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。     

一种无需参数整定的混合线路故障行波定位方法

为解决混合线路故障行波定位中行波波速与线路长度参数整定的难题,论文分析了混合线路中故障行波的传输特性,提出了一种无需参数整定的故障行波定位方法。该方法在线路不同位置设置多个模拟故障点,依次试验测试或仿真测试线路上各个模拟故障点产生的故障行波传输到该线路首端与末端的时间差,构建基准行波时差数组;当线路实际发生故障时,由行波采集装置测量行波信号到达线路首端与线路末端的时间差,与基准行波时差数组中各元素比较,判别故障区段;并计算故障点在故障区段线路的相对位置,根据各杆塔或电缆接头的位置确定故障点准确位置。仿真结果表明该方法无需整定线路长度和行波波速,且定位结果不受线路弧垂的影响,具有算法简单、实用性强、定位精度高的优点。     

基于模量行波传输时间差的线路接地故障测距与保护

随着输电线路电压等级的不断升高,基于行波原理的故障测距和超高速线路保护已经成为目前研究的热点。通 过对接地故障时零模和线模行波传输规律的分析,得出以下结论：1）零模检测波速度和波头李氏指数之间具有特定对应关系;2）零模和线模行波分量传输时间差与传输距离之间具有单调非线性递增关系;3）阻波器对零模和线模电压行波分量的影响不同,模量传输时间差在区内末端和区外出口故障时具有突变特性。根据以上分析,利用小波变换和BP神经网络技术,导出了基于零模和线模传输时间差的接地故障测距、单端量保护新算法,并利用ATP中考虑频散特性的线路模型进行了仿真,仿真结果证实了上述算法的有效性。     

基于波速优化与模量传输时间差的直流线路单端行波测距新算法

分析了直流故障行波的波速变化特性,发现线路参数的频变特性以及行波幅值的衰减使得行波波速随故障距离发生变化;在目前实际测距装置的分辨率下测距装置模量行波波速主要受故障距离影响。直流故障行波中线模与地模分量不同的色散特性是造成两者传输时间差随故障距离非线性递增的主要原因。基于上述结论,提出了基于波速优化与模量传输时间差的直流行波单端测距新算法,并结合工程实际,提出了波速曲线的获取与修正方法。在EMTDC环境下的算例分析证实了所提算法的有效性。     

基于FIMD和Hilbert变换的高压输电线路行波故障定位方法

针对传统高压输电线路行波故障定位精度差且易受行波波速影响等问题,本文提出了一种新型基于快速本征模态分解算法（Fast Intrinsic Mode Decomposition, FIMD）和希尔伯特（Hilbert）变换的高压输电线路行波故障定位方法。该方法采用FIMD对暂态行波信号进行分解以提取固有模态分量,并利用Hilbert变换对其进行频谱分析,进而实现对行波波头的检测。在此基础上,结合行波的传播路径及其测距原理,提出高压输电线路行波故障定位新算法。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建某实际500kV双端输电线路模型,验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于VMD和TEO的高压输电线路雷击故障测距研究

针对传统行波检测中小波模极大值法对于基函数和分解尺度的高要求以及希尔伯特黄变换(HHT)方法中经验模态分解(EMD)存在的模态混叠现象,提出一种基于变分模态分解和Teager能量算子相结合的高压输电线路雷击故障行波检测方法。针对行波波速及线路实际长度的不确定性给测距结果带来的影响,结合故障行波在线路中的传播途径,推导出一种新的双端行波测距算法,该算法的测距结果不受行波波速的影响。将该方法应用到雷击点和故障点定位,解决了雷击点和故障点不一致时的故障定位问题。EMTDC仿真结果验证了该方法的正确性及有效性。     

输电线路双端行波故障定位新算法

双端行波故障定位原理简单,但受行波波速的不确定、输电线路长度差异以及行波波头到达时间记录不准确等因素的影响,容易出现较大的定位误差.在常规双端行波故障定位原理的基础上,提出了一种新型输电线路双端行波故障定位算法,通过记录故障初始行波到达线路两端的时刻、参考端记录的故障点反射行波和对端母线反射行波到达时刻,解方程组得到不受波速和线路弧垂影响的故障定位结果.实际应用结果表明,该算法具有较高的定位精度.     

