Transmission Lines Distance Protection Using Differential Equation Algorithm and Hilbert-Huang Transform

This paper proposed the scheme of transmission lines distance protection based on differential equation algorithms (DEA) and Hilbert-Huang transform (HHT). The measured impedance based on EDA is affected by various factors, such as the distributed capacitance, the transient response characteristics of current transformer and voltage transformer, etc. In order to overcome this problem, the proposed scheme applies HHT to improve the apparent impedance estimated by DEA. Empirical mode decomposition (EMD) is used to decompose the data set from DEA into the intrinsic mode functions (IMF) and the residue. This residue has monotonic trend and is used to evaluate the impedance of faulty line. Simulation results show that the proposed scheme improves significantly the accuracy of the estimated impedance.

基于改进差分进化的Hammerstein系统辨识

Hammerstein系统是一类典型的块结构非线性系统,由非线性静态子系统和线性动态子系统构成,由于模型中含有未知非线性变量,传统辨识算法往往存在辨识精度不高、辨识效果差等问题。因此,基于启发式的智能优化算法受到了关注。差分进化(Differential Evolution,DE)算法是一种模拟自然界生物种群“适者生存”原则的智能算法,待定参数少,收敛速度快,但会陷入局部最优。针对这一局限性,提出一种改进差分进化算法来辨识Hammerstein受控自回归滑动平均模型。在基本差分进化算法的基础上改变了变异操作和交叉操作,加入自适应因子。推导了递推最小二乘算法来辨识Hammerstein系统,并将其与改进的差分进化算法进行比较。通过仿真例子测试算法性能,结果表明,相对于递推最小二乘算法、基本DE算法和粒子群算法,改进差分进化算法在精确度和收敛速度上更优。将改进DE算法用于连续搅拌反应釜的辨识,取得了较好的辨识效果。

滤除衰减非周期分量的微机保护算法研究

寻找合适的算法是微机保护的一个重要任务。作者的目的是在目前国内外有关微机保护算法的文献中寻找一种兼顾精度与速度 ,并适合微机保护的“最佳”算法。为此通过大量的仿真计算 ,对各种算法的计算精度与计算速度进行了对比。首先给出微机保护常用算法中傅里叶算法及改进傅氏算法、卡尔曼算法和递推最小二乘算法对含非周期分量的故障信号计算方法 ,分析各算法的误差来源和频谱特性 ,然后进行仿真计算 ,在采样率分别为 12点 /周、2 0点 /周和 40点 /周时 ,在 80 P5 1XA16位单片机上对各算法的计算精度和计算速度进行了对比计算。得出了采用并联补偿的傅氏算法且选择采样率为 2 0点 /周的方案是能兼顾精度与速度的“最佳”组合方案的结论。

基于Hausdorff距离算法的变压器差动保护新判据

对变压器励磁涌流和故障电流波形整体形态的特征进行分析,利用两者之间相似度差异,结合Hausdorff距离算法在图形相似度方面的优势,构造基于Hausdorff距离算法的变压器差动保护新判据,该判据采用归一化后的差流序列和标准正弦波序列之间的Hausdorff距离值进行判别,以区分变压器的励磁涌流（包括对称性涌流）和故障差流（包括故障电流叠加励磁涌流）。通过仿真试验验证所提新判据的有效性、快速性和抗干扰性。

基于波形相似度的抗电流互感器饱和变压器相位差动保护

变压器差动保护中电流互感器饱和导致保护可靠性与速动性降低。文中利用波形相似度对变压器区内、区外故障,尤其是电流互感器饱和时两侧电流相位信息进行提取,提出一种基于波形相似度的抗电流互感器饱和变压器差动保护判据,以识别包含电流互感器饱和在内的各种故障情况。仿真与动模试验结果表明,该判据在识别变压器区内、外故障,尤其是电流互感器饱和时均能做出正确判断。对于噪声干扰的情况仅需做简单处理判据即可有效识别故障。

利用改进型波形相关法鉴别励磁涌流的研究

提出了一种基于相关分析的变压器励磁涌流识别判据 ,该判据通过改进的最大面积法重组一周波数据窗内的采样信号 ,通过比较其前后半周波波形的相关性来区分励磁涌流和故障电流。仿真和动模试验表明 ,该判据能正确识别各种情况下产生的励磁涌流 ,在变压器带长线发生内部故障、内部故障与励磁涌流并存及CT特性较差的情况下 ,仍能快速正确地启动出口动作 ,具有较好的鲁棒性。该方法算法简单 。

