基于初始行波相位差的同杆双回输电线路故障识别

为提高行波保护的灵敏性和可靠性,提出一种基于初始电流行波相位比较的同杆双回线路快速保护新算法。基于S变换计算初始行波相位,通过分析同杆双回线路同端和对端上的初始电流行波相位关系构建保护判据。当内部单回线故障时,双回线路同一侧上电流行波相位近乎相反;内部同名相跨线接地故障时,线路同一侧上的电流行波相位近乎相同,同一条线路两端的电流行波相位近乎相同;区外故障时,两条线路同一侧的电流行波相位近乎相同,同一条线路两端的电流行波相位近乎相反。引入行波相位差的概念,通过分析电流行波相位差的变化特征识别同杆双回线路区内外故障。大量的仿真结果表明,该保护性能灵敏、可靠,动作速度快,判据简单,基本不受故障初始角、故障类型和过渡电阻等因素影响。     

基于反行波能量熵比较的母线保护新原理

提出了一种基于反行波能量熵比较的快速母线保护新算法.通过对故障反向行波进行S变换求取能量熵,分析母线各条关联线路能量熵变化特征构建保护判据.当母线内部故障时,各条关联线路反行波S变换能量熵相同;母线外部故障时,故障线路与非故障线路的能量熵存在较大差异,由此建立能量熵比值判据识别母线区内外故障.仿真结果表明,所提母线保护方法能灵敏、可靠的识别母线区内外故障.     

基于S变换的行波相位比较式方向继电器

为了提高行波保护在小初始角故障时的灵敏性与可靠性,降低行波保护的采样频率,提出基于S变换的初始行波相位比较式方向继电器。通过分析故障初始电压、电流行波之间的关系特征,定义了初始行波相位差,该相位差的大小仅由故障网络决定,与故障距离、过渡电阻、故障类型等因素无关。利用S变换提取单频率的电压、电流初始行波在时域中的幅值、相位,并计算初始行波相位差,通过比较该相位差与整定值的大小判断故障方向。PSCAD/EMTDC仿真研究中采样频率为25 kHz。大量仿真结果表明:该算法能可靠、灵敏、超高速识别正反方向故障,其性能受故障初始角、故障类型、故障距离、故障电阻的影响小。     

输电线路功率型行波纵联保护新方法

为提高纵联保护的灵敏性与可靠性,提出一种行波功率型的纵联保护新算法。该算法利用彼得逊等值模型,分析线路区内、区外故障时的初始行波分布特征,给出了初始行波无功功率定义。基于S变换提取单频率的初始电压、电流行波,计算出初始行波无功功率,根据线路两端的初始行波无功功率幅值之比构成保护判据。当被保护线路区外故障时,线路近故障点端几乎测量不到初始行波无功功率,而远故障点端测量到的初始行波无功功率数值较大;被保护线路内部故障时,线路两端均存在较大的初始行波无功功率。根据线路两端测量的初始行波无功功率相对大小关系,能够明显地区分出线路内外部故障。理论分析和PSCAD/EMTDC仿真结果表明,该保护性能可靠性高、动作速度快、动作门槛值整定简单、计算量小;在小故障初始角下仍能准确识别区内外故障,且不受故障类型、故障位置、过渡电阻和母线结构等因素影响。     

基于S变换样本熵的输电线路纵联保护新原理

提出了一种基于电流行波S变换样本熵的快速纵联保护新方法。利用故障后一段时间内线路两端故障电流行波的S变换样本熵比值来识别区内外故障。区外故障时,一侧的反行波和另一侧前行波为同一行波,波形相似,对应电流行波样本熵基本相同,其比值接近1。区内故障时,线路一侧的反行波和另一侧前行波为不同行波,波形相似度小,线路两端电流行波样本熵差异较大,其样本熵之比(数值小的与数值大的之比)最小。利用此特征可以确定线路区内外故障。仿真结果表明,所提出的纵联保护方案能够快速识别区内外故障,其性能不受故障类型、故障初始角、接地电阻、故障位置和母线结构的影响。     

雷击与短路故障的分形–时域差分识别方法

针对雷电波中高频分量是造成行波保护误动作重要原因的问题,通过对轻型直击雷、重型直击雷和短路故障进行暂态分析,提出辨识雷击与短路故障暂态特征的分形-时域差分判据。利用分形理论提取初始行波电流的特征维数,快速识别雷击故障,再根据波头部分的形态特征差异采用时域差分法进一步细化和辨识轻型直击雷和线路故障,并从母线端测得的电流行波线模量来实现判据,在较短的时窗内迅速准确地辨识雷击和短路故障。仿真结果验证了判据的有效性与可靠性。     

