基于神经网络的单端行波故障测距方法

单端行波故障测距的关键是正确辨识量测到的第2个行波波头的性质。当母线上最短健全线路的长度大于故障线路全长的四分之一且次短健全线路长度大于故障线路全长的二分之一时,保护安装处检测到的前3个波头一定含有至少2个来自故障线路的行波。当健全线路不满足上述条件时,用方向行波识别行波是否来自故障线路。利用人工神经网络(artificial neutral network,ANN)的非线性函数逼近拟合能力,选取保护安装处检测到的后2个波头与首波头的时间差及其波头极性作为样本属性,训练、测试ANN建立其故障测距的ANN并模型来实现初步的故障测距,然后应用故障距离与波速、传输时间的关系正确辨识第2个行波波头性质,继而求得精确的故障距离。仿真结果表明该方法可行、有效。     

基于时域波形特征认知的输电线路近端故障辨识与定位

针对现有单端行波故障测距对近端故障存在测距盲区、双端行波故障测距对近端故障测距误差较大,无法满足工程需要的不足,提出基于波形特征认知的近端故障辨识与定位方法。首先,分析了线路故障行波传播规律,以固定分辨率显示波形。发现线路近端故障时,初始行波及其后续波形在长时窗整体宏观观测下呈堆叠缓变特征,而在短时窗局部放大观测下呈周期性变化特征,且周期与故障距离相关。不同线路的近端故障历史样本能统一作为参照基准为测距提供提示。进而提出基于波形密度和突变分布的近端故障辨识方法。最后,对辨识出的近端故障进行周期估计,利用近端故障与线长的无关性以及历史样本突变周期和故障位置已知性,搜索周期最近邻历史样本,并由已知故障距离插值实现故障位置确定。基于大量实测数据进行仿真测试,结果表明所提方法能够显著提升单端行波测距可靠性和成功率。     

经验模态分解奇异性检测的配电网混合线路测距方法

含架空线和电缆的配电网混合线路发生故障时,故障行波信号传播复杂,波头识别困难。提出一种分形维数与经验模态分解（EMD）奇异性检测结合的配电网混合线路单端行波测距方法。对故障产生的行波信号进行分形滤波后,利用经验模态分解方法提取出高频信号的固有模态函数（IMF）,进行奇异性检测实现行波波头的准确标定,最后利用A型行波测距原理实现配电网混合线路的故障测距。PSCAD仿真结果表明,该方法具有较高的准确性和可靠性,能够有效识别出混合线路中故障点反射波和对端母线反射波,实现故障测距。     

基于图像特征的输电线路故障行波存续性判别

故障行波波头的持续存在是输电线路行波测距和行波保护等得以实施的关键。实际中存在弱故障,现有行波测距与保护缺乏自动判别故障初始波头是否存在和持续,导致行波装置产生错误结果。针对该问题,该文基于初始浪涌波形图像特征及行波在输电线路往复传播规律,提出一种输电线路故障行波波头存续性的判别方法。首先分析了故障行波波头阶跃性和后续行波的产生规律,进而提出构造与初始波头具有良好紧密型的包围盒,计算包围盒内故障行波和外切线构成面积与整个包围盒面积的饱和度,由饱和度判定初始波头的存在。进而对存在初始行波波头的情况,基于后续波头到达时序、波头幅值、斜率等相对特征,实现后续行波持续性判别。大量仿真和现场实测数据表明,该方法能够可靠判定故障行波的存续性,有效避免波头不存在的情况下行波装置的误动。     

高压直流输电线路故障测距研究综述

高压直流输电线路的距离长、跨越的地区地形地貌和环境气候差别很大,故障概率高。对故障测距的准确度要求也高。因此,提出了描述分布参数线路电气特征的波动方程作为故障测距原理的基础,针对时间、频率和空间三个角度,分别对提出的行波法、固有频率法和故障分析法进行了技术梳理与总结,明确了以行波法为主、固有频率法和故障分析法协助提高测距可靠性的整体技术方案,并就高阻接地弱故障启动、波头振荡、反射系数频变等行波测距法现存的问题给出了后续的改进思路和方案。     

基于 GST-TT 变换的单端故障行波测距方法

针对行波法测距波头时刻标定精度不足和波速不稳定的问题,提出一种基于GST-TT变换的单端故障行波测距方法。首先将采样的电压行波信号做解耦处理,提取线模电压信号,然后将线模电压信号进行广义S变换,提取适当高频频带作为故障特征频带,运用TT变换对角线位置元素聚高频、抑制低频的特性,在故障特征频带内对波头到达测量端时刻进行精确标定,根据不依赖具体行波波速的故障测距计算方法得出故障距离。该方法可以提高波头时刻的标定精度,降低波速不稳定对故障测距的影响。通过PSCAD仿真验证,根据结果可知,该方法测距精度较高,在无噪声干扰情况下,平均相对误差为0.25%;同时也可知晓该方法具有较强的耐受过渡电阻能力和抗噪能力。     

