电压灵敏度向量在模拟电路故障诊断中的应用

针对模拟电路故障中元件参数连续变化具有无穷多种可能性的问题,首先证明了线性模拟电路中,测试点电压向量在故障状态下相对于标准状态下的增量,其向量方向由故障元件在被测电路中的位置决定。并证明了节点电压敏感度向量方向与节点电压向量增量的方向相同,并且其模反映了故障元件参数变化量到节点电压向量的权重。以修正后的节点电压灵敏度向量为故障特征建立故障字典,提出一种容差条件下的故障诊断判定算法,可以有效地实现模拟电路元件参数在一定容差范围内随机变化条件下的单一软故障诊断。针对ITC’97Benchmark电路中的连续时间状态可变滤波器电路,仿真实验实现了10%容差条件下的故障诊断,验证了该理论的正确性和方法的有效性。     

基于多目标线性规划的模拟电路软故障诊断方法

阐述了一种新的容差条件下基于多目标线性规划理论的模拟电路软故障诊断方法。通过灵敏度分析建立电路测试节点电压增量方程,并以元件参数变化量与标称值的百分比作为故障判据。采用多目标线性规划方法求解测试节点方程组来估算电路中各元件在一定故障情况下的参数变化百分比,将方程组的解与各元件容差范围相比较来定位故障元件。仿真结果表明,该方法兼顾故障元件的定位和故障元件参数变化量的估算,可以有效地实现模拟电路元件参数在一定容差范围内变化条件下的软故障诊断。     

模拟电路性能退化型故障诊断方法研究

为了研究线性模拟电路的性能退化型故障诊断问题,通过构造比较电路,提出了一种基于节点电压灵敏度分析的故障字典建立方法,并结合网络撕裂法实现了多个故障元件的定位和故障参数的辨识。测量可及测试点的电压,计算原电路和比较电路的电压增量之比即可定位故障元件,求解节点电压增量方程可得到故障元件的参数漂移量。仿真结果表明,故障参数辨识的平均误差为7.76%,验证了本方法的有效性。     

一种容差模拟电路故障诊断的新方法

以故障字典法和模糊理论为基础,针对经典故障字典不能对元件参数故障（软故障）实施诊断以及由于元件容差的影响而难以实现故障精确诊断的问题,以节点电压灵敏度为关键量建立了模糊规则字典和节点电压增量比向量字典,并以此二字典为基础设计了新的诊断系统。使用该系统不但能够诊断电路硬故障,而且还能够诊断每一元件的所有软故障。对于故障元件,在定位的同时还能判断出其参数的改变方向。新的诊断方法有诊断范围宽、测前模拟次数少、占用存储空间小、计算复杂度小的特点。实验结果证明了新方法对含容差模拟电路故障诊断的有效性。     

一种基于模型模拟电路模糊故障诊断方法

文中提出了一种基于模型的模拟电路故障诊断方法。它以节点电压为测试量,将元件故障及节点的故障电压模糊化,根据电路的拓扑结构,以节点为基点,以节点电压传递为纽带建立模拟电路的故障模型,以模拟贴近度为判断依据来进行故障诊断和选择最佳测试点,并将测试得到的新的信息不断吸收进去,从而快速而有效地诊断出故障,它利用了模糊量的冗余性,克服了容差的影响,不仅能对硬故障,而且对软故障都能较好地定位到元件级,同时又可在线或离线诊断,文中给出了一个直流电路故障诊断的实例,所得的结果是令人满意的。     

容差条件下模拟电路软故障的数学规划诊断方法

为了诊断容差条件下模拟电路软故障,提出一种利用数学规划进行软故障诊断的方法。从电路灵敏度分析入手,建立节点电压增量方程。随后,将节点电压增量方程作为约束条件,将要处理的故障诊断问题转化成为数学规划(mathematical programming,MP)模型并且建立相应的数学规划方程。通过求解这些MP方程,估计待测电路中各元件参数的偏移程度。并由此判断待测电路中是否存在故障元件。     

基于二级模糊综合评判的容差模拟电路故障诊断

针对传统故障字典的3个主要缺陷,以节点电压增量比向量作为特征向量建立故障字典,并结合模糊数学的方法建立了一个新的故障隔离模型对线性模拟电路实施所有的硬故障和软故障诊断。该方法有测前模拟次数少,存储空间小,诊断范围宽的特点。采用二级模糊综合评判模型对故障实施诊断,不仅能定位故障元件,同时还能判断元件参数的改变方向。给出的实验结果也很好地证明本文所使用的理论和方法的正确性。     

