史临潼[1]2004年在《分形和小波在直流系统接地故障检测中应用的研究》文中研究指明发电厂、变电站中的直流系统接地故障检测的实时性和准确性对于保障电力系统的安全运行十分重要。目前广泛使用的低频信号检测法容易受到直流系统支路中存在的对地分布电容和环网的影响。针对这一问题,本文应用分形和小波变换的相关理论,在低频信号注入法的基础上提出了基于小波变换和分形理论的直流系统环网接地故障检测方法。研究的主要成果包括:1.总结了大电容接地和环网对直流系统故障检测的影响,并且深入分析了直流系统整流过程中的纹波电压产生的谐波环流和电流互感器饱和导致的采样信号畸变;2.在分析环网信号组成特点和深入了解分形理论和小波变换相关理论的基础上,提出利用分形的分维理论解决直流系统环网接地故障检测的方案;3.在仿真实验中发现2.方法中的不足,进而提出以小波变换和分形理论相结合的方法进行环网故障的识别;4.设计小波处理环节,选择了Morlet小波对信号进行频带划分,利用小波变换系数求取信号的另一重要特征——凹凸度参数;5.利用分形软件FD和仿真软件Matlab设计了算法程序,并通过大量的仿真计算进行了验证;6.搭建了模拟直流电网,初步实现了对现场实际数据的模拟。本课题的研究对于完善直流系统接地故障检测方法,提高直流系统运行的安全性、可靠性具有特定意义。同时,本文对于小波变换和分形理论在直流系统接地检测中的应用所做出的尝试性探讨,能够对未来的深入研究提供一定的帮助。
王洪涛[2]2009年在《Duffing振子在直流系统接地故障检测中的应用研究》文中认为直流系统是发电厂、变电站的重要工作电源,它为电力系统二次设备提供可靠的不间断电源,关系到二次设备的正常工作和运行。支路接地是直流系统最常见的故障,如何有效的检测支路接地故障是关系到直流系统安全运行的主要问题。因此,研究直流系统接地故障检测对直流系统的安全性、可靠性乃至对整个电力系统的安全稳定运行具有重大意义。本文在分析直流系统接地故障检测的基本原理、应用条件和相关算法的基础上,针对低频注入法在实际应用中由于支路对地电容、接线方式和波纹电压的影响以及在强噪声背景下支路接地电阻难以准确测量的传统难题,依据Duffing振子所具有的良好的抗噪性能和高灵敏度的特性,提出了Duffing振子的直流系统接地故障检测新方法。该方法先利用双Hilbert变换去除故障特征量中的直流分量,再以Duffing振子系统的Lyapunov指数和相图作为综合判据,判定系统的状态;然后由系统发生相变的条件,求得特征量的幅值和相位,进而得到支路接地电阻值,判断出接地支路。通过该方法与Fourier方法、Morlet小波检测法的数值仿真对比,验证了该方法的有效性。由于该方法的灵敏度高,其与传统检测方法相比不仅提高了检测的精度,而且能够有效的防止漏判和误判,检测时间由判断系统相态所需的时间决定。最后本文进一步讨论了Duffing振子检测系统参数(离散化步长h、演化时间T、阻尼比k和非线性恢复力项)对系统响应特性的影响。
孙立莹[3]2011年在《基于Duffing-Holmes混沌系统的弱信号检测方法及应用》文中进行了进一步梳理混沌是一种发生在某一特定系统中具有貌似随机无规则运动,混沌运动是一种普遍存在的非线性现象,其行为比较复杂且与随机类似,但它却具有精致的内在规律性。混沌是介于确定性与随机性之间,它具有丰富的时空动态特性,随着系统动态的演变可转移吸引子。国内外对混沌在优化领域的应用研究引起了很多学者的广泛重视,同时混沌在各个领域的研究都展现出它的独特魅力。混沌的研究有着重要的理论与现实意义。首先介绍了混沌系统的基本概念,详细分析了Duffing-Holmes混沌系统可以作为弱信号检测系统的数学依据,并利李亚普诺夫指数作为Duffing-Holmes混沌系统相轨迹改变的判断依据,经过大量仿真实验,由仿真数据表明Duffing-Holmes混沌系统作为弱信号检测方法具有较好的检测性能。通过对Duffing-Holmes混沌系统的研究发现,此系统在高斯白噪声和色噪声背景下依然有较好检测性能,说明Duffing-Holmes混沌系统再有噪声背景下具有较强的鲁棒性。将基于Duffing-Holmes混沌系统的弱信号检测方法应用于直流系统接地故障检测中,不需要改变系统结构,不影响系统运行,直接采集信号进行分析;该方法的思想有利于使用微机保护装置进行在线监测和故障分析;并通过实验和仿真分析证明了本文方法的可行性。同时也为混沌检测系统的普及和应用做了有益的探索。
