基于变压器故障量的分布式小电流接地选线方法

提出并分析了一种基于变压器工频故障量的分布式选线方法和一种基于变压器暂态故障量的分布式选线方法。分析表明,工频故障量选线方法可用于中性点经消弧线圈接地系统欠补偿状态的一部分场景;暂态故障量选线方法比较的是变压器负荷侧暂态故障参考量与被保护线路暂态故障量,这两个暂态故障量具有近距离串行的电流关系,两者的幅值与波形变化都很小,因此具有受干扰小和可靠性高的优点。     

一种利用衰减直流分量的谐振接地系统故障选线方法

高频暂态量故障选线方法利用的是故障产生的高频分量。当在电压过零附近发生单相接地故障时,引起的高频分量将很少,高频暂态量选线方法灵敏度会大大下降。但电压过零附近故障会引起较大的衰减直流分量,可以构成基于衰减直流分量的暂态量选线方法。分析与仿真表明:对于经消弧线圈接地的小接地电流系统,当线路不在电压最大值附近发生单相接地故障时,故障线路上的衰减直流分量很大,而非故障线路上的衰减直流分量很小;当母线故障时,所有线路上的衰减直流分量都将很小。提出了一种利用衰减直流分量的故障选线方法,用来克服现有高频暂态量选线方法在电压过零附近故障时灵敏度低的缺点。该方法与高频暂态量选线方法集成可以形成完善的故障选线方案。     

自适应消弧线圈接地系统故障选线实用新方法

针对现有暂态量选线方法在电压过零附近时故障灵敏度低的不足，提出一种通过提取衰减直流分量的自适应方法，不仅能使保护尽可能适应消弧线圈接地系统各种变化，而且有很好的抗干扰能力，无须整定，进一步改善了保护的性能，与暂态量选线方法配合可以形成完善的故障选线方案。大量的数字仿真结果表明，该方法有效、可靠。     

基于过渡电阻评估的灵活接地系统暂态故障选线方法

灵活接地系统发生单相高阻接地故障后,并联小电阻的投入将导致故障稳态分量变小,同时各馈线零序电流稳态幅值变化量差异较小,存在选线难题。分析并联小电阻投入后灵活接地系统暂态故障特征,得到馈线暂态零序电流与母线暂态零序电压及其导数的固有关系,分析小电阻投入时刻与暂态故障特征幅值的关系,从而提出一种基于过渡电阻评估的灵活接地系统暂态故障选线方法。该方法通过小电阻投入产生的低频暂态电压电流评估过渡电阻,进而实现故障选线,不受故障初相角影响,耐过渡电阻能力强,对互感器精度要求低;同时,通过小电阻投入时刻的选择可实现暂态故障特征的最大化调控,可为灵活接地系统选线与保护方法提供新思路。最后,通过仿真和实时数字仿真（RTDS）实验验证了所提方法的正确性。     

小电流接地系统选线方法的灵敏度分析

分析了现有的多种单相接地故障选线方法,研究基于暂态量的选线方法的灵敏度在CT采样过程中的影响。小电流接地系统的故障暂态信号很有可能被噪声信号覆盖或相互混淆,影响选线的正确性,本文提出在电压形成回路之前加入带通滤波器,利用滤波器除去对选线结果没有影响的工频信号,通过合理选取电流变送器的变比将故障暂态量放大,在保证暂态量的完整性和正确性的同时,提高了选线的可靠性。仿真计算结果表明,该方法可行且适用于实际应用。     

基于暂态量和小波包的配电网故障选线方法

分析了配电网单相接地时的故障特征,对现有基于稳态量与暂态量的故障选线方法进行分析比较,指出故障暂态电流幅值比稳态对地电容电流大得多,而且几乎不受消弧线圈影响,因此,利用暂态电流进行选线可以克服稳态选线方法灵敏度低、易受消弧线圈影响的缺点。为了精确提取故障时的暂态信号用于选线,发挥小波包能进行时频联合分析的优势,对发生接地故障时各线路的暂态零序电流进行小波包分解,提取出各频带信号分量的小波包系数。其中,电流采样值直接用于形成故障选线的第1判据,多个高频分量的小波包系数则形成综合判据以提高选线准确性。该方法能适应小电流接地系统中的不同故障模式,选线准确性高。仿真验证了该方法的有效性。     

基于接地阻抗判断的配网自适应接地选线新技术

分析了中压配网发生单相接地故障后接地阻抗对暂态电气量和接地选线的影响,提出了根据接地阻抗的大小自适应选取不同选线判据的选线新思路。介绍了小波特征频段选取方法与基于小波特征频段信号的暂态无功选线判据,以及利用故障相暂态对地电压的暂态有功能量选线判据计算方法。最后利用ATP电磁暂态仿真软件搭建了单相接地故障的仿真模型,仿真结果表明,自适应选线技术在不同接地阻抗的情况下能够有效、可靠地选择出故障线路,解决了目前选线技术无法有效地适应不同接地阻抗的技术瓶颈。     

