行波波形的时频域故障信息可视化呈现,得到行波全波形,基于此,构建时频能谱矩阵;通过行波全波形能量突变构造启动判据;引入稀疏因子量化时频能谱矩阵的能量分布均匀程度,构造HIF检测判据,可靠辨识HIF和正常暂态扰动。仿真分析及现场实验结果表明:该方法可以灵敏、可靠检测高达5kΩ的配电网HIF。

基于VMD-WVD的故障行波全波形时-频分析方法

受高阻接地故障、过零点故障和高频噪声等因素的影响,行波波头检测困难,导致行波保护和故障定位方法可靠性不高。由于故障行波具有全时频特性,检测一定时间窗内时频域行波波形将包含全景故障信息,从而实现故障特征可观测。融合故障行波时频域信息,提出了基于全波形信息的故障行波表现形式。在此基础上,提出了一种基于变分模态分解(VMD)和Wigner-Ville分布(WVD)的行波时频分析方法。对故障行波进行VMD分解,得到多个单一成分的固有模态分量。利用Wigner-Ville分布分解各固有模态分量,将分解结果线性叠加即可得到行波时频域波形,即行波全波形。利用该方法对模拟和实测行波信号进行分析,结果表明:该方法具有良好的噪声抑制作用,同时具有较高的时频分辨率和聚集性,实现了行波全波形的真实、准确提取。应用于1:1真型配电网实验平台中,可实现准确故障定位,且不受高阻接地故障、过零点故障、噪声干扰和采样率等因素的影响,有望大大提高行波保护和故障定位方法的可靠性。

一种输电线路单端定位方法研究

笔者提出了一种单端定位方法。该方法选用广义Morse小波描绘出故障行波的时频谱,多维度直观地呈现故障信息;为得到行波全波形主频分量,笔者定性分析了行波波头衰减和传输波速的依频变化特性;利用Teager能量算子(TEO)增强波头突变特征,精确测定行波全波形主频分量下初始波头和故障点反射波头对应时刻,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。