电缆-架空线混合线路故障行波测距新方法

电缆-架空线混合线路的故障测距存在2个难点:电缆依频特性突出.波头不易准确捕提;线-缆接头处波阻抗不连续,行波发生反射,增加了故障点反射波识别的难度.分析了电缆-架空线混合线路不同区段故障时,连接点处的负序电流分布特征,提出了一种电缆-架空线混合线路的故障测距新方法.对确定的电缆-架空线混合线路,于故障附加负序网络利用线路两端电气量推导线缆接头处的分布电流,藉此判断故障区段;此后,根据确定的线-缆长度所对应的行波折反射规律,剔除线缆接头处的反射波干扰:根据电流线模分量与零模分量模极大值的极性规律确定故障点反射波,实现电缆-架空线混合线路的单端故障测距.同时,揭示了线路发生单相接地故障的模量耦合现象与规律.大量电磁暂态仿真表明,不对称接地故障存在线模与零模耦合,该电缆一架空线混合线路的故障测距方法有效.     

基于单端电压行波传输规律的柔直架空线路金属性接地故障测距方法

为准确定位双极运行方式下高压柔性直流输电系统单极接地故障,提出一种基于正反向电压行波关系的单极接地故障测距原理及算法.研究了双极运行方式下发生单极接地故障时的边界条件以及故障后正向电压行波和反向电压行波的差模分量和地模分量之间的关系,在此基础上,提出了基于正反向电压行波关系的单极接地故障测距原理,并分析了过渡电阻对该故障测距原理的影响.仿真验证了所提故障测距原理的有效性和可靠性.     

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。     

基于集成神经网络的特高压直流输电线路初始电压行波小波变换模极大值比单端测距方法

针对现有故障测距方法存在对高阻故障不灵敏、二次行波波头难以捕捉的问题,提出一种基于集成神经网络的特高压直流输电线路初始电压行波小波变换模极大值比的单端测距方法。首先,推导出故障距离与初始电压行波的线模量和地模量的小波变换模极大值比之间的近似公式,公式表明两者之间具有非线性关系,且此关系与过渡电阻无关。然后,利用AdaBoost-Elman集成神经网络拟合两者之间的非线性关系,提取不同小波尺度下初始电压行波各模量分量的小波变换模极大值比作为集成神经网络输入量,将故障距离作为输出量,构建集成神经网络故障测距模型。将各小波尺度下的初始电压行波各模量分量的小波变换模极大值比输入训练完成的集成神经网络模型即可达到故障测距的目的。仿真结果表明,所提方法测距精度高,且不受过渡电阻影响。     

基于 GST-TT 变换的单端故障行波测距方法

针对行波法测距波头时刻标定精度不足和波速不稳定的问题,提出一种基于GST-TT变换的单端故障行波测距方法。首先将采样的电压行波信号做解耦处理,提取线模电压信号,然后将线模电压信号进行广义S变换,提取适当高频频带作为故障特征频带,运用TT变换对角线位置元素聚高频、抑制低频的特性,在故障特征频带内对波头到达测量端时刻进行精确标定,根据不依赖具体行波波速的故障测距计算方法得出故障距离。该方法可以提高波头时刻的标定精度,降低波速不稳定对故障测距的影响。通过PSCAD仿真验证,根据结果可知,该方法测距精度较高,在无噪声干扰情况下,平均相对误差为0.25%;同时也可知晓该方法具有较强的耐受过渡电阻能力和抗噪能力。     

基于小波变换模极大值的输电线路单端故障定位

基于故障行波的输电线路单端故障定位利用故障点的反射行波与入射行波到达母线的时间差计算故障距离,但如何区分来自故障点和对端母线的反射行波仍是一个难题。在分析故障点和母线的反射特性的基础上,利用电流行波线模分量小波变换的最初2个模极大值之问的相对极性区分来自故障点和对端母线的反射行波．并提出了一种改进的基于小波变换模极大值的输电线路单端故障快速定位方法,能够不受故障类型、故障电阻及耦合线路的影响。理论分析和仿真结果表明,该方法切实可行。     

基于小波变换的双端行波测距新方法

提出一种不受行波波速和线路长度变化影响的双端测距新方法。通过对电压、电流突变量进行相模变换,采用二进小波变换求出模极大值;利用两侧的模极大值对应点确定行波到达母线的时刻,并且采用极性对照法很好地解决了故障点和相邻母线反射波的识别问题,用初始行波与故障点反射行波到达两端母线的时间之比计算故障距离与线路全长之比;最后采用杆塔定位的方法确定故障点位置。仿真结果证明,此方法有效且具有很高的精度。     

利用故障特征频带和TT变换的电缆单端行波测距

与架空线路相比,电缆线路行波色散更为严重,其行波波速度的确定及故障行波波头到达时刻的精确标定更为关键。将单端行波暂态信号进行小波分解并重构为多个频带的时域信号,采用相关分析计算每一个频带下2个波头的相关系数,选择相关系数最大的频带为特征频带,并利用特征频带的中心频率计算电缆行波波速。在特征频带内利用时域变换的TT算法,对行波波头到达量测端的时刻进行精确标定。由此构建了基于故障特征频带和TT变换的电缆线路单端行波测距方法。大量高压电缆故障测距的电磁暂态仿真结果表明,该方法有效,测距精度高。     

