基于模量行波差异的柔性直流输电线路单端量保护方法

在柔性直流输电中,基于波形特征的行波保护在近端或对近端故障时易受后续行波影响,保护范围存在死区;且发生区外非金属性故障时故障处电压并非阶跃波,若以故障处电压为阶跃波开展原理研究,则也会影响保护的动作性能。针对以上问题,首先解析发生区内、外故障时故障处电压波形差异的原因,然后分析线模与零模电流之间的差异性,进一步得到反映区内、外故障的模量行波差异通项。为避免区外非金属性故障的影响,在此基础上利用不对称故障下行波的折反射特征,提出模量行波差异与折反射特征相配合的单端量保护方法。PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,所提保护方法能有效解决近端故障下保护拒动的问题且具有较强的耐受过渡电阻能力和抗噪声干扰能力,此外还避免了区外非金属故障的影响。

综合贯通线路的行波故障测距技术分析

阐述综合贯通线路行波故障测距的特点,铁路贯通、自闭线路故障定位的难点,行波故障测距技术中的电压行波信号、线模分量信号应用,从而大幅提高故障测距的质量。

高压直流输电线路故障行波传播特性及其对行波保护的影响

高压直流输电线路故障行波传播特性研究多采用无损传输线模型作为研究对象而未考虑行波色散的影响;直流线路行波保护研究通常未考虑线路末端设备的影响。分析了故障行波沿直流线路传播产生色散的原因、特点以及影响因素;分析了直流线路末端设备对故障行波中不同频率分量的影响。在此基础上研究了行波色散及末端设备对行波保护的影响。研究表明:故障行波的色散主要体现在其地模分量上。故障行波波头幅值的变化影响行波保护的电压变化量判据,受前述两因素的共同作用;故障行波波头陡度的变化影响电压变化率判据,受行波色散影响有限,主要由故障行波的线模分量确定。

考虑线路参数依频特性的特高压半波长交流输电线路行波传播分析

为分析类似特高压半波长线路的超长线路上行波传播特点,在考虑线路参数依频特性的条件下,对线模行波与零模行波在不同故障距离上所体现出的波速差异进行了理论研究。从理论推导与仿真验证两个方面指出:故障点无法解耦而导致的"模混杂"会造成从故障点反射至线路两端的零模行波包含由线路两端反射至故障点的部分线模行波,渗透进入零模通道的线模行波会使计算得到的零模平均波速趋近于线模平均波速;随着传播距离的增加,零模行波与线模行波的差异逐渐增大,在传播距离达到3 000 km时,零模行波所含高频量极少,波形平缓,利用高频量进行标定的方法容易失效。分别利用小波模极大值与行波幅值10%作为波到时刻判据对零模行波到达时刻进行了标定,指出波到时刻的定义与标定方法有关,且随着传播距离的改变,平均波速也会出现较大变化,不能以单一波速进行测距计算。

基于零模行波波速特性的配电网单相接地故障测距方法

针对零模波速随频率变化大的问题,提出利用零模行波波速特性求取波速的方法,并将其应用到配电网单相接地故障测距中。将行波信号分解到小波各个频带内,不同的频带信号会产生不同的衰减和相移,但各个频带上初始行波波速都会大于第1次反射波波速。利用零模行波波速的这种特性,选取初始行波波速与第1次反射波波速最相近的特征频带。在该频带下利用线模行波和零模行波波头一一对应关系求取第一次反射波波速,将其代入基于零模和线模波速差的测距公式,得到精确的故障距离。利用PSCAD/EMTDC搭建仿真模型,对不同的故障情况进行仿真,结果证实了所提方法的有效性和准确性。

基于行波模量传输时差的配电网接地故障定位新方法

为解决配电网接地故障的定位难题,在分析配电网接地故障行波零模与线模分量传输特性的基础上,提出了一种配电网接地故障定位新方法。该方法采用合适的小波变换标定零线模行波波头,并根据配电网故障行波历史数据拟合零线模时间差与故障距离、零线模时间差与零模波速的对应关系曲线,然后据此关系曲线提出了基于零线模传输时差的故障区段判别方法,最后研究了基于双端行波零模分量的配电网故障精确定位新方法,可在线路接地故障情况下准确判别故障区段并精确计算故障点位置。该方法具有较高的定位准确度,可有效解决配电网接地故障定位难题,仿真分析验证了该方法的有效性和准确性,有望在配电网中得到实际应用。

