基于PMU动态同步相量测量的故障测距

为提高故障测距的准确性,提出了一种基于相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)动态同步相量测量的输电线路双端故障测距算法。通过分析单端故障测距算法因线路对端数据未知而导致的故障测距误差,引入同步相量测量单元,并应用动态同步相量测量算法,有效提高动态同步相量测量的精确性和实时性;以全球定位系统(global position system,GPS)为时间基准,将故障时刻线路双端相量测量结果,应用于正序网络的测距方程,进行准确地故障定位。仿真实验表明,所提算法充分利用线路两端的故障信息,提高了故障测距的准确性。     

基于线路参数修正的同杆双回线故障定位方法

当电力系统在功率低频振荡等动态情况下发生故障时,电力信号的幅值和频率往往表现出一定的动态特性,然而目前大部分同杆双回线故障定位方法并未考虑这一因素。为此提出了动态条件下基于线路参数修正的同杆双回线故障定位方法,新方法拓展了传统的静态信号模型,建立时变的信号模型使其能正确表示信号的动态特性,并加入基于同步相量测量单元(phasor measurement units,PMUs)的动态同步相量测量算法估计的信号相量值,从而可以在动态条件下精确修正线路参数,最后通过牛顿迭代算法得到准确的故障距离。应用PSCAD/EMTDC软件模拟各种工况对算法进行验证,仿真结果表明:与传统的算法相比,经过线路参数修正的方法在动态条件下具有较高的故障定位精度,并且不受故障位置、过渡电阻、故障类型和故障初始角的影响。     

基于相量测量的输电线路故障测距新算法

提出了一种新的基于相量测量的输电线路故障测距的自适应算法,对于单回线和同杆双回线均适用.该算法利用输电线路两端的电压和电流相量并采用集中参数模型对∏型等值线路的正序参数进行了在线计算以用于故障测距,解决了线路参数在运行过程中的不确定性问题.为了实现双端测距,通过故障前后线路两端的采样数据获取突变量,并采用对称分量和六序分量分别计算了单回线和同杆双回线的等效系统阻抗.大量的EMTP仿真计算结果和实际系统数据验证结果表明,该测距算法能适应系统运行方式的变化,不受故障点过渡电阻、故障类型、故障距离等因素的影响,具有很高的测距精度.     

一种基于PMU的线路自适应故障测距算法

提出一种新的基于相量测量单元(PMU)的输电线路故障测距的自适应算法.该算法利用PMU装置获得高压线路两端的电压和电流相量,在线计算线路参数,解决了线路实际参数与电力局所提供参数的不同、线路参数在运行过程中的不确定性等问题.采用前置带通滤波器与全波傅氏算法相结合的滤波算法,提取相当精确的突变量基频分量,用于输电线路故障测距.大量的EMTP仿真计算结果和实际系统参数验证结果表明,该测距算法不受系统的运行方式、故障点过渡电阻、故障类型、故障距离等因素的影响,具有很高的测距精度.     

一种基于PMU的线路自适应故障测距算法

提出一种新的基于相量测量单元(PMU)的输电线路故障测距的自适应算法。该算法利用PMU装置获得高压线路两端的电压和电流相量,在线计算线路参数,解决了线路实际参数与电力局所提供参数的不同、线路参数在运行过程中的不确定性等问题。采用前置带通滤波器与全波傅氏算法相结合的滤波算法,提取相当精确的突变量基频分量,用于输电线路故障测距。大量的EMTP仿真计算结果和实际系统参数验证结果表明,该测距算法不受系统的运行方式、故障点过渡电阻、故障类型、故障距离等因素的影响,具有很高的测距精度。     

基于GPS的输电线路故障测距方法的研究

在比较了各种输电线路故障测距方法的基础上,提出了基于全球定位系统(GPS)的双端同步采样故障测距算法.该方法利用GPS的秒脉冲信号来确保双端同步采样,并利用双端测距提供的硬件设备,采用线路参数在线估计算法,有效消除了由于线路参数不确定对测距精度的影响.介绍了基于GPS的输电线路故障测距系统的结构、工作原理、防干扰措施,以及双端故障定位的计算方法.这种测距算法具有计算简单、稳定性好、且无伪根识别的特点.仿真结果表明,该算法具有可靠性高、测距精度高的特点,完全不受故障类型、过渡电阻和系统参数的影响.     