CSC-HVDC输电线路单端行波自动故障定位方法

传统行波故障定位方法有行波波头难以识别,无法实现自动化的固有缺点,为此,基于直流线路发生故障时,线路两侧的直流滤波器和平波电抗器组成的物理边界会对电压行波中的高频信号产生全反射,而且高频电压行波在故障点折射强于反射的特点,采用线路的分布参数模型,提出了一种高压直流输电线路单端行波自动故障定位方法。该方法用线路高频电压分量和高频电流分量计算沿线电压分布,识别出前行波和反行波的最强叠加点即可实现故障定位。此方法避免了传统行波测距中需要人工识别行波波头的缺点,所需数据窗短,测距特征明显易于实现自动化,仿真验证表明该方法定位精度高,1 000 km线路最大测距误差仅为800 m,且不受过渡电阻的影响。     

行波法与阻抗法结合的综合单端故障测距新方法

提出了一种基于小波变换模极大值的行波法与阻抗法相结合的单端故障测距方法。首先用行波法进行单端故障测距,利用故障点的反射行波与入射行波到达测量端的时间差计算故障距离。行波法不用区分故障点的反射波和对端母线的反射波以及相邻线路的折射波,故得到多个测距结果,再用单端阻抗法对行波法测距结果进行筛选,选择最接近的一个结果作为最终测距结果。仿真计算表明,所述测距方法不受故障类型、系统运行方式等因素影响,鲁棒性较强。     

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。     

35 kV电力电缆在线故障测距仿真研究

以35 kV交联聚乙烯绝缘电力电缆为原型,用电磁暂态仿真工具PSCAD/EMTDC建立了35 kV电力电缆系统模型,对不同中性点接地方式下的故障电流波形特征进行仿真,结果表明中性点非有效接地电缆系统也能产生有效的故障行波。文章分析了影响电力电缆在线故障测距精度的因素,采用小波变换局部模极大值法来检测故障行波的突变点,用建立的电缆系统模型进行了多种故障条件的仿真和在线测距计算,验证了行波法在线故障测距的可行性,并对双端和单端故障测距算法的具体应用提出了建议。     

基于零模线模时差的配电网双端行波故障测距

快速、可靠定位配电网单相接地故障是提高配电网供电可靠性的重要技术手段。现有单相接地故障定位技术实用效果较差,过电压时间较长导致电缆相继燃烧的情形屡见不鲜。文中首先分析行波测距技术在配电网单相接地故障定位中的适用性;然后,利用模量分析法分析配电线路单相接地故障时暂态零模和线模行波的故障特征,提出基于零模线模时差的双端行波测距算法;最后,基于配电网仿真模型,对比分析所提算法与现有算法的单相接地故障定位精度,验证所提算法的有效性和优越性。仿真结果表明,所提算法不受过渡电阻影响、无需对时同步且不受行波波头折反射影响,具有较好的工程应用前景。     

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。     

基于行波固有频率和VMD的T型输电线路故障定位

基于行波固有频率的输电线路故障定位不受波头检测和同步时钟的限制,具有较大的优势。线路发生故障时,故障行波在故障点以及母线端发生折反射,形成混叠的频率谱,使得固有频率主成分提取存在困难。基于此,提出一种基于行波固有频率和变分模态分解(VMD)的T型输电线路故障定位方法。首先应用VMD算法将故障行波分解为多个模态,便于固有频率主成分的提取;然后通过比较对应支路上检测到的故障点与T节点故障时固有频率的大小关系,确定故障区间;最后根据相应支路的边界条件计算出故障距离。该方法能够很好地克服频谱混叠的影响,并能准确快速的判定出故障区间。EMTDC仿真结果表明,该方法适应性强,定位精度高。     

基于母线扰动信号的配电网混合线路行波故障测距技术

中压配电网母线处施加扰动信号与故障指示器相配合实现故障区段定位的技术,得到越来越多的广泛应用。母线处扰动信号源能够产生行波信号,这为故障测距提供了可能。文中提出了一种基于母线扰动信号的单端故障行波测距技术。在发生永久性单相接地故障后,将非故障相母线经电阻接地,依据行波传输原理选取某个有效的线模分量,通过测量该线模分量反射行波到达时刻与扰动信号产生时刻的时间差计算故障距离。分析研究了多分支架空线—电缆混合线路的故障测距解决方案,并应用最小二乘估计对多次测距的结果进行有效融合,得到更为准确的测距结果。仿真与现场试验结果证实了测距技术的准确性。     

基于HHT小电流接地电力电缆在线故障测距方法

使用电力电缆进行电力传输已经逐渐被推广,在小电流接地系统发生单相接地故障时,系统可以带故障运行1~2小时,在此期间,需要检测出故障的位置。文章提出一种基于HHT小电流接地系统电力电缆单端在线故障测距的方法,在电缆参数未知的情况下,采用合闸的方法在线测量行波波速,单相接地故障发生后,利用HHT寻找行波瞬时频率突变的时刻,并运用单端测距法实现电力电缆故障测距。最后,对算例进行数值仿真,仿真结果验证了该方法的可行性和实用性。     

消弧线圈并联小电阻接地方式下的行波故障测距

中国10～35 kV中性点经消弧线圈接地的中压配电网越来越多地采用消弧线圈与小电阻并联的方案。在发生永久性单相接地故障后投入并联小电阻,使故障电流增大,让保护装置可靠动作并断开故障线路。因此,在其基础上进行单相接地故障的测距技术研究极具发展前景和必要性。并联小电阻后将产生电流行波并在到达故障点后反射,反射电流行波幅值较大、特征明显。文中提出了利用投入并联小电阻产生的电流行波来进行故障测距的方法。深入分析了电流行波在线路上的传输特性,以及利用电流行波零模分量和线模分量进行故障测距的单端测距策略。针对配电网的特点,研究了架空线、电缆混合线路的解决方案以及利用多个检测装置信息的综合测距技术。最后,ATP/EMTP软件的仿真结果证明了所提出的故障测距方法的准确性和实用性。