基于功率信息的广域行波保护新算法

为缩小故障识别范围,提高保护动作速度和可靠性,通过PSCAD/EMTDC仿真和Matlab计算研究故障行波信号在电网中的传播特性,提出了一种新型保护方法。该方法定义初始行波无功功率,分析故障时电网广域初始行波无功功率的分布特点,基于S变换提取单频率的初始电压和电流行波,计算出初始行波无功功率幅值。对保护区域内子站各关联支路进行功率比幅,选取功率幅值最大的线路作为准故障疑似线路上传至广域行波保护集中决策中心站,建立子站-关联支路功率矩阵,进一步搜索故障疑似线路,并据此结合双端功率比幅判据确定实际故障线路。仿真结果表明,该方法原理简单,易于整定,在非全相运行、潮流转移等复杂工况下均能适用。     

电流行波差动式母线保护的研究

为避免电流互感器暂态饱和的影响,研究了一种基于暂态电流行波的新型母线保护。在对母线上线路各相电流行波差动量的故障特征进行分析的基础上,为提高判别母线区内外故障的灵敏度,又引入各相电流行波的制动量,提出一种具有比率制动特性的电流行波差动式母线保护,及其基于小波变换的实用比率判据。理论分析和EMTP仿真表明该母线保护快速、灵敏、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。     

基于故障高频暂态行波能量的输电线路快速保护

作者分析了阻波器、母线类别、母线电容对输电线路故障初始行波的影响,提出了利用初始行波阻波带不同频段内信号暂态能量比来识别区内外故障的快速保护原理.对输电线路模量电压行波进行小波变换,提取不同频段的信号,并计算初始行波奇异点的暂态能量,根据阻波带高低频段能量不同的特点,采用能量比例判据正确区分区内外故障.理论分析和仿真表明,该判据不易受过渡电阻、母线电容的影响,不存在保护死区,调整定值能适应不同的母线结构,是一种可行的超高压输电线路快速保护方法.     

基于故障电压行波能量比较的输电线路纵联保护

在分析线路两端故障行波关系特征的基础上,提出了一种基于故障电压方向行波能量比较的纵联保护新算法。该算法基于S变换,提取单频率电压方向行波能量,利用线路一侧电压反行波能量与另一侧电压前行波能量的比值构成保护判据。当被保护线路区外故障时,上述能量比值较小,趋近于1;而被保护线路内部故障时,该能量比值很大,能够明显地区分出线路内外部故障。文中对保护的原理判据和影响行波纵联保护的主要因素分别进行了仿真分析,仿真结果表明,所提出的纵联保护算法在小故障初始角下仍能准确识别区内外故障,动作速度快,可靠性高,且不受故障位置、故障类型、过渡电阻和母线结构等因素影响。     

行波小波系数极大值极性法接地故障选线研究

为正确确定故障线路,保证系统安全,提高供电可靠性,研究了配电网中单相接地短路故障时的暂态行波特性。分析变压器的暂态行波特性及其对母线行波电压和线路行波电流的影响表明,行波初始过程中母线电压及各线路电流暂态行波的小波系数的显著规律是故障线路电流暂态行波0模量初始波头的小波系数的极大值极性,总是与其它线路电流和母线电压相反。然后利用暂态行波的小波系数极大值极性特征构成了一种新颖的故障选线保护判据,即利用母线零序电压突变量判断单相接地的时刻,通过识别母线电压及各线路电流初始波头小波系数的极大值极性特征,判断故障线路。利用MATLAB建立了一个典型的配电网系统模型,仿真结果证明该选线算法的有效性,最后对该法的应用提出相关的建议。     

基于形态学–小波综合算法的超高压输电线路单端行波保护新原理

超高压输电线路故障行波通过母线杂散电容前后的波头形状有很大的差异,据此特征,文章提出了一种新的超高压输电线路单端行波保护方案。通过比较区内、区外故障反向行波与其低频分量的初始波头上升(下降)时间比值的大小构成保护判据,能可靠识别区内、区外故障,巧妙地利用2层多分辨形态梯度提取波头上升(下降)时间。理论分析与仿真结果证明了所提出的保护方案具有很高的灵敏度和可靠性。     

配电线路单相接地行波保护的原理与算法

为识别中性点非有效接地系统单相接地故障,提出了一种配电线路单相接地行波保护方案。它根据线路侧初始电流行波与母线端初始电压行波的极性关系构成故障方向判别元件。为了提高保护的可靠性,同时有效区分单相接地故障和相间故障,利用工频电流和电压信号构成闭锁判据。讨论了该保护的原理、算法和构成方案并分析了其动作特性。仿真表明,该保护能够很好地解决中性点非有效接地系统单相接地保护问题,具有动作可靠、迅速,构成简单等特点,并且不受中性点接地方式的影响。     