基于小波理论的暂态量故障选线研究

针对中性点经消弧线圈接地系统,目前研究的各种选线方法测量误差较大、选线正确率低等缺点,本文提出基于小波理论的暂态量故障选线方法,该算法可以直接利用各线路的暂态零序电流进行故障选线,计算量很小。并通过仿真实验,证明了本文提出的新算法在各种故障模式下可以准确地实现接地故障选线,适用于包括中性点经消弧线圈接地的各种小电流接地系统。     

配电网单相接地故障选线典型方法实验研究

为验证小电流接地配电系统中各种单相接地故障选线方法的性能,利用暂态行波保护测试仪、宽频功率放大器和自行开发的小电流接地选线装置搭建了测试平台,模拟了不同故障条件和线路结构下的故障,对几种典型的选线方法进行了测试实验,并给出了不同选线方法的有效域。结果表明,所搭建的测试平台能够有效进行选线方法实验;行波选线法优势明显,但在分支线路故障或较小故障初相角条件下可靠性降低;暂态信号选线法在较大过渡电阻或较小故障初相角条件下可靠性降低。行波选线法和暂态信号选线法结合可提高选线可靠性。     

小电流接地电网单相接地故障的小波选线方法

中性点非有效接地配电网发生单相接地故障时 ,尽快选出故障线路对电网运行有重要意义 ,但选线问题迄今尚未能很好解决。在分析了小电流接地电网发生单相接地时暂态特征的基础上 ,提出应用小波变换提取故障暂态信息 ,实现故障选线的方法。由于利用暂态量 ,该方法适应性、灵敏性均优于现有的基于稳态量方法。     

一种基于简化能量比的直流线路故障区间定位方法

高压直流输电线路及其边界对故障暂态信号高频分量都有明显的衰减作用,这一故障特征被广泛运用于暂态保护,且有研究显示,相较于线路边界,长线路对故障暂态高频分量的衰减作用可能更大,为避免这种情况引起的保护误动,目前常用的故障特征提取方式为利用不同尺度的小波变换获取暂态信号能量比。但基于小波变换的暂态保护存在算法相对复杂,基波选取模式不统一等问题。因此提出一种新的比值算法,针对故障暂态信号中的能量比,用全电流代替低频分量,简化了直流线路故障信息处理过程,由此设计出了新的直流线路故障定位方法,并且利用该判据可直接实现故障极判断。在MATLAB中进行了大量仿真验证,证明该保护算法可以正确反映出故障特征,逻辑简单,并且能够迅速可靠动作。     

克服电容式电压互感器暂态超越的新方法

为克服高压电网中普遍使用的电容式电压互感器(CVT)的暂态过程引起的故障二次电压的测量误差,从而导致距离保护的超越,在分析了故障时CVT的二次电压信号特点及传统的微机保护算法的缺陷,提出一种改进全波与改进半波傅氏算法相配合的新方法;该方法区别与其他方法不需知道CVT的内部参数,不需栖牲保护的速动性,运算速度快,有效滤除...     

结合EMD-WVD和布谷鸟搜索算法的输电线路故障暂态保护

为促进基于波形唯一性暂态保护原理的实用化,提出了一种结合经验模态分解-维格纳威尔分布（EMD-WVD）和布谷鸟搜索算法的输电线路暂态保护方法。该方法利用EMD处理故障暂态信号,得到不同频段的单分量信号;采用波形相关性系数对各单分量信号分别与原暂态信号进行相似度计算,筛选真实暂态信号分量。然后,对真分量分别求WVD,并将所有真分量的WVD进行线性叠加获得的能量谱密度图与故障样本库中的能量谱密度图不断迭代匹配计算相似度,依据相似度判别区内外故障,实现输电线路故障快速可靠保护。仿真结果表明,EMD-WVD方法能有效提高故障暂态波形分析的准确度,布谷鸟搜索算法能有效提高波形匹配速度,两者结合有望促进暂态保护的实用化。     

A new method for decaying dc offset removal for digital protective relays

Voltage and current signals used in protection devices may contain harmonics and decaying dc offset in transient states. Because of this, protection devices must contain filters to remove the part of the signal which is not of interest and estimate the value of the component or components which are to be used for protection functions.Traditionally, the discrete Fourier transform (DFT) filter has been used in digital protection devices. This filter has the advantage of being easily applied, but the disadvantage that when an exponentially decaying component is present the results obtained are incorrect. Because of this, different algorithms based on the DFT have been developed in order to remove the decaying dc offset and reduce digital processing errors.This paper describes a new method for removing the exponential component associated with electrical signals in transient states. Its ease of application results in a low computational load as compared with other methods. This characteristic, together with the accuracy of results, makes this new method suitable for application in real time on protection devices.     