T接输电线路故障测距的算法

针对当前多分支输电线路故障测距的不足,结合无分支输电线路的故障测距算法,提出T接输电线路的故障分支识别,并采用集中参数线路模型和分布参数线路模型求解故障距离。     

一种考虑线路参数变化的输电线路双端测距算法

在输电线路运仃过程中，其线路参数并非固定不变，而是随环境条件的不同会有一定的变化，这种变化会对故障测距的精度产生很大的影响。本文提出一种基于参数估计和分布参数模型的双端测距算法，该算法仪使用故障前后电压电流的正序分量，将线路正序参数、故障距离和两端非同步误差等量作为未知量，利用故障发生时刻前后输电线路两端的电压电流相量求解非线性方程组来获得这些未知量，能在线估计出线路参数的变化，提高了测距精度。EMTP仿真结果和实际数据的验证均表明，该算法较之不带参数估计的算法测距精度明显提高，尤其在线路参数不准确的情况下，该算法具有很强的参数自适应能力和很高的测距精度。     

精确双端故障测距新算法

提出一种利用线路双端故障数据进行精确故障定位的新算法。新算法利用了故障后线路两端的电压电流相量，考虑了双端采样数据的非同步问题，通过采用分布参数模型，精确考虑了分布电容对测距算法的影响，从而大大提高了测距算法的精确度。     

考虑测距结果特性的T型输电线路非同步故障测距算法

针对现有T型输电线路非同步故障测距算法的缺点,基于分布参数提出了一种三端数据不需要同步的T型线路测距新算法。算法直接利用解析表达式求取3条支路上故障距T接节点的距离,利用测距结果的特性区分故障支路与非故障支路。算法不需要判断故障相别,无测距伪根,对不对称短路和对称短路都适用。理论分析和仿真结果表明算法不受不同步角度、过渡电阻、运行方式等影响,具有较高的测距精度和较快的计算速度。     

基于余弦平顶窗的谐波相量测量

In this paper, a Backstepping Global Integral Terminal Sliding Mode Controller (BGITSMC) with the view to enhancing the dynamic stability of a hybrid AC/DC microgrid has been presented. The proposed approach controls the switching signals of the inverter, interlinking the DC-bus with the AC-bus in an AC/DC microgrid for a seamless interface and regulation of the output power of renewable energy sources (Solar Photovoltaic unit, PMSG-based wind farm), and Battery Energy Storage System. The proposed control approach guarantees the dynamic stability of a hybrid AC/DC microgrid by regulating the associated states of the microgrid system to their intended values. The dynamic stability of the microgrid system with the proposed control law has been proved using the Control Lyapunov Function. A simulation analysis was performed on a test hybrid AC/DC microgrid system to demonstrate the performance of the proposed control strategy in terms of maintaining power balance while the system’s operating point changed. Furthermore, the superiority of the proposed approach has been demonstrated by comparing its performance with the existing Sliding Mode Control (SMC) approach for a hybrid AC/DC microgrid.     

考虑衰减直流分量的动态相量强跟踪测量算法

故障电流信号的频率变化以及包含的衰减直流分量会严重影响基于傅里叶变换的相量测量算法的精度和动态响应速度。文中提出了一种利用强跟踪滤波器滤除衰减直流分量的动态相量测量算法。首先,将衰减直流分量用其二阶泰勒展开多项式来表示,在状态变量中添加衰减直流分量及其一阶导数和二阶导数,建立含有基波角频率、幅值等参数和衰减直流分量参数的故障电流的非线性状态空间模型,减小信号估计的模型误差。其次,为了提高扩展卡尔曼滤波器在系统达到稳定时对系统参数突变的跟踪能力,利用强跟踪滤波器递推估计各状态变量。所提方法能够有效抑制衰减直流分量对相量测量精度的影响,对时变故障电流信号具有良好的动态响应能力。采用所提算法对加噪声的数值信号以及ATP-EMTP故障仿真信号进行相量测量,结果验证了算法的正确性与有效性。     

A Universal Fault Location Technique for N-Terminal $({N}geqq 3)$ Transmission Lines

This paper presents a universal fault location technique for N-terminal transmission lines based on synchronized phasor measurement units. The development of the technique is based on two-terminal fault location technique. The proposed algorithm is different from traditional multiterminal fault location techniques. We apply two-terminal fault location technique to N-terminal transmission lines and propose a novel fault section selector/fault locator. The proposed method has a very good tolerance. The proposed approach provides an analytical solution and its computational burden is very low since it does not require iterative operations. An extensive series of simulations were conducted to verify the accuracy of the proposed algorithm. The average fault location error under various fault conditions is well below 1%.     