戴平, 吴健, 龙涛, 熊小伏, 李善波[4]2013年在《变电站直流系统接地点定位新技术及实施》文中认为四川电网变电站多地处潮湿、高低温交变地区,变电站直流回路容易出现因绝缘下降导致的接地故障。现有直流绝缘监测装置难以准确判定直流接地位置,查找并排除直流接地故障耗时费力,因此有必要研究采用新的直流接地定位技术。提出了一种分布式布置的直流接地定位装置构成的直流接地定位系统。该装置利用传感器技术、嵌入式微处理芯片、通信及信号处理技术等高新技术手段,对各直流负载回路的直流参数采集判断并汇总到集中式检测单元,能快速确定直流回路中的具体接地点的位置。既可以在变电站本地查看直流系统的绝缘情况,还可实时将判断结果传送至远方的监控中心。在试验变电站安装了直流接地定位装置,验证了该系统的有效性。
李冬辉, 王金凤, 史临潼[5]2005年在《分形在直流系统故障检测中的应用》文中研究说明针对直流系统中环网对接地故障检测的影响,提出利用分形的思想,初探性研究分形对环网故障的识别。在以低频注入法为基础的直流系统故障检测中,利用分形维数和凹凸度参数惟一确定的二维平面上点的位置,来识别不同情况的接地故障。该方法弥补了用单一维数识别故障的不足。给出了该方法的具体步骤,通过大量的仿真证明其有效性。
王洪涛, 刘辉军[6]2011年在《基于Duffing振子的直流系统接地故障检测新方法》文中研究指明从直流系统接地故障的原理出发,在低频注入法的基础上,为弥补低频注入法的固有缺陷,针对对地电容和谐波干扰对故障检测影响大的传统难题,提出了Duffing振子的直流系统接地故障检测新方法.先以双Hilbert变换去除检测特征量中的直流分量,再以lyapunov指数、相图和时域图作为判据,判定系统发生相变时的状态;由相变条件求得故障特征量的幅值和相位,得到接地电阻值,判定接地支路.该方法与小波检测法相比具有稳健性好、精度高,抗干扰性能强的优点,仿真结果证明了该方法的有效性.
李冬辉, 李晟, 王金凤[7]2006年在《基于小波和分形的直流系统环网支路接地故障检测研究》文中进行了进一步梳理分析了低频信号注入法在直流系统环网支路接地故障检测中的局限性,提出了利用小波变换与分形理论进行环网支路接地故障检测的新方法:首先对环网支路的采样电流信号进行基于双正交b ior2.2样条小波的2次多分辨率分析,提取出环网电流信号的低频段成分特征,再计算2尺度(底层)空间概貌系数a2曲线的分形维数,以识别不同情况下的环网接地故障。该方法解决了环网中谐波电流对低频信号注入法的影响。经数值仿真分析,验证了此方法的可行性和有效性。
李毅[8]2017年在《基于非线性动力学的电力暂态信号研究》文中提出随着社会经济的快速发展和用电用户的增多,用户对电网稳定性提出了更高的要求。为进一步提高电网的稳定性和可靠性,迫切要求提高电网保护的快速性和灵敏性。传统工频保护,受工频振荡及过渡电阻的影响,响应速度慢、检测精度低,不能实现对线路小电流故障以及电力设备内部潜伏性暂态故障的有效识别。基于故障暂态量信息的暂态保护,因能很好地解决上述问题,使得其成为电力系统继电保护研究的新方向。电力暂态信号蕴藏的信息量大,包含故障类型、故障位置、持续时间等信息数据,可以实现电网故障测距、选相等功能。有效提取电力暂态信号的特征信息,是实现暂态保护的前提,然而电力暂态信号的检测、识别,也是目前制约电力暂态保护发展的难题,研究发现,其根源在于缺乏完备的电力暂态信号研究的相关理论,尤其是暂态信号的检测、去噪、识别等理论尚未构成体系,且缺乏实践应用。本文围绕电网暂态保护目前存在的关键问题,对暂态信号的特征分析、检测提取、故障识别等关键技术展开了深入研究,提出了利用非线性动力学进行信号研究的相关理论,验证了动力学研究电力暂态信号的可行性和有效性。基于非线性动力学理论,提出了利用Duffing混沌振子检测暂态信号的新方法,提出了联合动力学及Huang变换研究暂态行波的新方法,提出了应用改进型EEMD-HHT方法进行行波定位的新技术,提出了利用动力学方法研究雷击暂态信号及变电站防雷策略的新思路。