一种高压输电线路故障暂态分量自由振荡主频率的估算方法

由于高压远距离输电线路分布电容很大,故障后产生的自由振荡频率分量不可忽略。在自由振荡频率分量中最接近于工频分量的称为自由振荡主频分量。针对自由振荡主频分量,以往的分析方法仅利用经过反复验证才能应用的推论进行推导,缺乏普遍意义,并且推导得出的衰减时间常数并不准确。针对此问题,基于继电保护中经常采用的假设"系统元件阻抗角相等",提出一种新的暂态分量分析方法,推导出高压输电线路自由振荡主频的表达式以及主频范围,简便、清晰地估算出自由振荡主频率的大小,验证自由振荡主频率存在于一定范围内,实现了对主要暂态分量的理论分析,为其在继电保护方面的应用提供理论基础。新方法推导得到的衰减时间常数更加准确。并且,文中还将这种新的推导方法应用于接入并联电抗器等场合的暂态分析中。最后利用PSCAD对特高压线路模型进行仿真,仿真结果证明了新分析方法的正确性。     

基于片上系统的可配置微机保护硬件平台设计与实现

片上系统(SOC)的设计是以模块复用和软硬件协同设计为基础，基于平台的设计则以新产品开发中尽量减少模块的重新设计并尽量少增加新的模块为出发点。文中提出了基于SOC的可配置微机保护硬件平台的设计方法和具体实现，该平台由FPGA和微处理器以及相关接口构成。由于FPGA有可重复编程的特点，不仅芯片中的保护算法、通信模块等可以重新配置，构成SOC骨架结构的模块也可以重新配置。微处理器是F1ash结构，也支持在线修改，因此该平台的应用非常灵活，极大地缩短了新产品的开发周期。文中给出平台应用的3种典型配置方案，其应用领域涉及从基本的电流三段式保护到基于小波变换的变压器暂态保护等方法。     

基于多尺度形态分解的特高压线路雷击干扰识别新方法

基于暂态量的超高速输电线路保护方案动作时间短,能很好地满足特高压输电线路对保护速动性的要求,但它易受雷击干扰的影响,从而造成误动作。为了解决该问题,提出了一种基于数学形态学的特高压输电线路雷击干扰与故障识别的新方法。通过对电流暂态信号进行多尺度形态学分解,提取特定高、低频段上的谱能量,并用这两个谱能量的比值构成判据,实现雷击干扰与故障状态的识别,大量EMTP仿真试验表明了该方法的正确性。作为辅助判据,与线路的暂态保护结合,将有效提高特高压输电线路保护的可靠性。     

A Fast Non-Unit Protection Method Based on S-Transform for HVDC Line

To overcome the problems existing in the main protection of HVDC transmission lines, such as low reliability and poor ability of resisting high ground resistance fault, this paper proposes a novel non-unit protection method based on S transform. Analysis shows the high and low frequency components of the transient voltage signals suffer from different degrees of attenuation when they pass through the HVDC line boundary. Therefore, according to this characteristic, the voltage signals of specific frequency bands are extracted accurately using S transform, which be used to identify the internal from external faults. By comparing the high and low frequency components generated by the lightning disturbance with those generated by the faults, S transform based energy ratio criterion to identify lightning disturbance is constructed. In addition, for a bipolar HVDC transmission system, a method using the 0 Hz energy difference of S transform of the voltage transient signals is proposed to identify the faulted pole. Simulation results verify the feasibility and validity of the proposed protection method.     

±500kV高压直流输电线路单端电气量暂态保护

随着直流输电的广泛应用,直流输电线路保护的研究越来越重要。利用直流输电线路两端的平波电抗器与直流滤波器组成的边界元件对高频信号的阻滞作用以及故障电流突变特性构成了高压直流输电线路单端电气量暂态保护新方法。该方法采用单端信息、不依靠通信,动作更迅速。仿真结果表明,保护在各种情况下均能正确动作,耐过渡电阻能力强。     

基于多频带能量的高压直流输电线路单端暂态电流保护

分析高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)线路边界和线路的频率特性,直流线路边界和直流线路对故障暂态电流信号高频分量都具有衰减作用。一些文献据此利用高频分量作为单端暂态保护的判据,但是对于长线路来说,直流线路对于高频分量的衰减可能会大于直流线路边界对高频分量的衰减作用,这样可能会造成保护误动作。进一步分析发现,直流线路边界对于低频分量具有放大作用,直流线路对于低频分量具有衰减作用。因此提出一种基于多频带能量的HVDC线路单端暂态电流保护新原理。利用0~1.25 kHz低频带能量、高频带和低频带能量比来区分区内、区外短路故障,故障性雷击和非故障性雷击,利用正极和负极的能量比判别故障极。