基于反向行波幅值比的对称单极柔性直流系统行波方向保护

快速可靠的方向保护对直流线路保护研究具有重要意义。传统行波方向保护基于正反向行波幅值比识别故障方向,保护动作速度快且无需依赖线路边界,应用前景广阔。但研究发现,当对称单极运行的模块化多电平换流器柔性直流系统发生单极故障时,由于换流站各桥臂子模块投入数量的动态变化会导致直流侧等值阻抗不断变化,从而导致以行波反射系数为整定依据的传统行波方向保护失效。为此,该文提出不依赖线路边界且不受换流站控制响应影响的行波方向保护原理。首先,利用换流站直流出口直流电抗器两侧暂态电压幅值比识别故障是否发生于直流线路侧;然后,利用各条线路反向行波幅值比确定故障线路,有效地消除了换流站控制响应的影响;最后,通过大量的仿真算例充分验证了该文所提方向保护的优势和可行性。

基于小波变换的新型暂态行波方向保护

以往的行波方向保护只对电压或电流中的一种行波波头进行信号处理,因此失去了另一电气量的信息,有时会引起方向保护的误判。为此作者提出了一种新型线路保护方案,利用小波变换提取线路故障时保护测量点的暂态电压、电流的特征量,并对二者的波形进行比较,根据其相似程度对线路的区内、区外故障作出准确、快速的判断。采用ATP(Alternative Transients Program)对各种类型故障所做的仿真计算验证了所提出的保护原理的正确性和有效性。

极化电流行波方向继电器的实现方案

根据极化电流行波方向继电器(PCTDR)的基本原理和特点,给出了PCTDR的整体设计方案。并设计了以复杂可编程器件(CPLD)、高速数字信号处理器(DSP)和高性能微处理器(MPU)为核心的基于三CPU结构的超高速行波保护板,给出了其硬件设计方案及主要软件流程框图。同时给出了行波方向纵联保护的构成方案和动模实验室测试结果。测试结果表明:超高速行波保护板可实现同步数据高速采集、实时高速数据处理及保护逻辑快速判断的功能;PCTDR的方向判别可在5ms内完成,行波方向纵联保护的整体出口跳闸时间在15ms左右;行波方向纵联保护动作速度快,不受电容式电压互感器传变特性、电流互感器饱和、故障类型、故障距离和过渡电阻的影响,具有良好的动作特性。

基于故障行波方向的电缆-架空线混合线路自适应重合闸控制研究

提出一种基于故障行波方向的电缆-架空线混合线路自适应重合闸控制方法.通过在电缆与架空线连接点处安装行波传感器提取暂态电流行波方向信息,计算故障区段,如果故障在电缆上则断开重合闸出口压板,反之,则闭合重合闸出口压板.理论分析和仿真结果表明,该方法能识别混合线路连接点附近故障时的故障区段,无故障保护死区,可靠性高.

基于小波变换的比率式行波方向继电器的研究

为提高超高压线路继电保护的动作速度 ,在利用正、反方向行波计算出母线折、反射系数的基础上 ,提出了一种新的行波方向继电器———比率式行波方向继电器 .讨论了该继电器的动作判据、动作特性和基于小波变换模极大值理论的继电器算法 .理论分析和EMTP仿真结果均表明 ,这种方向继电器具有不受母线系统结构影响、动作区明显、易于实现。

方向行波场的偏移成像方法

弹性波快速成像方法一般是利用检波器波场中的反射P波和S波进行成像,在成像过程中,各方向的波场均参与成像,导致成像剖面产生干扰噪声,影响成像质量。为解决该问题,在检波器波场PS波成像方法的基础上改进,采用保幅的波场分离方法分离弹性波场,得到保幅的P波和S波,再分离沿不同方向传播的波场,利用改进的方向行波的转换波成像条件进行成像,在成像过程中,只利用传播方向相同的波场作互相关成像,避免其他传播方向的波场造成的影响。结果表明,该弹性波成像方法成像精度更高。