容差条件下的模拟电路多故障诊断

针对容差模拟电路多故障诊断问题,提出了包括故障状态检测、故障粗糙集生成和故障元件定位的分步诊断方法。将有限测点的故障状态检测转化为容差约束下的线性规划问题;推导得到故障特征等式并生成故障粗糙集,证明了在容差条件下的故障特征等式中可选用标称参数电路的节点电压;对故障粗糙集中元件参数的偏差限值进行修正,对修正后的电路进行状态检测,实现故障元件定位,并估算故障参数偏差。仿真实例表明,该方法具有较高的诊断准确度和参数辨识精度。     

基于节点电压差值的配电网故障定位方法

针对基于微型同步相量量测(μPMU)的配电网故障定位方法存在经济性与定位精度有待提高的问题,提出了一种基于节点电压差值的配电网故障定位方法。通过分析配电网节点电压的故障特性,定义了节点电压计算值与量测值的差值指标W。然后,利用节点电压计算值与量测值之间的数值关系,建立了有限量测装置情形下的配电网故障支路辨识原则。进而,根据故障支路两端节点的量测数据,利用末端节点注入电流后线路间节点电压变化值与末端节点量测电压变化值间的关系,提出一种基于线路末端节点电压差值的故障定位方法。仿真表明,所提方法可以实现有限量测装置情形下的故障准确定位,且定位结果受故障类型、过渡电阻、量测误差的影响较小,具有较好的抗线路参数和节点负荷变化的能力。     

一种基于功率增量的高压线路保护选相元件

准确有效的选相元件是高压输电线路实现选相跳闸及采用自动重合闸的前提.在给出功率增量的概念和被保护线路每相功率损耗增量计算公式的基础上提出了一种基于被保护高压线路功率损耗增量的高压线路保护选相新原理,应用于保护启动后第一次选相的选相元件.根据故障相功率损耗增量远大于健全相的特征,再结合零序电流辅助判据来得到选相结果和故障类型.该选相元件原理简单、不受系统参数变化的影响,弱电源侧具有相同的灵敏度,并具有很强的耐过渡电阻能力.EMTDC仿真结果表明,该选相元件能有效可靠地选出故障相,满足现场运行要求.     

基于故障相电压功率谱的高压输电线路单相自适应重合闸

分析了带并联电抗器的高压输电线路发生单相接地故障时故障相恢复电压的特性,结果表明：单相瞬时性故障时的恢复电压由自由分量与工频分量叠加而成,其功率谱有2条谱线;而单相永久性故障时的恢复电压中只包含工频分量,其功率谱有1条谱线。文章据此提出一种基于输电线路故障相电压功率谱的单相接地故障识别方法,该方法利用故障相电压功率谱中谱线在基频附近的分布状态来区分瞬时性和永久性故障。该判据不需要高频参量,易于整定和实现。针对超高压输电线路单相接地故障的仿真结果验证了判据的准确性和可行性。     

综合暂态与工频信息的谐振接地系统小电流接地故障选线

对于谐振接地系统,利用工频电流的小电流接地故障选线方法不再适用,而受现场普遍存在的电压互感器/电流互感器接线极性反接问题影响,利用暂态电流极性比较与暂态无功功率方向的选线方法也易出现误选。文中在分析过补偿方式谐振接地系统中接地故障暂态与工频零序电流/无功功率分布差异的基础上,提出两种综合利用故障暂态与工频分量的全信息量选线方法,即:与任一其他线路暂态零序电流极性关系与工频零序电流极性关系均不一致的线路为故障线路;或暂态无功功率与工频无功功率流向不一致的线路为故障线路。两种方法均可有效避免因电压互感器/电流互感器接线极性反接或不确定造成的误选,扩大了对现场条件的适用性,提高了选线可靠性。仿真与现场数据验证了算法的有效性。     

66 kV变电站并联电容器组故障发展特征研究

变电站并联电容器组运行过程中,由于电介质绝缘老化等因素的影响,电容器内部可能发生各种故障,产生较大幅值的过电压,威胁电容器组绝缘。通过ATP-EMTP软件模拟了66 kV变电站并联电容器组在发生电容器元件击穿熔丝燃弧、击穿元件可靠熔断、电容器群爆以及群爆重燃等4种故障情况下的电容器组节点电压、电流变化特性。研究结果表明:当发生电容器元件击穿熔丝燃弧、元件击穿可靠熔断时,电容器组节点电压基本不变,完好电容器元件上流过电流略有上升;电容器发生群爆以及群爆重燃时,电容器组节点会出现明显过电压、过电流,威胁电容器组绝缘,应予以防护。     