最后,本文提出了系列基于非线性动力学研究暂态信号的新理论、新方法。论文的主要研究内容和创新如下:(1)在基于小波能量识别输电线路故障跳闸方式的基础上,提出了利用非线性动力学研究电力暂态信号的新思路;深入研究了不同接地故障类型下,接地暂态信号的动力学特征同接地距离、接地电阻、相角差之间的对应关系,分析了不同接地模式下暂态信号的动力学特征,得出了暂态信号动力学特征的变化规律。(2)提出了利用Duffing混沌振子联合小波边缘检测技术识别接地故障类型的新方法,该方法简洁直观、精确度高,仿真及现场验证结果一致;分析了雷击暂态信号的非线性动力学特征及分布规律,提出了基于非线性动力学进行变电站防雷方案选择的新策略,为变电站防雷策略研究提供了新思路。(3)提出了利用非线性动力学研究暂态行波信号特征的新方法,揭示了暂态行波非线性动力学特征指数在电网中的分布规律;针对行波在电网传输中存在的畸变问题,通过仿真分析了行波的传输特性及衰变规律,分析了不同站点行波信号的时频域特性;研究了行波到达测量点时间与传播路径的关系,并利用EMD-HHT求解出行波到达时间;基于非线性动力学理论,计算了行波头的Kolmogorov熵及分形维数F,研究得出,行波信号的K熵及分维数F随传播距离增加呈减少趋势,且邻近线路或环网节点的动力学指数相近,该规律可定性识别出行波源的大致位置。(4)研究了弱行波信号的相关检测技术,针对定位精度问题提出了改进方法。针对强噪声背景下可能存在的白噪声、脉冲干扰、窄带干扰信号,提出了利用中值滤波器滤除白噪声、数学形态学滤波器滤除脉冲干扰、Duffing混沌振子滤除窄带干扰的联合降噪法。针对传统EMD-HHT方法存在混频的局限性,提出了利用改进型EEMD-HHT方法进行行波定位的新方法,经现场对比,验证EEMD-HHT方法提高了行波定位精度。本文以电力系统常见的接地暂态信号和雷击暂态信号为例展开研究,提出了系列基于非线性动力学理论研究电力暂态信号的新方法和新技术,为今后电力暂态信号的分析研究提供了新思路,进一步丰富了基于暂态信息量的电网暂态保护研究。本文的理论研究、仿真分析和现场测试结果均表明,基于非线性动力学的电力暂态信号研究及其应用方法,具有广阔的发展空间和极其光明的应用前景。
仝冰冰[9]2014年在《特高压直流输电线路快速保护研究》文中研究指明特高压直流输电(UHVDC)具有输送容量大、送电距离长、线路损耗低、输电走廊窄、点对点直达输送、可实现异步非同频联网等特点,在大区域间能源输送方面,担负起越来越重要的任务。目前我国已经投运±660kV高压直流工程1条,±800kV特高压直流输电工程5条,另有2条在建,我国在特高压输电建设方面已领跑世界。远距离、大容量以及穿越高山峡谷的特高压直流输电线路极易遭受风雨雷电等引起的故障,因此需要快速、可靠、灵敏的直流线路保护保障输电系统的安全稳定运行。国内前期投运的高压、特高压直流输电工程所采用的关键控制和保护技术大部分由国外公司提供,国内在此领域的研究相对落后,而实际工程中应用的直流线路保护也普遍存在灵敏度较低、可靠性较差、误动率高等缺陷。因此,在当前高压直流线路保护仍存在诸多问题的背景下,深入开展高压直流输电线路的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。基于分析特高压直流线路故障后的暂态特征,论文提出了特高压直流线路的两种快速保护方法。其一,利用行波在线路始末端的折反射理论,根据线路区内外发生故障后正、反向行波在一段时间内的特征差异,构建了识别故障方向的积分判据,进而提出了一种特高压直流线路新型行波方向纵联保护方法。理论分析表明：当保护安装处的正方向发生故障时正反向行波幅值积分的比值远小于1；而当保护的背后发生故障时,两者的比值远大于1。为此,通过分析直流线路两侧保护对故障方向的识别结果,进而判断直流线路是否发生区内故障。当线路两端换流站保护都判别为正方向发生故障,可最终识别为线路区内故障。此外,根据区内故障时线模波与地模波的极性差异,进一步确定故障极和故障类型。从保护原理来说具有绝对的选择性,而且识别快速、灵敏可靠。其二,利用直流线路发生故障后一段时间内的故障分量电压和电流的变化特征,提出了一种暂态能量方向纵联保护方法。规定电流方向由母线指向线路为正,电压方向都选为对地参考电压。