基于方向行波——小波熵的含DG配电网选线方法

DG (distributed generation)的接入将影响小电流接地系统单相接地暂态电气量的分布,增加了单相接地选线的难度。理论分析可知,含DG配电网单相接地故障时,故障零模网络不受DG接入位置的影响,据此基于小波包变换理论和信息熵理论,提出一种利用方向零模电流行波的故障选线方法。对零模电流行波进行小波包分解,得到相应的小波包频带系数,选取特定频带的小波包系数来求解能量熵,根据每条线路的能量熵值来确定故障线路。仿真结果表明,此方法能准确选出故障线路,不受故障距离、过渡电阻以及噪音的影响。

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。

方向行波波形积分式快速母线保护

为提高母线保护的动作速度,根据行波传输理论,提出一种行波波形积分式快速母线保护方法。当母线故障时,在所有出线上检测到的初始行波均来自于线路的背后,是正向行波;而某条出线发生故障时,在所有非故障线路上检测到的初始行波是正向行波,而故障线路上检测到的初始行波是反向行波。在故障后特定时间内对各条出线上的方向行波进行积分运算,根据正反向行波积分值的比值大小识别故障方向。综合分析所有出线的故障方向,可识别母线是否发生故障。利用PSCAD/EMTDC构建了500 k V母线模型,仿真结果表明:所提方法鲁棒性强、动作快速、可靠性高,其性能基本不受故障电阻、故障初始角、开关操作等的影响,有望应用于实际的电力工程中。

不同行波方向元件原理与判据的比较

为了研究新型行波方向元件以满足高压输电线路的需要,有必要对现有行波方向元件的本质和相互之间的联系进行深入分析。该文讨论了现有的各种行波方向元件的内在联系,利用方向行波统一了各种行波方向元件的原理以及判据,并给出了各种方向元件在原理和性能上的区别。分析和计算结果表明:各种行波方向元件所依赖的基本物理现象是一样的,它们在本质上是统一的。但是由于各种行波方向元件的判据表达式并不相同,所以它们在性能上仍然存在差异,其中波阻抗方向元件、比率式行波方向元件和幅值比较式行波方向元件具有相对优越的保护性能。

基于小波变换的行波电流极性比较式方向保护

文章提出了基于检测行波电流波头极性的行波电流极性比较式方向保护。对电流行波信号α 模量进行小波变换后可由小波变换模极大值的极性方便的区别出区内故障与区外故障,同时分析了行波电流极性比较式方向保护的几个影响因素,如母线结构、接地电阻、阻波器和故障初始角;还对双回线路一回线路故障时另一回可能误动的情况进行了仿真分析,并给出了解决误判的方法。仿真试验结果表明,利用小波变换结果来实现行波电流极性比较式方向保护是切实可行的,并且在硬件满足要求的情况下可以投入实际应用。

一种基于方向行波的多端VSC-HVDC系统保护策略

针对星型连接的多端柔性直流输电(VSC-HVDC)系统,提出一种基于方向行波小波能量比值的保护策略。首先分析了星型连接VSC-HVDC系统故障行波的传播特性,找出故障线路和非故障线路方向行波的不同传播规律;然后对电压和电流线模分量进行离散小波变换,计算相应线路方向行波的小波能量;最后通过各个线路正反向行波小波能量的比值确定故障线路。PSCAD/EMTDC仿真结果表明:提出的方法能够快速准确地判断星型拓扑VSC-HVDC系统的故障线路,并且不受故障线路、故障距离、故障类型和故障电阻的影响,具有很好的鲁棒性。

一种基于方向行波的平行双回线保护方案

在分析故障后电气量特征的基础上,提出了一种基于方向行波的平行双回线保护方案,利用线路两侧方向行波之间的关系判别区内、区外故障和故障线路,该方案可以保护线路全长,不受母线出线数目的影响,在双回线单回运行时,可以正确动作。与传统基于工频量的保护相比,动作速度快,不受CT饱和影响,且不受负荷电流影响。仿真计算验证了该方案的可行性。