基于故障电压序分量的超高压线路T接测距新算法

提出了一种基于集中参数线路模型的高压/超高压T接线路测距新算法.该算法在考虑线路分布电容的前提下,仅采用故障电压序分量进行故障测距,具有不受故障后电流互感器饱和影响的优点.对于对称类故障,用电压正序故障分量进行测距;对于非对称类故障,用电压负序故障分量进行测距.对该算法分别就单回线一单回线T接线路、单回线一双回线T接线路、双回线-双回线T接线路接线方式下测距做了详细讨论,并提出了新的故障分支判据,依次计算每个分支的故障距离,比较后即可准确判断故障分支.ATP仿真验证表明,对于三端同步及不同步采样电压量数据,测距精度都在1%以内.     

Fault modeling on complex field using least‐square circle fitting for linear analog circuits

A new fault modeling method using least‐square circle fitting (LSCF ) for linear analog circuits is proposed in this paper. In this method, Monte Carlo simulation is used to obtain the output voltage values when the parameter of one faulty component is changed while those of the other components vary within their tolerance limits. All the output response voltage values for every faulty circuit statue are decomposed into real and imaginary parts on a complex field. Then, LSCF method is adopted to match these data, yielding a corresponding circular curve on complex plane, which also can be expressed with a circular function. Its center coordinates and radius are established as the fault features. During measurements, by calculating the distance from one real output to each circular center coordinate and comparing the distance with each circular radius, a faulty component can be diagnosed. The effectiveness of the proposed approach is verified by experiments. The results show that (i) the proposed fault modeling can accurately locate the fault component, and (ii) it can also simply be a fault dictionary. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于负序分量的分布集中式广域后备保护研究

提出了一种基于负序分量的分布集中式广域后备保护方法。文章利用系统故障时线路负序电压的分布特点,通过对各母线负序电压的排序,确定由疑似故障母线和线路组成的疑似故障区,并采用分层搜索方法,首先对准疑似故障母线及线路关联IED处对应的负序功率方向进行判别,直至判定并切除故障母线或线路。该方法仅需将定义的准疑似故障区域的信息上传至决策中心,系统计算量和通信量大为减少,从而加快了故障元件的识别速度。算例仿真结果表明,该方法在高阻接地、潮流转移过负荷及转换性故障运行情况下均能良好动作,验证了此方法的有效性以及适用性。     

High‐impedance fault location using matching technique and wavelet transform for underground cable distribution network

Locating the faulty section of a high‐impedance fault (HIF) is quite challenging for the underground distribution network of a power system. The complexity of the distribution network, such as branches, nonhomogenous lines, and HIF, contributes to the difficulties in locating the faulty section. In this paper, the shortest distance (SD) technique and a database approach have been proposed to determine the faulty section. A multiresolution analysis based on discrete wavelet transforms is chosen to extract the unique features from voltage signals during the HIF event. The output coefficients from the decomposition process is stored in a database and used as the input data for the SD algorithm. The first, second, and third level of detailed coefficients of the post‐disturbance voltage signal were utilized for the identification of the faulty section using the proposed method. A ranking analysis was created to provide a number of possibilities of faulty section. In this paper, a 38‐node underground distribution network system in a national grid in Malaysia was modeled using the PSCAD software. The proposed method was able to successfully determine the faulty section. © 2013 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

一种基于电压序分量的高压线路保护选相元件

通过对零序、负序电流构成的序分量选相元件所存在问题的探讨,以及对单相接地和两相接地故障时,零序电压和正序电压不同相位关系的分析,得出了一种由零序、负序、正序电压所构成的新型故障序分量选相元件。该元件原理简单,选相可靠,不仅能对一般性故障正确选相,而且在转换性故障,同杆并架上的跨线故障等特殊故障情况下也能正确选相,满足了高压及超高压线路保护中对选相元件的要求。     

N-1故障状态下电力系统静态电压稳定极限的快速计算

为了快速计算电力系统支路故障状态下的静态电压稳定临界点,提出了一种基于泰勒级数的计算方法。以支路导纳系数为参数,通过求解原系统的静态电压稳定临界点对故障支路导纳系数的1至n阶导数,用泰勒级数法逼近电压崩溃点,从而快速求解出N-1故障情况下电压稳定临界点的精确解。采用该方法对IEEE 30及118母线系统进行验证,结果表明该方法能快速、精确地求得故障状态下的静态电压稳定临界点。