特高压直流输电线路改进双端行波故障定位方法研究

实现特高压直流输电系统线路故障的准确定位对于提高故障处理效率、确保直流输电系统运行可靠性等均具有重要现实意义。设计了基于改进D型双端行波法的直流输电线路故障定位策略。首先采用导数法对故障发生的时刻范围进行准确判断,进而通过小波模极大值分析确定行波到达线路双端的准确时刻。利用故障行波波头到达测量端的第一次和第二次时刻,设计了改进D型双端行波测距方法,消除了行波波速对故障测距的影响。仿真算例结果表明故障测距结果误差较小,说明改进D型双端行波法具有较高的故障测距精度,同时对不同类型故障和不同过渡电阻具有良好的适应性,也能应用于近区故障定位。     

基于自相关分析的双端行波杆塔故障定位方法

为克服常规行波测距法的缺点,提出了一种基于自相关分析的输电线路双端行波杆塔定位新方法。先将两端的暂态电流信号用小波分解为不同的频带,再对高频频带进行重构。同一频带内,线路的衰减常数和行波波速可近似为定值。根据初始行波与故障点反射波的相关性,用自相关分析法分别得到两端的初始行波和故障点反射波到达母线侧的时间差,然后用一侧时间差与两侧时间差之和的比值计算故障距离与线路全长之比,最后用杆塔地面距离代替实际线路长度的方法确定故障点位置。该方法无须两端精确对时和已知行波波速,大量仿真结果表明,该方法有效可靠,可准确识别故障点位置。     

基于三点电流测量的输电线路行波故障定位新方法

鉴于输电线路在线监测取得了长足的进步,针对目前行波定位法中波头检测算法存在缺陷和波速测定精度差的不足,本文提出了基于导线电流三测量点局域均值分解(LMD)的行波故障定位新方法。该方法首先对测量点电流线模分量进行局域均值分解,然后根据分解得到的第一个PF分量瞬时频率曲线的首个频率突变点来确定行波波头第一次到达测量点的时刻。其次,根据相位差动保护原理判断出故障点所在线路段,并利用无故障段线路的长度和故障行波到达其两端测点的时间差之比计算出故障行波波速。最后,通过双端行波法的定位原理计算出故障距离。仿真结果表明,本文定位方法同基于小波变换或希尔伯特-黄变换的定位方法相比具有较高的定位精度。     

基于多模量行波分量相位关系的输电线路单相接地故障定位

为了充分利用模量行波首波头相位信息,克服传统模量行波首波头辨识方法的误差,基于模量行波在输电线路上传播时的畸变特性和色散效应,提出利用双端测量点零模和线模电压行波首波头中同一高频分量相位关系进行单相接地故障定位。所提方法无需双端精确同步,也不依赖于模量行波到达时刻和波速信息。利用PSCAD搭建输电线路模型并进行故障仿真,仿真结果表明了所提方法的有效性与可靠性。     

消除零模波速影响的配电网单端行波故障测距算法

配电网线路分支众多,末端往往具有三相不平衡负载,传统的单端行波法需在复杂的折反射波中提取故障点的反射波,不易实现。而基于模量行波速度差和基于线模行波突变这两种故障测距方法的精确度都受制于不稳定的零模波速度。基于此,将两种方法结合,利用零模检测波速度与传播距离成对应关系的特点,获得不受零模波速度影响的故障定位新方法,该方法避免了传统故障测距算法需要多次从复杂的折反射波中提取信息的缺点,能够简洁、快速、准确地对复杂的分支线路进行故障测距。此方法首先检测故障暂态行波的零模和线模分量到达首端的时间差,然后在首端对三相同时注入相同的高压脉冲并检测线模行波首个波头到达检测点的时间,进而利用稳定的线模波速度进行故障距离的测量。最后,利用PSCAD仿真验证了所提方法基本不受故障位置、过渡电阻大小以及故障初相角的影响,各种情况下绝对误差均在100 m之内。     

