不受波速影响的输电线路单端行波故障测距研究

现有输电线路行波故障测距方法,不论单端法还是双端法都会由于故障发生时行波波速的不确定．以及输电线路正常弧垂的影响,从而导致故障测距结果不精确。立足于现有输电线路行波故障测距原理．提出了一种新型的单端行波故障测距方法,通过小波变换得到故障初始行波、故障点反射行波和对端母线反射行波到达母线的时间．在此基础上求解3个距离与时间的方程,得到不受波速影响的故障测距结果。理论上该方法不受行波波速和线路弧垂的影响．仿真分析也证明了其正确性．     

考虑强非线性和波速变化特性的特高压直流输电线路故障测距方法

特高压直流输电系统具有强非线性。采用小波变换方法的传统直流输电线路行波测距原理在实际工程中存在适应性问题。现阶段行波测距技术存在行波到达时刻与行波波速难以有机统一的问题。针对此问题,提出一种考虑强非线性系统和波速变化特性的特高压直流输电直流线路故障测距方法。从测距方法的适应性角度出发,提出非常适合暂态信息处理的改进的希尔伯特-黄算法,利用该算法可准确标定故障初始行波波头。从测距精度角度出发,分析故障行波波速变化特性,发现线路参数的频变特性和行波波头的衰减造成行波波速与故障距离呈非线性关系。据此提出神经网络算法,利用该算法将不必计算行波波速便能实现故障测距。大量仿真结果表明,该测距方法在不同故障距离和不同过渡电阻下的测距精度较高,鲁棒性较好。     

基于HHT一化迭代的输电线路故障测距研究

针对目前行波测距法中波速测定精度差的不足和波头检测算法存在的缺陷,通过分析行波波速随频率的变化规律,推导出波速稳定时的频率区间范围,从而消除波速对测距结果的影响;在研究高压直流输电线路故障行波到达时刻与行波特定瞬时振幅关系的基础上,分析瞬时振幅影响行波测距的机理,提出一种基于瞬时振幅的输电线路故障测距方法,利用希尔伯特黄变换(HHT)一化迭代的方法形成高频电流故障信号的一化时幅图,依据一化时幅图确定波头时刻与该时刻特定的瞬时振幅,形成高压直流输电线路故障测距算法。MATLAB/Simulink仿真结果表明,该方法的相对误差在0.3%以内,且该方法与HHT变换的定位方法相比,具有更高定位精度,基本不受故障距离、过渡电阻的影响。     

考虑波速及弧垂效应的特高压直流线路测距方法

行波波速的主观选择以及显著的弧垂效应是影响特高压直流输电线路测距精度的主要因素。为此,提出一种不受波速及弧垂效应影响的三端行波测距新原理。该方法首先在线路中点增加一套以Rogowski线圈为核心的行波检测单元;然后由三端处的故障信息及弧垂系数列出相应方程组,得到新原理的测距公式;最后由小波模极大值算法标定出三端处电压初始行波波头的到达时刻,代入测距公式,计算出故障距离。通过大量仿真结果表明,三端行波测距算法不受故障类型的影响,对三端时钟对时误差影响鲁棒性强,测距精度高。     

基于波速修正的多回输电线路行波测距算法

行波传输速度是影响行波测距精度的关键因素之一,输电线路上暂态行波速度的难以确定严重制约了行波测距精度。对此,文中从优化行波传输速度着手,提出一种多回输电线路行波故障精确测距方法。首先基于波速误差对输电线路行波测距精度的影响,分析了现存行波波速确定方法的优劣。进一步,基于同杆多回输电线路共用输电走廊的结构特点,在非故障线路上实时在线测量出行波速度,并将其应用于故障线路的精确行波测距计算中。理论分析和仿真数据均表明:此方法不受线路参数的影响,能有效克服环境因素给沿线波速带来的误差。使测距波速更加贴近于行波传输的实际速度。可在一定程度上提高行波测距精度。     

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。     

基于零模行波波速量化的高压输电线路双端故障定位方法

结合行波零模分量传播的依频特性和衰减特性,提出基于零模行波波速量化的高压输电线路双端故障定位方法。利用最小二乘法拟合零模行波波速与故障零模行波到达首末端的传输时间差之间的关系。基于故障发生后实际测量行波信号的传输时间差,获取对应首末端的零模行波实际波速代入改进的双端行波测距方程实现故障定位。在PSCAD/EMTDC中搭建500 kV高压输电线路依频特性模型对所提方法进行仿真验证,结果表明该方法基本不受故障位置和故障电阻的影响,具有较高的故障定位精度。     

一种不受波速影响的T型输电线路故障定位方法

为了解决行波波速的不确定性对故障定位影响的问题,针对T型输电线路,提出一种不受波速影响的故障定位方法。该方法主要包含两个部分:故障支路判断矩阵的建立和故障点的精确定位。首先,根据故障初始行波到达时刻建立一种新的故障支路判断矩阵,利用该矩阵的元素特征实现故障支路的判断,同时该矩阵不包含行波波速的任何信息;其次,在双端行波故障定位原理的基础上推导出一种与波速无关的故障点定位方法。理论推导表明,该方法两部分均不受行波波速的影响。仿真结果表明,所提方法能够准确检测到故障初始行波到达测量点的时刻,进而确定故障支路,并精确定位故障点。该方法消除了行波波速对故障定位的影响,同时,定位精度不受故障类型和过渡电阻的影响。     

