配电线路行波故障测距初探

探索综合利用故障初始电流、电压行波线模分量实现配电线路双端故障测距的新方法。根据不同配电线路的结构特点,分别提出了“电流-电压”、“电压-电压”和“电流-电流”3种双端行波测距模式。简要分析了小电流接地故障及相间短路故障的行波特征,阐述了故障行波信号的获取、故障过渡电阻、配电网混合线路、多分支线路以及行波波头的准确标定等影响故障测距的关键技术问题。提出利用线路末端配电变压器传变电压行波,解决配电线路末端行波信号不易获取的问题。最后通过现场试验初步验证了该方法的可行性。     

基于变压器外壳接地线的输电网故障行波信号提取新方法

输电线路发生故障时,暂态信号会沿线路传入到变压器中,提出一种通过在变压器绕组波过程中产生的电磁辐射对外壳的作用,从而获取架空线路故障对暂态行波信号的新方法.以单相绕组变压器数学模型为基础,用单相变压器表征三相变压器的某相,导出三相之间在冲击过电压下的数学模型,并以实际的变压器参数模型对其行波传变特性和变压器地线提取的暂态电流进行仿真分析,结果表明能够有效传变行波波头信号,满足行波故障测距要求.     

利用电磁式电压互感器实现小电流接地系统行波故障定位和选相

提出利用电磁式电压互感器传变暂态行波信号,实现小电流接地系统各种故障类型快速识别和故障准确定位。建立了电磁式电压互感器行波传变特性分析模型,并以实际的电压互感器参数为例对其行波传变特性进行了研究,研究结果表明,电磁式电压互感器能够有效传变行波波头,满足行波故障测距要求。分析了三相电磁式电压互感器的行波传变特征及规律,分析发现,单相接地故障和各种短路故障暂态行波信号都以一定的规律有效传变到电磁式电压互感器二次侧,在此基础上,提出利用二次侧的暂态行波信号实现线路故障快速定位以及各种故障类型快速识别的原理与方法。现场试验结果证明了所述方法的正确性。     

考虑配电变压器杂散电容效应的１０kV电缆线路分布式测距方法

现有１０kV 电缆线路故障测距方法主要利用配网自动化系统、故障指示器以及离线式行波测距与定位设备实现最终的故障定位,耗时耗力,延缓了故障查找与修复时间,而且电缆线路末端行波测距装置一般仅检测电压行波信号,无法获取线路末端电流行波信号,导致在某些故障情况下无法可靠测距.分析了典型１０kV 电缆网络接地故障时的电压与电流行波特征及其在线路中 (特别是环网柜、线路末端处)的折反射规律,提出了一种考虑配电变压器杂散电容效应的分布式测距方法.由于配电变压器存在相间杂散电容,高频行波在短时间内等效为短路状态,因此在线路末端也可以检测到电流行波信号.与传统的配电线路测距方法相比,该方法可以实现在配电母线和分支线路末端的任一位置检测到电压、电流行波信号,提高了测距的可靠性。     

配电变压器低压侧脉冲注入故障测距方法

针对现有主动式行波定位方法对于配电网末端故障难以定位且存在安全隐患等方面的不足,该文提出一种从配电变压器低压侧注入脉冲来实现故障测距的方法。首先,基于实际测量的2种配电变压器模型参数,提出脉冲注入策略。对比测试不同形状、脉宽、注入方式及变压器类型对高压侧所得信号的影响,选用干式变压器单相注入三角脉冲来进行故障测距。然后,对脉冲信号在不同状况下的注入点响应信号进行比较,使用变分模态分解(variationalmode decomposition,VMD)-Teager能量算子(Teager energy operator,TEO)方法分离出突变点时刻,从而计算出故障距离。搭建基于PSCAD的低压侧脉冲注入故障测距模型和长度为935m的脉冲注入测距平台,两者所得测距误差小于50m,表明在一定接地电阻故障下所提方法能实现配电网故障测距,有助于提高主动式行波定位方法的适用性。     