基于波前陡度的直流输电线路单端行波测距方法

针对直流输电线路单端行波测距故障点反射波波头识别困难,利用直流线路过电压吸收电容接地端互感器二次侧电流间接获取线路故障行波,基于直流线路故障初始行波波前陡度和故障距离的关系,结合EMD分解IMF1模极大值故障波头标记,提出了故障点反射波头的自动识别方法。对单端故障行波数据进行EMD分解,利用IMF1模极大值标记各波头到达测量端故障的时刻;根据线路故障初始波头波前陡度计算初步故障距离,从已标记的波头中筛选与该距离最接近的模极大值点,确定故障点反射波,实现单端行波自动测距。在PSCAD/EMTDC中建立了±500 kV直流线路仿真模型,结果表明,所提算法能有效识别故障点反射波,在不同故障条件下算法具有较好的适用性。     

基于波前陡度的输电线路单端行波故障测距

输电线路单端行波故障测距方法中故障点反射波头识别困难.故障初始行波的波前陡度与故障距离相关,文中分析了波前陡度与故障距离的关系,提出了波前陡度与小波波头识别相结合的单端行波定位方法.方法首先对线路故障后记录的单端行波波形求取小波变换模极大值,获取初始波头及各反射波头起始点,再通过首波头波前陡度计算初步故障距离,筛选最接近该距离的小波模极大值以确定故障点反射波头并进行精确测距.算例结果证明了该方法的有效性.     

基于行波瞬时频率的高压直流输电线路故障测距方法

在线路行波类测距方法中,存在行波到达时刻与行波传播速度难以有机统一的问题。在研究直流线路故障行波速度与行波到达时刻的特定瞬时频率关系的基础上,分析瞬时频率影响行波测距的机理,提出一种基于行波瞬时频率且波头到达时刻与波速相有机统一的故障测距思想。利用改进的希尔伯特–黄变换形成故障暂态信号的时频图,依据时频图标定行波到达时刻与该时刻特定的瞬时频率,再经由瞬时频率求取相应的波速度,形成高压直流线路故障测距实用算法。在PSCAD软件上进行的仿真测试,表明所提测距方法及其算法受过渡电阻、故障类型影响较小,不同故障距离下测距精度都较高,也得到了现场实测数据的验证。     

高压直流输电线路行波色散及行波测距研究

针对长距离高压直流输电线路行波色散影响行波测距精度的问题,对某±800kV直流线路的行波色散现象进行仿真研究,得到10～3000km传输距离对应的电压行波和电流行波的色散波形,分析行波色散对行波测距的影响.为准确标定色散行波的波头到达时刻并准确修正行波波速,本文提出一种在时域标定行波波头时刻的方法,仿真分析不同传输距离时的"距离-时间偏差"曲线和"距离-等效波速"曲线.基于波速曲线采用多次迭代的方式进行行波测距,可实现高精度的直流线路行波测距.采用对装置样机进行波形回放的方式对本文所提方法进行试验验证,结果表明该方法的测距精度满足工程应用需求.     

形态学与HHT检测相结合的行波波头准确标定方法

由于长输电线路高阻故障和线路色散等因素使得故障行波波头高频成分衰减较大,提出并实现了一种将形态学与 Hilbert-Huang 变换(HHT)相结合的行波检测及其波头到达时刻准确标定方法.行波暂态信号经形态学滤波之后,再对其做经验模态分解(EMD)提取其高频部分IMF1和IMF2分量,藉此实现对行波波头到达时刻的精确标定.若由于线路雷电冲击电晕和线路参数频变等因素引起行波波头较大衰减,使得故障行波反射波头在IMF1表现不明显时,则可采用IMF2分量对其反射波头到达时刻进行准确标定.该方法对行波波头的时间标定可以精确到采样点.电磁暂态仿真数据和实际工程数据验证表明,该方法正确、有效,并已应用于故障行波分析与测距装置.     

不依赖双侧时钟同步的双端行波协同测距

提出利用图像识别的方式解决大量行波数据格式不开放的问题,从图像上对行波波头进行标定,并通过双端行波波头标定与图像对齐的方法,剔除干扰波头,实现不同厂家之间不依赖双端时钟严格同步的协同测距方法。大量实测数据结果证实,该方法能够适应多个厂家的行波协同测距。     

单双端行波特征综合考虑的辐射状电网组合测距技术

为提高配电网行波测距的可行性及准确性,提出了一种适用于辐射状电网的组合测距技术。该技术综合考虑单端行波测距及双端行波测距的特点及适用性,首先利用双端行波测距易实现的特点判断故障大致距离,然后基于该故障距离及线路自身参数关系来准确识别故障点反射波和对端母线反射波达到测量端的时刻,从而精确测得故障距离。因此它克服了双端测距受GPS同步对时系统的误差对测距结果影响,以及单端行波测距无法准确辨识故障特征波前的困难。搭建了35 kV单端辐射状电网PSCAD仿真模型,针对不同的故障距离、接地电阻、故障类型分别进行数据分析,通过双端测距的结果准确验证了故障点反射波和对端母线反射波时刻,测距误差在100 m之内。研究结果表明,提出的方法通过单双端行波特征综合考虑的测距方法能实现2种方法的相互印证,提高了单端辐射状配电网行波测距精度。     