母线差动保护区外转区内故障再动作判据

文中根据故障时母线差动保护制动电流突变大的特点提出了保护启动判别方案,在启动之后保护连续判断3个差流采样点的幅值是否变化的特征,确定故障是区内故障或区外故障。判为区内故障时,开放差动保护,判为区外故障时,闭锁差动保护。考虑到由区外故障转换为区内故障时差动保护能够可靠动作,保护判为区外故障后需要投入差动保护的再动作判别;提出了2种基于差动电流采样值的差动保护区外转区内故障再动作方案。一种是基于差动电流采样值的再动作方案;另一种是将差动电流采样值差分处理后的差分再动作方案。

基于能量信息的变压器励磁涌流识别方法

目前电力变压器差动保护的主要问题仍是如何准确识别励磁涌流与内部故障。励磁涌流中包含大量谐波分量,各谐波分量除幅值、频率信息之外还包括能量信息。文中基于Prony算法给出了一种能量表达式,在此能量表达式下发现变压器内部故障时基波的能量与二次谐波能量之比远大于励磁涌流时基波能量与二次谐波能量之比,因此可以利用此特征区分励磁涌流和内部故障。最后仿真验证了该方法的有效性及与传统识别方法相比所具有的优势。

变压器漏电感参数在线辨识方法研究

利用变压器等值回路平衡方程原理,提出了利用加权递推最小二乘法的变压器漏电感参数辨识方法,给出了变压器漏电感参数辨识的等效模型,对变压器模型参数辨识的可行性进行研究,针对不同的情况,分别提出了归算到一次侧的变压器绕组参数辨识方法及变压器原副边漏电感参数辨识方法.利用动模实验数据对变压器漏电感参数辨识的结果表明,参数辨识算法稳定,不受负荷波动以及功率因数变化的影响,辨识结果具有较高的精度.

基于小波变换的RLS波束成形算法研究

为了解决递归最小二乘算法(RLS)在较低信噪比(SNR)、遗忘因子较小的环境中,对噪声敏感、收敛时参数估计误差大的问题,引入小波变换去噪思想,提出了基于小波变换的RLS波束成形算法。该算法利用小波变换软阈值法进行信号去噪,再采用RLS算法进行波束成形。最后对实验进行仿真,仿真结果表明,与传统的RLS算法相比,该算法具有较小的稳态误差和较快的跟踪速度和收敛速度,并且波束成形效果好。

递推最小二乘算法在变压器微机差动保护中的应用研究

本文在分析递推最小二乘算法的基础上，给出了在微机变压器差动保护中采用的实用递推算法。理论分析和仿真结果表明，该算法是具有变数据窗，计算简便，收敛速度快的特点。

基于差电流半周积分特征的电流互感器饱和识别方法

电流互感器(CT)饱和是影响差动保护可靠性的关键因素之一。单一的CT饱和识别方法难以兼顾各种复杂情况,需研究多样化的辅助识别方法。通过理论分析和录波数据仿真发现,差动电流的滑动数据窗半周积分结果,在区内故障时呈现单调递增特性;而在区外故障CT饱和时则呈现明显的拐点,变化趋势为先增大后减小。据此,提出一种基于差电流半周积分特征的CT饱和识别方法。并以该方法为基础设计了实用化判据和差动保护的闭锁方案,适用于变压器、母线及传输采样值的输电线路差动保护。对采用该方案的智能母线保护进行RTDS实验,结果表明所提出的识别方法和整体方案,能明确区分内部故障和CT饱和,在转换性故障时也可以快速开放。该方法可以作为时差法的有益补充,有利于完善差动保护抵御CT饱和的能力。

多端线路差动保护改进算法的研究

针对传统差动保护在T型以及多端线路保护中出现的问题,以两端输电线路纵向阻抗的计算方法为基础,提出了一种适用于多端线路差动保护的改进算法。所提算法以发生故障时线路各端电流故障分量的相量和作为动作量,以任意两端之间最大的电压故障分量差与该两端线路的串联正序阻抗比值作为制动量。同时,上述数据之间彼此独立且可以相互转化,确保了保护能够在系统正常运行的情况下准确区分出区内、区外故障。通过对三相输电线路合理的解耦算法,达到了消减相间电磁耦合的目的,使所提算法实现分相判别的功能。在EMTP软件中,建立了高压多端输电线路模型,仿真结果表明,所提算法具有良好的状态判别能力,整定简单、判别裕度大,可靠性高,同时能够有效抵御线路电容电流和电流互感器饱和所带来的影响,具有较好的工程推广前景。