配电混合线路双端行波故障测距技术

该文提出利用线路故障产生的暂态行波实现配电架空线、电缆混合线路单相接地及相间短路故障测距,分析了故障初始行波模分量的暂态特征。研究发现,尽管中性点非有效接地系统单相接地故障后线路稳态线电压保持不变,但其故障暂态过程仍产生行波线模分量,这样单相接地及相间短路故障均可利用参数比较稳定的行波线模分量作为测量信号。分析表明行波在配电混合线路传播过程中发生复杂的折、反射,应该利用双端行波测距法测量故障距离。针对架空线和电缆波速度不一致的问题,给出了基于时间中点的故障点搜索算法。分析了电压、电流行波在线路末端的反射规律,为选择合适的行波测量信号提供了理论基础。现场试验表明文中所述方法可行有效。     

电磁式电压互感器暂态仿真及行波传变特性分析

传统上认为电磁式电压互感器(potential transformer， PT)不能有效传变高频行波信号，因此铁路自闭贯通线在利用既有设备进行双端电压行波测距时还需进行系统的研究。文章基于PSCAD/EMTDC建立了JDZ10-10型PT等效模型，并植入自闭贯通线路中进行系统的仿真研究，利用小波模极大值法检测线路故障时电压互感器一次侧和二次侧的电压行波波头。仿真研究发现，自闭贯通线上常用的JDZ10-10型PT在0~125 kHz的低频段有较好的传变特性，能准确、无时延地传变行波波头信号和极性；但故障后1~2 ms二次侧存在一个振荡过程，因此1个一次侧波头传变到二次侧会产生多个波头。在准确识别二次侧行波第1个波头的情况下，可利用电压行波进行自闭贯通线路故障测距。该结果证明电压行波测距原理在铁路自闭贯通线路中具有适应性。     

D型行波测距原理在辐射状配电线路中的应用

为了将应用于输电线路中的D型行波测距原理应用于辐射状结构的配电线路,通过对配电线路的行波模量特性进行分析,表明该型行波测距原理在理论上适合于配电线路。根据配电线路的暂态行波特性及其线路拓扑结构特征,提出利用非故障线路上的行波信号来代替故障线路的行波信号作为测量信号进行故障测距,并结合选线技术,构建主、辅测距系统,以降低传统双端行波测距配置在辐射状配电线路上应用所带来的投资及维护成本。仿真结果表明该方法具有较高的可行性,有一定的工程实践意义。     

基于行波法的民用电力线路故障测距技术

民用电力系统具有分支线路多、折反射复杂、反射行波信号较弱、故障行波信号难以捕捉和识别的特点,为了实现对民用电力线路的故障定位,本文提出了一种利用分支线路检测装置+主机接收装置+低压脉冲发生器的故障定位方法,分支线路检测装置可以检测各分支线路的状况并在故障发生时将故障信息发送给主机接收装置,主机接收装置可以在电脑界面上显示相应的故障信息和位置,低压脉冲发生器用于离线测量、提高测距精度,该套装置配合通用行波测距装置可以实现对民用电力线路故障的准确定位。     

基于负荷监测系统的配电网故障测寻方法

根据负荷监测系统实时采集的配电网杆上变压器(简称杆变)低压侧三相电压数值变化情况,对配电网中的故障部分进行分析定位。在发生单相断线故障时,通过对比分析配电馈线部分位置上的配电变压器低压侧三相电压数值判定单相断线发生的地点,进一步结合配电变压器绕组接线模式确定断线线路的相位信息。对于杆变内部故障引起的馈线开关跳闸、重合成功,通过该杆变的低压侧电压数值的有无判定故障原因和故障地点。对发生在松江电网实际故障的处理过程可以看出所提出方法在配电网故障处理中的正确性和有效性。     

Fault Location in Neutral Non-effectively Grounded Distribution Systems Using Phase Current and Line-to-line Voltage

Abstract—A scheme of single-line-to-ground fault location in neutral non-effectively grounded distribution systems is proposed in this article. The characteristics of phase current traveling waves and line-to-line voltage traveling waves are analyzed. The wavelet transform technique is used to extract the information of the arrival times, polarities, and amplitudes of the recorded traveling waves. The fault location scheme can simultaneously realize faulty feeder identification, fault section location, and fault position location even if only two-phase current transformers are installed in the Phases A and C and feeder terminal units only to provide line-to-line voltage information. The effectiveness and practicability of the proposed scheme have been verified by PSCAD/EMTDC simulation results.     