基于波形相关分析的双馈风电场送出线时域距离保护

双馈风机故障暂态特性与传统同步发电机不同,其短路电流成分复杂,导致基于工频相量的距离元件动作性能劣化。为了解决工频相量距离保护在双馈风电场送出线中应用时存在的问题,提出了一种基于波形相关分析的时域距离保护方案。分析了波形相似度的原理及时间窗选取的依据,通过仿真验证了所选时间窗的合理性。基于此分析,构造了时域距离保护判据,并在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建模型进行了测试。仿真结果表明,在不同故障类型下,所提出的时域距离保护基本不受双馈风机故障特性的影响,具有较好的动作性能。     

基于静态小波变换的 T 型输电线路行波测距方法

针对现有 T 型输电线路行波测距算法易受行波波速影响的不足,提出一种新的 T 型输电线路行波测距方法.采用 Clarke 变换将相电流转换为独立的模电流,对模电流进行静态小波变换(static wavelet transform,SWT)处理,实现各行波浪涌到达各母线端时刻的标定.首先利用首波头到达三端母线的3个初始时刻定义隶属度,给出利用隶属度实现故障支路判别的判据.运用已有的两端测距公式推导三端测距公式,实现 T 型线路故障点测距.研究了 T 节点附近的3种可能性故障情况,提出三次测距方法,使 T 节点附近故障测距问题得到很好的解决.与现有测距方法相比, SWT 具有时间不变性,故障点的测距过程中充分利用 T 型输电线路的三端测量数据,测距公式中不含波速,因此,所提方法具有测距可靠且精度高的特点. ATP/EMTP 仿真验证表明,所提 T 型输电线路行波测距方法简单可行,且不受过渡电阻、故障类型等因素的影响     

基于同步相量测量单元的串联补偿线路自适应故障定位算法

针对串联补偿线路提出了基于同步相量测量单元的自适应故障定位算法。基于串联补偿线路两侧同步相量,采用最小二乘法在线估计串联补偿线路实时参数。线路故障后,采用分布参数模型,基于故障通路电压、电流相位特性构造故障定位函数,无需串补模型。理论分析及仿真表明,所构造的故障定位函数在定位区间具有单调近似线性变化的特性,采用二分法或弦截求根法即可快速精确求解故障点。基于PSCAD/EMTDC和Matlab的仿真结果表明,故障定位方法实现简单,计算速度快、精度高,对不同的故障类型、过渡电阻和故障位置均有较好的适用性。     

An accurate fault location algorithm for parallel transmission lines using one-terminal data

An accurate fault location algorithm for parallel transmission lines, using fundamental frequency components of post-fault voltage and current measured at one terminal, is described in this paper. Parallel transmission lines can be decoupled into the common component net and differential component net. In differential component net, the current distributing coefficient is a function of fault distance, and the differential component current at the fault point can be expressed in terms of the current at the local terminal. Therefore, for asymmetrical faults, the phase fault current can also be expressed as a function of local terminal current and fault distance. With the fault boundary conditions for a given fault type, the fault location equations can then be derived. Based on distributed parameter line model, the proposed algorithm achieves superior locating accuracy, with mutual coupling between circuits, source impedance and fault resistance having very little influence on the locating accuracy. The performance of new algorithm is verified by computer simulation results for transposed and non-transposed lines.     

适用于保护控制的同步相量测量方法

近年来,电力系统电力电子化特征导致输配电网动态特性耦合紧密,系统性故障频发。同步相量测量单元(PMU)在动态安全控制中作用愈发重要。适用于智能配电网的同步相量测量装置的研究也得到广泛开展。如何在当前复杂电气信号条件下保证相量测量精度的同时,缩短其阶跃条件下的响应时间对保护控制应用至关重要。文中提出一种适用于保护控制的同步相量测量方法。该方法揭示了阶跃信号对相量测量的影响机理,分析了相量模型参数在阶跃信号条件下的行为规律,提出了信号阶跃识别方法。进一步,揭示了阶跃量大小与动态相量模型参数突变量的线性关系,提出了阶跃过程中相量修正方法,减少了相量计算的响应时间。仿真与实际录波数据测试验证了所提方法可有效减少响应时间,为智能配电网保护控制提供快速准确的测量数据。     

A new and accurate fault location algorithm for combined transmission lines using Adaptive Network-Based Fuzzy Inference System

This paper presents a new and accurate algorithm for locating faults in a combined overhead transmission line with underground power cable using Adaptive Network-Based Fuzzy Inference System (ANFIS). The proposed method uses 10 ANFIS networks and consists of 3 stages, including fault type classification, faulty section detection and exact fault location. In the first part, an ANFIS is used to determine the fault type, applying four inputs, i.e., fundamental component of three phase currents and zero sequence current. Another ANFIS network is used to detect the faulty section, whether the fault is on the overhead line or on the underground cable. Other eight ANFIS networks are utilized to pinpoint the faults (two for each fault type). Four inputs, i.e., the dc component of the current, fundamental frequency of the voltage and current and the angle between them, are used to train the neuro-fuzzy inference systems in order to accurately locate the faults on each part of the combined line. The proposed method is evaluated under different fault conditions such as different fault locations, different fault inception angles and different fault resistances. Simulation results confirm that the proposed method can be used as an efficient means for accurate fault location on the combined transmission lines.