局部同塔双回直流线路故障行波传播特性及其对行波保护的影响研究

局部同塔双回直流线路分界点各侧的线路段具有不同的耦合特性,结合分界点各侧线路段的相模变换,得到了不同线路段入射分界点时各电压模量行波的交叉折射系数。在此基础上,对局部同塔双回线路不同线路区段发生单极接地故障时的故障行波传播特性及其行波保护动作量进行了定量分析,并比较了其与单回线路及完全同塔双回线路的差异。结果表明:同塔双回线路段的线模1分量与单回线路段的地模分量之间的交叉折射是造成局部同塔双回线路的故障行波传播特性与单回线路及完全同塔双回线路不同的主要原因;就基于模量的行波保护判据而言,局部同塔双回线路行波特性的影响主要体现在线模波变化率,其大小介于完全同塔双回线路和单回线路之间,且与单回线路段的总长度有关。

利用行波经验模态分解实现线路故障测距

为提高行波测距的准确性,根据暂态行波的频谱特征以及行波的高频分量的传播特性,利用经验模态分解原理所具有良好的时频局部化性能、自适应多分辨特性来提取行波的高频分量,将其用来确定行波测距所需的时间参数,同时使用该频率下的行波传播速度,从而实现将行波的时间和速度结合起来以达到更好的准确性,ATP仿真结果表明该方法具有可行性且测距精度好于小波变换。

基于暂态行波的配电网故障仿真分析

通过对配电网中故障点产生的暂态行波信号进行模量分析得出,故障的初始行波包含零模分量和线模分量,各模分量的幅值与过渡电阻有关,与线路长度无关。本文基于Matlab的Simulink仿真环境,搭建小电流接地系统的配电网仿真模型,利用行波线模分量作为故障检测信号,对不同条件下的单相接地故障进行了大量仿真。仿真分析结果表明可根据任意两线电压信号确定故障相;故障行波的暂态特征量不受中性点运行方式、故障距离的影响,为单相接地故障测距的研究提供了理论依据。

电力系统接地短路故障中零模分量的依频关系分析

通过介绍零模的概念,从各个方面分析了零模行波波头依频变化的关系。得到了零模波头的频谱曲线、零模行波传播的衰减系数依频关系曲线、故障距离和零模波头中最大频率分量的关系曲线以及零模波速度和频率的关系曲线,并就分别利用零模波头中最大频率分量和零线模波速差法的故障测距方法做了简要的分析。

勘探地震中的六分量观测

地震旋转分量在天然地震和工程地震等领域都有广泛的应用。在回顾地震旋转运动的基础上,首先介绍了六分量地震数值模拟研究,论证了不同震源类型与地震波型在六分量波场上存在能量与极性的差异。随后,回顾了利用模拟数据与实际观测数据验证差分法与行波法两种旋转分量间接换算方法的可行性与精度。通过数值模拟,分析了勘探地震中广泛应用的面波,在六分量记录上呈现的不同或相似的特征,以及旋转分量记录波场信息具有的不同于平动分量的频散特征。近年来,不断发展的地震旋转分量研究,对波型识别、波场分离、横波成像、微震的高精度预测、探索海底电磁和地震观测的关联等领域均具有重要意义与深入研究价值。

含单相配电支路的配电网单相接地故障行波测距技术

当前中国部分中压配电网采用单相配电的方式以提高电网运行经济性。但是含单相配电支路的配电网在发生单相接地故障后,行波传输过程相对复杂,影响了行波故障测距的准确性。文中深入研究了含单相配电支路的配电网发生单相接地故障后的行波传输机理,具体包括相模变换、不同模量的传输速度,以及单相配电支路分界处的传输特性。在此基础上,提出了根据线模、零模分量传输时间差判定故障位于单相配电支路或三相配电支路,以及准确的故障测距方法。EMTP/ATP仿真验证了所提出方法的可靠性和准确性。

EMD分解结合维纳滤波的电压行波精确检测方法

行波在行波传感器传变过程中产生的波形畸变会导致暂态信息的缺失,因此如何精确检测电网一次行波信号对行波技术有着重要的意义。采用经验模态分解将专用电压行波传感器检测到的二次行波分解为不同频段的固有模态函数分量;构建专用电压行波传感器的正演传递函数模型,由正演传递函数模型推导出反演模型;基于反演模型利用维纳滤波反演算法对各固有模态函数分量进行反演,然后将反演后的固有模态函数分量合成,得到反演一次行波信号。仿真结果表明,该方法能真实还原一次行波信号,实现故障暂态行波时频信息的精确检测,有效解决二次行波部分暂态数据缺失问题。