10 kV大容量配电变压器差动保护配置应用研究

差动保护常作为变电站中大型变压器的主保护,在10 kV配电变压器上应用案例较少。介绍了一起10 kV配电室中2 500 kVA大容量配电变压器的接地故障起火案例,分析了故障原因。利用仿真软件,对可能出现的低压侧短路故障进行仿真,探讨了不同情况下的中低压保护动作情况。结合故障分析,对该案例中10 kV配电变压器差动保护配置的必要性进行研究,结果显示配变差动保护可有效解决中低压保护整定配合定值与时延级差难以配合的问题,可灵敏监测低压侧接地故障下的保护“盲区”数据。针对性地设计了中低压二次系统改造方案,以差动保护配置为核心,完成智能综合监控系统建设。应用效果显示差动保护满足10 kV大容量配变极高的供电可靠性要求。     

基于台区变压器二次侧电压变化的配电网故障区段定位

随着配电网精品台区的建设,越来越多的监测装置向台区低压侧延伸,为配电网的故障定位提供了新的思路。提出了一种基于台区变压器二次侧电压变化的配电网故障区段定位方法。分析了配电网发生故障后的台区变压器侧的电压变化规律,利用故障路径与非故障路径下监测点三相电压幅值变化差异辨识故障区段。通过采用改进的最近邻聚类法,在电压监测集合中辨识出距离故障不同位置的监测点集,能够对监测信息进行快速的分区。该方法不需要10 kV线路的监测数据,仅需要配电台区10 kV/0.4 kV变压器低压侧电压幅值变化信息,监测采集装置安装维护方便。通过大量仿真表明,该方法能够适应不同中性点的接地方式、故障类型和过渡电阻,具有较强的适用性。     

基于小波包能量谱的电网故障行波定位方法

为减少电网故障行波传播色散特性对行波波头检测和波速测量的影响,提高电网故障行波定位的准确度,提出了基于小波包能量谱的电网故障行波定位方法。该法结合小波包技术与傅立叶变换的谱分析,对行波信号进行分析,提取能量相对集中的故障频带信号进行故障行波定位计算;行波到达时间由该频带相应尺度下的小波包能量时谱提取的行波特征点位置计算;该频带行波传播速度由输电线路两端对外部扰动的实测行波数据计算。大量的电网故障行波定位ATP仿真分析结果和现场实验测试分析表明,该电网故障行波定位方法能有效提取电网行波特征信号,减少行波传播色散特性和线路长度变化的影响,定位误差<200m。     

电容式电压互感器的高频暂态特性仿真分析

传统概念认为电容式电压互感器(CVT)的高频传变性能差,不能满足暂态行波信号的传变要求.本文通过借鉴变压器的波过程理论,构建CVT的仿真模型,并对CVT的高频暂态特性进行仿真分析.结果表明CVT能够有效传变高频暂态信号的波头部分,其二次侧信号可用于行波定位.     

行波小波分析法对单相接地故障选线方法的研究

论述了配电网中单相接地短路故障行波的特性,运用小波变换分析中性点非直接接地配电网中单相接地故障行波信号。导出了一种利用暂态行波0模量的小波系数的极大值极性识别故障线路的故障选线新方法。并证明了在故障初始行波过程中,故障点间歇电弧及过渡电阻对本方法的影响十分微弱。通过大量仿真试验,证明本方法的正确性、有效性和通用性。