当正极线路发生区内故障后,线路两端保护检测到的电流变化量都为正,电压变化量为负,则暂态能量为负；当负极线路发生区内故障后,保护检测到的电流变化量都为负,电压变化量都为正,则暂态能量方向为负；当暂态能量方向为负时,判定故障方向为正。当线路两端保护都判别为正方向发生故障时,便可确定该线路为故障线路,该方法可以直接判别出故障极,具有很高的选择性和抗干扰能力。根据2014年初刚投运的哈郑±800kV特高压直流输电工程参数,利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了双极双12脉波、额定电流为5kA的特高压直流输电模型。并以此为平台,对所提出的保护方法进行了一系列仿真,仿真结果验证了所提方法的正确性和可行性。最后,针对直流输电线路行波及暂态能量保护等易受雷击干扰的现状,利用非故障性雷击和故障雷击高低频能量的差异,提出了一种非故障性雷击的识别方法,利用特高压直流模型验证了所提识别方法的有效性。
焦晋荣[10]2017年在《直流配电网电能质量问题分析及扰动检测》文中研究说明随着新能源发电的开发利用和新型用电方式的出现,越来越多的直流设备接入电网。为适应这一转变,提出了直流配电网的概念。因直流配电方式在结构和运行等方面有其自身的特殊性,使得直流配电网电能质量问题的成因、表现形式及影响特性都有了新的特点,合理、系统地分析直流配电网电能质量问题是直流配电网研究规划阶段的重要内容之一,有助于推动直流配电网的建设和普及。基于此,本文针对直流配电网的电能质量问题展开分析。首先,结合直流配电网的拓扑结构、负荷类型,借鉴交流系统电能质量已有研究成果,从稳态型和暂态型两方面分析其可能的扰动类型和形成原因,并定义衡量电能质量严重程度的系数。其中的纹波问题形成机理复杂,主要由于变流设备是直流配电网中必不可少的,其控制方式及交流侧的非理想情况均会影响直流侧的电能质量水平。其次,深入分析纹波现象导致的典型问题,通过定量分析不同次交流谐波经变流设备后在直流侧的迭加特性,建立纹波迭加特性与交流谐波次数和相位的关系;另外,建立了含变流设备的直流配电网的等效电路,推导了变流器接入个数及接入位置对纹波谐振的影响关系;考虑各变流设备间的耦合作用,推导了各变流器之间耦合系数,研究了耦合作用对纹波谐振的影响。通过仿真验证了理论推导的正确性。最后,在上述分析基础上,针对各类直流电能质量问题的特征量及其特殊性,构建直流配电网扰动信号的相关原子库,改进基于匹配追踪算法的扰动检测方法,利用粒子群优化匹配追踪(Particle Swarm Optimization-Matching Pursuit,PSO-MP)算法的先粗后细搜索方式,减少了原子库中原子的数量,在确保算法检测精度的同时提高计算速度,完成直流电能质量扰动的检测。检测算例验证了本文所提基于相关原子库的直流扰动检测算法的可行性和有效性。
参考文献：
[1]. 分形和小波在直流系统接地故障检测中应用的研究[D]. 史临潼. 天津大学. 2004
[2]. Duffing振子在直流系统接地故障检测中的应用研究[D]. 王洪涛. 东北电力大学. 2009
[3]. 基于Duffing-Holmes混沌系统的弱信号检测方法及应用[D]. 孙立莹. 东北电力大学. 2011
[4]. 变电站直流系统接地点定位新技术及实施[J]. 戴平, 吴健, 龙涛, 熊小伏, 李善波. 四川电力技术. 2013
[5]. 分形在直流系统故障检测中的应用[J]. 李冬辉, 王金凤, 史临潼. 电力系统自动化. 2005
[6]. 基于Duffing振子的直流系统接地故障检测新方法[J]. 王洪涛, 刘辉军. 厦门理工学院学报. 2011
[7]. 基于小波和分形的直流系统环网支路接地故障检测研究[J]. 李冬辉, 李晟, 王金凤. 继电器. 2006
[8]. 基于非线性动力学的电力暂态信号研究[D]. 李毅. 湖南大学. 2017
[9]. 特高压直流输电线路快速保护研究[D]. 仝冰冰. 山东大学. 2014
[10]. 直流配电网电能质量问题分析及扰动检测[D]. 焦晋荣. 燕山大学. 2017
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