基于STOA-VMD的串补输电线路故障测距

由于串补电容的存在,串补输电线路中发生故障时,故障行波过程十分复杂,行波波头检测困难;故障行波信号中存在较大噪声时,传统的故障特征提取方法无法准确提取故障行波的特征信号。为此在串补线路中故障行波信号存在噪声条件下,提出一种基于乌燕鸥优化算法(sooty tern optimization algorithm,STOA)对变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)优化的故障行波特征提取方法。该方法利用最大峭度准则对STOA的目标函数不断优化,从而选取VMD中更合适的模态量和惩罚因子值,避免人为设定模态量和惩罚因子值时,VMD对故障行波信号的分解不足或分解过剩造成的故障定位误差。通过对称差分能量算子(symmetric differential energy operator,SDEO)提取VMD后最佳的模态分量的能量突变点,结合双端行波测距方法,实现故障测距。仿真结果表明,所提方法能够实现串补输电线路的故障测距,测距精度高,且不受故障类型、过渡电阻的影响。

基于VMD-Hilbert变换的故障行波定位研究

针对现有行波检测方法中小波变换和希尔伯特黄变换的不足,提出一种基于VMD-Hilbert变换的故障行波检测方法。通过对行波传感器采集到的故障行波信号进行VMD分解,利用Hilbert变换提取模态分量的特征量来标定初始波头的到达时间。针对行波定位精度受波速不确定性影响的问题,基于故障初始行波零模分量和线模分量波头的到达时刻,提出一种与波速无关的双端定位算法。ATP/EMTP仿真结果表明,VMD-Hilbert行波检测方法能有效标定行波波头时间,定位算法无需知道故障发生时刻和故障反射行波波头的到达时刻,进一步提高了故障定位的精度。

基于极波模量时差的高压直流输电线路自适应单端保护

针对目前高压直流输电线路单端保护在远端高阻接地故障时灵敏性下降可能造成保护拒动的问题,提出了一种基于极波模量时差的自适应单端保护方案。通过分析高压直流系统的边界作用和极波中耦合的线模和地模的传播特性,得到在区内故障和区外故障时不同的极波波形特征。文中分析了传统单端保护在远端高阻接地故障时灵敏性下降的原因,利用故障极波线模和地模时差内的极波波形斜率和幅值变化量,构造了自适应分段保护判据。基于PSCAD/EMTDC软件的仿真结果表明,所提保护方案能够有效地检测区内外故障,特别是在远端高阻接地故障时仍然保持足够的灵敏性。

基于双端行波测距的输电线路单相接地研究

在输电线路发生的各种故障中,以单相接地故障最为常见。将小波变换相关理论应用于行波波头的检测中,并提出了一种新的波速确定方案,利用双端行波测距法,完成了输电线路单相接地故障点的快速准确定位。通过Matlab/Simulink仿真结果表明,该故障定位方法是有效的。

基于VMD-DE的高压输电线路行波故障定位方法

为了进一步提高高压输电线路行波故障定位精度,提出了一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)与差分熵(Difference-entropy,DE)相结合的输电线路行波故障定位新方法。首先,用变分模态分解法对故障电流线模分量分解得到多个固有模态函数,然后利用差分熵提取模态函数的突变信息,得到行波波头的到达时刻,最后,采用双端行波测距法计算故障点距离,仿真结果表明该方法具有较高的定位精度。

基于差值矩阵的多端输电线路故障定位研究

针对现有多端输电线路故障行波检测困难、定位精度不高、判定算法复杂等问题,提出一种基于变分模态分解(VMD)算法和Hilbert变换相结合的行波检测法和一种基于差值矩阵的多端输电线路故障行波定位算法。首先通过行波传感器采集故障行波信号,利用VMD分解算法对故障行波进行分解,结合Hilbert变换提取模态分量IMF1的瞬时频率,根据第一个瞬时频率的奇异点位置确定故障行波的达到时刻。然后利用行波到达各端的时间和行波传输原理,得到多端输电线路故障分支判定矩阵。最后根据故障分支判定矩阵确定故障支路,实现故障点的精确定位。ATP/EMTP仿真结果表明,所提检测方法能够准确检测故障初始行波的到达时间,多端输电线路定位算法能够准确判定故障支路,相比于HHT检测方法下的定位算法,进一步提高了定位精度。

基于零模行波波速量化的高压输电线路双端故障定位方法

结合行波零模分量传播的依频特性和衰减特性,提出基于零模行波波速量化的高压输电线路双端故障定位方法。利用最小二乘法拟合零模行波波速与故障零模行波到达首末端的传输时间差之间的关系。基于故障发生后实际测量行波信号的传输时间差,获取对应首末端的零模行波实际波速代入改进的双端行波测距方程实现故障定位。在PSCAD/EMTDC中搭建500 kV高压输电线路依频特性模型对所提方法进行仿真验证,结果表明该方法基本不受故障位置和故障电阻的影响,具有较高的故障定位精度。