一种输电线路故障测距新方法

针对传统距离保护方法存在许多不足,提出了一种输电线路故障测距新方法。该方法以同母线上任一“有限长”非故障线路作为参考线路,通过比较由故障线路暂态电流行波与该参考线路暂态电流行波形成的反向行波浪涌与其对应的正向行波浪涌的极性识别来自故障方向的行波浪涌,消除了来自参考线路的暂态行波浪涌的影响。通过电磁暂态分析软件仿真计算,表明该方法不仅能够对各种故障情况进行正确的识别,而且具有较高的精确度。     

输电线路不同期合闸操作的行波特征分析

针对目前合闸到故障的行波识别方法还不够完善的现状，对线路不同期合闸引起的行波特征进行了分析。通过求解故障点的等值波阻抗，得到了故障点各模量行波之间相互透射的透射系数以及各个模量行波反射系数的计算方法。在此基础上，对线路不同位置、不同过渡电阻、不同合闸顺序情况下引起的行波特征进行了分析。结果表明:当线路中部故障时反向初始电流行波的极性与正向电流行波的相同，但当线路末端故障时，反向初始电流行波的极性与正向电流行波的极性关系受故障类型、过渡电阻大小以及故障相是否先合等因素的影响，在某些情况下会出现反向初始电流行波的极性与正向行波的极性相反的情况，这与线路无故障时合闸的极性关系相同，造成现有的识别方法失效。该结果为合闸到故障行波识别方法的研究夯实了行波理论的基础。     

基于形态学-小波综合算法的超高压输电线路单端行波保护新原理

超高压输电线路故障行波通过母线杂散电容前后的波头形状有很大的差异，据此特征，文章提出了一种新的超高压输电线路单端行波保护方案。通过比较区内、区外故障反向行波与其低频分量的初始波头上升（下降）时间比值的大小构成保护判据，能可靠识别区内、区外故障，巧妙地利用2层多分辨形态梯度提取波头上升（下降）时间。理论分析与仿真结果证明了所提出的保护方案具有很高的灵敏度和可靠性。     

基于电流行波突变特性的多端柔性直流线路纵联保护

在柔性直流输电线路中,广泛应用行波保护作为主保护。但行波保护作为单端量保护,耐受过渡电阻能力有限。因此,针对高阻接地故障使得柔性直流输电线路主保护故障识别灵敏度降低问题,提出了一种基于电流行波突变特性的快速纵联保护方法。首先,通过分析线模电流行波在线路上的传播过程,推导出区内外故障时线路两端线模电流行波突变特征。然后,利用最小二乘法对线模电流行波拟合构造保护主判据,并结合启动判据、选极判据构成纵联保护方法。最后,在PSCAD/EMTDC平台搭建四端柔性直流电网模型进行仿真验证。仿真结果表明,所提出的保护方法能快速可靠识别区内外故障,能耐受300 过渡电阻和30 dB高斯白噪声,并且对采样频率和通信要求低。     

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 kV 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。     

基于小波分析的母线暂态行波保护新原理的探讨

电流互感器馆和是造成传统母线保护不正确动作的主要原因。根据母线故障后所产生的暂态电流行波不受电流互感器馆和影响的特点，提出了一种基于行波和小波的母线保护新原理，它通过比较母线上各回进出线初始暂态电流行波的幅值和极性，判定故障是否发生在被保护母线上；同时利用小波变换模极大值构成保护算法。EMTP仿真试验证明了所提出的保护原理和算法的正确性。     

配电网络单相故障馈线的S变换检测新方法

配电网络单相接地故障行波频率分布在几十~几百kHz范围,应用S变换检测故障行波几十kHz的高频暂态量来实现配网故障选线。故障配网母线零模电压的S变换幅值矩阵最高频率行中幅值最大的分量所对应的时刻即为母线零模电压的突变时刻,借此标定故障电压行波首波头到达母线的时刻,并记为故障初瞬。以故障初瞬保护安装处TA检测的故障线路电流行波与健全线路的电流行波的相位相反为依据,对故障零模电流进行S变换,故障线路与健全线路零模电流S变换辐角矩阵的最高频率行的辐角在故障初瞬相差180°,借此检出故障线路。该方法从行波中相对低的高频暂态量的层面检测行波信号相位特性,降低了对行波高速采集和处理速度的要求,耐受高阻接地和抗噪能力强。大量数字仿真试验表明,选线结果准确、可靠。