自适应短数据窗抗电流互感器饱和线路差动保护算法

深入分析了超高压线路差动保护中电流互感器(TA)饱和时的2个重要特征:一是区外故障时TA的工作磁链需要一定的时间累积才能达到饱和点,故障发生初始时刻并不会马上饱和;二是TA在每个周期内由于工频交流分量的负向去磁作用,TA总是一段时间内工作在线性区,一段时间内工作在饱和区。在此基础上,提出了综合利用附加制动区判别法和短数据窗自适应差动保护算法,利用附加制动区来判别区内、区外故障,当区外故障时一旦工作点进入附加制动区,则自适应增大出口判别次数,利用短数据窗差动保护算法本身的线性区范围性能保证保护可靠不误动;当区内故障时,出口判别次数自适应减少,保证差动保护快速动作。动模数据验证结果表明所提出的方法是可行、有效的。

关于输气管道的一个泄漏点的检测问题

对于考虑天然气输气管道一个泄漏点的检测问题,建立了存在一个泄漏点的输气管道的偏微分方程反问题的数学模型,利用正交变换法找出了泄漏点的漏失量与泄漏位置之间的关系。运用最小二乘法原理求解矛盾方程组, 找出了泄漏点位置,并用MATLAB编程实现。

基于希尔伯特—黄变换的输电线路距离保护方案

微分方程算法采用集中参数的电阻和电感串联模型,可以实现快速动作。线路故障后的暂态期间,由于受到电压、电流互感器传变特性和线路分布电容等因素影响,微分方程算法计算出的阻抗会在实际值上下频繁波动,影响保护的可靠动作。针对这一问题,提出采用希尔伯特—黄变换(HHT)处理微分方程算法计算结果的方法。通过经验模态分解将代表高次谐波的固有模态函数分离出来,得到具有单调变化趋势的"残差",再由此计算出故障线路阻抗。仿真结果表明,该方案能在线路故障后快速估算出具有较高精度的阻抗值。

识别变压器励磁涌流的1/4周波面积比较法

为识别变压器励磁涌流和内部故障电流,提出了利用波形特征识别变压器励磁涌流的1/4周波面积比较法。该算法以工频一周波为数据窗长,将数据窗内的差流波形按时间均分为4份,根据各份面积之间的比值来识别励磁涌流和内部故障电流。该算法既能识别出单向涌流,又能识别出对称涌流,算法稳定性好,高次谐波分量对其影响也较小。该识别法与二次谐波制动原理相比,不会出现某些内部故障情况下由于二次谐波大可能造成差动保护延时动作的问题。大量的软件仿真和动模实验证明了该方法的可靠性和可实施性。

基于电子式互感器双A/D采样的差动保护可靠性方案研究

分析了智能变电站中电子式互感器双A/D采样的理论偏差及采样数据异常造成差动保护误动作的临界条件,在此基础上提出了一种基于电子式互感器双A/D采样的差动保护可靠性方案。该方案基于采样值瞬时值判别,设置绝对偏差判据和相对误差判据,两个判据协同工作,当仅有一个采样点数据异常时,采用线性插值算法对修复,连续两个采样点异常时闭锁保护。通过理论分析和仿真验证可知,该方案可以有效保证差动保护在双A/D正常工作时不会误闭锁、任何时候一路A/D异常时能可靠闭锁、在双A/D偶尔异常时仍能可靠工作。该方案可靠性高、运算量小、易于实现、并具备一定的容错能力,有着广泛推广的现实意义。

基于Laguerre多项式的LVDT位移传感器非线性校正

针对线性可变差动变压器(LVDT)位移传感器输出电压值与位移量之间存在非线性的问题,建立了基于Laguerre多项式的位移特性曲线模型。采用递推最小二乘法对标定样本数据进行拟合,以确定位移特性曲线的模型参数。该方法根据LVDT位移传感器输出电压的测量值即可高精度计算出相应的位移量。仿真结果表明:绝对测量误差不超过0.1 mm,具有明显的非线性校正效果,在位移检测领域具有重要的理论和应用价值。

基于RLS-DE算法的多变量径向磁轴承系统辨识

磁轴承的系统模型是提高其控制精度、稳定性及可靠性的基础,为了准确获取多变量径向磁轴承的系统模型,提出一种基于'递推最小二乘-差分进化'算法的辨识方法。该方法在剔除与转子转速同频的不平衡量的基础上,首先采用递推最小二乘法对径向磁轴承系统模型进行初步辨识,之后在初步辨识得到的模型参数的小范围内初始化差分进化算法的种群,通过反复进行差分进化算法的变异、交叉和选择操作,直至得到系统模型的最优参数。对该方法进行了仿真和试验验证,仿真结果表明,在递推最小二乘法辨识的基础上,通过差分进化算法小范围搜索得到的辨识模型输出误差的方差下降了92.86%;试验结果表明输出误差的方差能下降80.13%。验证了该方法高精度辨识径向磁轴承系统模型的有效性。