基于HHT一化迭代的输电线路故障测距研究

针对目前行波测距法中波速测定精度差的不足和波头检测算法存在的缺陷,通过分析行波波速随频率的变化规律,推导出波速稳定时的频率区间范围,从而消除波速对测距结果的影响;在研究高压直流输电线路故障行波到达时刻与行波特定瞬时振幅关系的基础上,分析瞬时振幅影响行波测距的机理,提出一种基于瞬时振幅的输电线路故障测距方法,利用希尔伯特黄变换(HHT)一化迭代的方法形成高频电流故障信号的一化时幅图,依据一化时幅图确定波头时刻与该时刻特定的瞬时振幅,形成高压直流输电线路故障测距算法。MATLAB/Simulink仿真结果表明,该方法的相对误差在0.3%以内,且该方法与HHT变换的定位方法相比,具有更高定位精度,基本不受故障距离、过渡电阻的影响。     

考虑强非线性和波速变化特性的特高压直流输电线路故障测距方法

特高压直流输电系统具有强非线性。采用小波变换方法的传统直流输电线路行波测距原理在实际工程中存在适应性问题。现阶段行波测距技术存在行波到达时刻与行波波速难以有机统一的问题。针对此问题,提出一种考虑强非线性系统和波速变化特性的特高压直流输电直流线路故障测距方法。从测距方法的适应性角度出发,提出非常适合暂态信息处理的改进的希尔伯特-黄算法,利用该算法可准确标定故障初始行波波头。从测距精度角度出发,分析故障行波波速变化特性,发现线路参数的频变特性和行波波头的衰减造成行波波速与故障距离呈非线性关系。据此提出神经网络算法,利用该算法将不必计算行波波速便能实现故障测距。大量仿真结果表明,该测距方法在不同故障距离和不同过渡电阻下的测距精度较高,鲁棒性较好。     

高压输电线路的双端电气量综合测距方法

给出了一种高压输电线路故障综合测距系统,综合了行波测距和基于线路集中参数、分布参数的常规测距方法,从而实现了故障的准确定位;利用小波来准确地检测波头到达时刻,提高测距精度;对行波测距中的不利因素进行了分析、改进,提出了在电压过零、行波测距不能正常启动时利用故障后的重合闸脉冲进行测距的方法,并利用EMTDC进行仿真计算,验证了其正确性和准确性.     

高压输电线路的双端电气量综合测距方法

给出了一种高压输电线路故障综合测距系统,综合了行波测距和基于线路集中参数、分布参数的常规测距方法,从而实现了故障的准确定位;利用小波来准确地检测波头到达时刻,提高测距精度;对行波测距中的不利因素进行了分析、改进,提出了在电压过零、行波测距不能正常启动时利用故障后的重合闸脉冲进行测距的方法,并利用EMTDC进行仿真计算,验证了其正确性和准确性。     

基于回路电流故障主导波头到达时差的输电线路故障测距

不依赖对侧数据且可靠、有效地辨识波头对促进行波自动测距实现具有重要意义。通过理论分析,获得了故障电流行波在回路内的传播特征。故障初始行波除了沿故障线路传至变电站观测母线外,惯常的环式接线拓扑为其提供了另一条由健全线路构成的返回至该观测母线的通路,使得故障线路和健全线路上的电流行波测点将各自检测到一次故障主导行波,并能通过群体比幅比相来与干扰波相区分。在此基础上,提出了利用同一变电站内故障线路和健全线路上观测到的故障主导波头的到达时差来定位故障的新方法。与传统双端行波测距相比,该方法具有无需依赖对端通信和双侧时钟同步的优势;与传统单端行波测距相比,避免了故障点反射波识别这一难点环节。理论分析和现场实测数据均表明该方法正确、有效。     

利用暂态电流行波的输电线路故障测距研究

高压输电线路发生故障后的暂态电流行波中包含故障距离信息,它可用于实现精确故障测距,利用电流行波实现测距存在的问题是：电流行波无方向性,可能造成测距失败。针对这个问题,提出了基于小波变换模极大值的波形比较法,同时提出了行波测距的新算法－－小波变换法,ＥＭＴＰ仿真结果表明：文中所提理论和方法对于实现利用电流行波的故障测距是正确的和有效的。     

直流输电线路行波测距的误差机理及改进策略

针对目前直流输电线路行波测距精确度较低的问题,对测距误差的产生机理和典型的直流行波测距原理进行分析,指出波头到达时间的标定和行波波速的选取是影响直流行波测距精确度的两个关键因素;通过行波测距的误差计算公式的推导,明确了波头到达时间的标定误差和行波波速选取误差对测距精度的影响规律。以天广直流线路工程为例,分别探讨了波头到达时间的标定和波速选取中存在的问题,并提出了相应的改进策略,仿真结果验证了分析结论和改进策略的有效性。