一种恒定灵敏度的方向行波保护

本文简单介绍了行波判别式的方向行波保护的基本工作原理,通过分析,指出了这种保护存在的问题,在此基础上,提出了一种新的保护方案,解决了原保护方案中的问题,并使保护得到简化。

基于差分方向行波的脉冲电流电缆故障测距方法

针对脉冲电流电缆故障测距法测试波形复杂、数据分析自动化尚未实现的问题,构建差分方向行波对,提出以相关分析提取行波往返时间的方法,实现脉冲电流法测试数据自动分析。基于行波信号在电缆中的传播特性,分析了传播畸变中衰减畸变和色散畸变对相关分析峰值位置的影响,推得低频频带的色散畸变是影响相关分析准确性的主要因素。提出了利用导引电缆两端同型号线性耦合器的电流测量数据对电流行波进行方向解耦的方法,采用首脉冲触发方式进行时钟同步,实现了低成本、宽频带、高可靠性的方向行波构建,避免了电流互感器和电压互感器在宽频带下传递特性不一致的问题。仿真结果显示,文中方法对于非近端故障的测距误差不超过0.7%。对高阻故障位于207±1 m的电缆进行实际测试,测距结果为207.26 m,相对误差不大于0.61%。

基于暂态行波电流方向的电缆故障研究

电力电缆凭借其独特的结构和优越的性能在电网输电中占比越来越大,随之而来的是电缆故障解决方式的改变。传统的故障测距方法是解列电缆,不仅耗时长、效率低,还可能使正常运行的电缆产生隐患,因此需通过更有效的方法进行电力电缆的故障查找。通过搭建PSCAD模型,结合MATLAB分析数据,对电力电缆进行了故障区分,通过辨别电力电缆故障时暂态行波的方向区分电力电缆故障,对不同运行方式的电力电缆进行建模分析,暂态行波方向法均能实现电力电缆故障的区分,从而实现电力电缆局放监测。

行波极性比较式方向保护仿真分析

文章使用已运行的1000kV交流输电线路的线路参数,在PSCAD/EMTDC中建立仿真模型,对行波极性比较式方向保护做仿真试验,探讨行波方向保护在特高压线路上的应用可行性。对故障初始角等因素进行仿真和分析,结果表明除故障初始角为0°外,其他故障初始条件对保护判断几乎没有任何影响。

基于方向行波的电力线路保护与检测技术

行波保护与检测技术由于具有超高速的动作特性且不受故障点过渡电阻、系统振荡等因素的影响,在某些故障分析过程中,将行波分解为前行波和反行波这两种单一方向行波是很有必要的。总结国内外基于单一方向行波的故障判别和状态检测原理,分析了行波分解在各种电压等级输电线路和配电线路的故障启动、故障选线、故障选相、故障测距和故障方向判别等领域应用的必要性,并指出了单一方向行波的应用前景。

基于方向行波能量的小电流接地系统故障选线方法

现有行波选线方法易受到高阻接地、行波全反射、噪声及其他恶劣接地条件的影响,存在灵敏度和准确度不高的问题。据此提出一种利用故障电流方向行波能量的配电线路接地选线方法。该方法选取各线路一定数据窗的暂态零序方向电流波形,对其经小波分解得到相应频带系数,利用所得系数和波阻抗的组合可求得各线路方向行波能量,根据方向行波能量的大小关系合理地构造判据表达式,充分利用故障信息,最大限度地放大故障支路与健全支路的区分度,使得故障线路可靠识别。理论分析、仿真和实测结果均表明,该选线方法对选线的灵敏度和准确度有较大提升。

基于模糊神经网络的方向行波保护

在进行行波保护原理分析的基础上,提出了基于模糊神经网络的自适应方向行波的保护方法和步骤。采用 EMTP 仿真获得大量数据用以训练和测试网络,使得该类保护具有极高的可靠性。