基于时频分量相关分析的高压电缆双端行波测距

高压电缆行波测距需解决2个关键问题:确定行波到达时刻和选取行波波速。由于线路存在损耗且参数随频率变化,导致行波在传播过程中存在波形畸变,不易确定行波到达时刻;另外由于不同频段的波速不同,因此不易选取一个固定的行波波速。针对以上问题,利用正交小波的频段剖分功能和适合表征暂态信号的特点,将暂态行波信号分解成多个频段内的时频分量信号。在各个频段,线路的衰减系数和波速都可近似为常数,因此各频段两侧的时频分量波形相似。用相关分析方法在各个频段确定两侧行波时频分量的时间差,结合各个频段内的波速,即可得出精确的双端行波故障测距结果。用EMTDC仿真对该方法进行了实验验证。     

一种基于区段判别的混合线路组合行波定位方法

为了提高传统组合行波测距方法的测距精度,分析了混合输电线路故障后故障行波的传播过程以及发生折射、反射的情况,并提出一种基于区段判别的混合线路组合行波定位方法。首先利用故障初始行波到达线路两侧的时间差来判定故障区段,由单端法给出准确的测距结果,然后通过线路两端采集到的时间由单端原理给出准确的测距结果,消除了双端法受线路给定长度误差以及同步时钟误差问题的影响,不需要对第二次到达母线侧的故障行波进行假设计算,简化了传统的组合行波测距方法,提高了传统组合行波测距法的测距精度。PSCAD仿真表明,所提出的高压混合输电线路组合行波测距方法是可行的,与传统组合行波测距方法相比,测距精度明显提高。     

基于广域行波波头频率分量幅值比信息的输电网非同步故障定位

现有电网行波故障定位方法大多依赖行波到达时间和波速信息,需要精确同步。提出一种利用线模电压初始行波波头频率分量幅值比信息的输电网故障定位方法。该方法基于初始行波波头频率分量幅值的衰减特征和行波最短传播路径,采用虚拟故障点法,利用全网测量点的实际和理论幅值比差值构建故障线路识别判据;在保证训练普适性和少训练样本的前提下,利用径向基函数(RBF)神经网络拟合初始行波波头2个不同频率分量幅值比与故障距离的非线性关系实现故障精确定位。所提方法只需初始行波波头较低的频率分量幅值比信息,无需全网布置测量点和精确同步。在PSCAD/EMTDC中建立了IEEE 30节点系统的仿真模型,仿真结果表明所提方法定位精确、可靠性较高。     

不同步双端数据修正波速的单端行波测距算法研究

为了降低当前行波故障测距方法存在的同步精度要求高、通信量大、无法确定实际波速等缺点,并提高测距系统的容错率和可靠性,提出一种不同步双端数据修正波速的单端行波定位方法。通过分析行波折射和反射的极性变化,并引入零模、线模波速差原理辅助判据,确立接收扰动下的单端入射波和对端反射波的时间差,进一步根据双端的这个时间差修正波速,最后利用修正波速和单端时间差可精确实现故障定位。本算法综合单端易于时间精确同步和双端修正波速的优点,降低了双端行波故障测距方法对高精度双端时间同步要求,同时双端仅交换单端时间差信息,降低了通信的依赖性。仿真比较结果显示所提出的方法具有很高的定位精度,受时间同步和波速的影响小。     

多分支配电网故障定位方法研究与模拟试验

针对配电网拓扑结构复杂、分支众多导致当前行波故障测距成本不断攀升的问题开展研究,改变配电网内分支线路处行波测距装置配置方案,对无测距装置配置的分支提出双端线零模波速差故障测距方法,实现单相故障定位的全覆盖。利用实物电路元件构建配电网模型,在单相故障的模拟实验中使用高速数据采集卡实际提取模量行波波形并计算模量行波波速,进一步贴合生产实际。试验与计算结果表明,本方法测距精度高,稳定性强,使测距成本明显降低,具有实际推广意义。