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     

基于三端行波测量数据的输电线路故障测距新方法

行波波速的不确定性往往给行波故障测距带来较大误差.目前消除波速影响的单、双端行波故障测距方法中,常存在折反射后的行波衰减至不可测量的问题,此情况下该方法将失效或存在很大误差.在行波故障测距原理基础上,提出了一种新型的不受波速影响的输电线路三端故障测距方法,检测故障行波渡头到达故障线路本端、对端以及相邻线路对端共3个母线测量点的时刻,由这3个时间参数得到的故障距离表达式中消除了波速的影响和线路弧垂造成的误差.仿真结果表明,该方法定位精度高且简单、可靠.     

基于小波变换技术的输电线路单端行波故障测距

提出了利用小波变换的单端行波测距新方法，可有效提取输电线路故障行波特征并消除行波色散对定位精度的影响，同时解决了如何定义行波到达时间和选取行波传播速度的问题。大量测距结果证实，采用小波变换技术的单端行波测距法的测距结果在可靠性和测距精度上都有很大提高，在单端行波测距法能够使用的条件下，测距精度能够满足现场对精确故障定位的要求。     

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。     

基于VMD-Hilbert变换的故障行波定位研究

针对现有行波检测方法中小波变换和希尔伯特黄变换的不足,提出一种基于VMD-Hilbert变换的故障行波检测方法。通过对行波传感器采集到的故障行波信号进行VMD分解,利用Hilbert变换提取模态分量的特征量来标定初始波头的到达时间。针对行波定位精度受波速不确定性影响的问题,基于故障初始行波零模分量和线模分量波头的到达时刻,提出一种与波速无关的双端定位算法。ATP/EMTP仿真结果表明,VMD-Hilbert行波检测方法能有效标定行波波头时间,定位算法无需知道故障发生时刻和故障反射行波波头的到达时刻,进一步提高了故障定位的精度。     

融合行波时频信息的HVDC线路雷击点与短路故障点不一致时的定位方法

雷电流在输电线路传播时,可能导致线路的绝缘薄弱环节被击穿,发生短路故障,此时现有时域行波测距算法只能获取雷击点位置而无法获取精确的故障距离。因此,针对高压直流输电线路雷击点与短路故障点不一致的情况,提出一种综合利用输电线路两端电流行波的时域信息和频域信息的故障定位方法。该方法首先根据线路两端故障电流行波的时域信息判断雷击点位置,然后利用雷击点与短路故障点存在的位置关系判断输电线路短路故障点位置区段,最后根据线路双端或单端的故障电流行波固有频率计算短路故障点距离。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,该方法在高压直流输电线路雷击点与短路故障点不一致情况下对短路故障点定位精度高,且不受雷击点与短路故障点位置、过渡电阻及噪声干扰的影响,具有良好的适用性和实用价值。     

基于VMD与广义S变换的HVDC线路故障定位

针对高压直流输电线路故障定位中存在的输电线路长、故障概率大、测距精度不高以及故障波形含有噪声等问题,提出了VMD分解与广义S变换结合的高压直流输电线路故障测距算法。首先通过变分模态分解(Variational Model Decomposition,VMD)对含噪声的行波信号进行VMD分解,滤去噪声并获得最优模态分量。然后采用广义S变换(Generalized S-transform,GST)计算最优模态分量,生成高时间分辨率S矩阵。并选取S矩阵中的高频分量,识别该频率分量的波形突变点,从而获取故障初始行波到达时刻。最后通过测距公式获得故障距离。PSCAD/EMTDC仿真表明,所提方法受过渡电阻影响很小,不同故障距离的测距精度很高。经过现场故障行波数据的验证,可以实现在线路范围内快速准确的故障定位。     

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。     

线缆混合输电线路故障组合行波测距方法及影响因素研究

电缆-架空线混合输电线路的故障暂态行波具有复杂多变的传播特性。通过理论分析和仿真验证,深入研究电缆-架空线混合线路故障暂态行波的产生机理及传播特性。并基于此阐明混合线路的单双端组合行波测距原理,详细探究了过渡电阻、故障初始相角、故障类型、故障距离对混合输电线路故障电压行波、电流行波的传播特性及组合行波测距精度的影响。同时计算分析了电缆金属屏蔽层单端接地线上的故障电流随故障距离的变化关系。过渡电阻、故障初始相角、故障类型对220 kV电缆-架空线混合线路的故障电压行波、电流行波幅值有显著影响,但对行波的第一个波头到达线路两端所需时间无影响。不同故障位置下,混合线路故障行波的幅值及第一个波头到达两端所需时间不同。电缆金属屏蔽层采用单端接地方式时,电流行波幅值随电缆故障距离增大呈非线性单调递减的特性。