基于护层电流构建新型判据的高压输电电缆在线监测

为及时发现高压电缆交叉互联接地系统中的故障问题,基于电缆金属护层首末两端的接地电流,构造了一种新型判据来实现电缆故障的分类与定位。该方法通过测量电缆交叉互联主段首末两端直接接地箱中金属护层接地电流的幅值与相位,并以同一金属护层回路首末两端接地电流幅值与相位的比值、以不同金属护层回路首末两端接地电流相位差的绝对值构造新的特征量,根据多维特征融合建立故障判据对应的特征量矩阵,以此进行故障诊断。分析了电缆中间接头开路、交叉互联接地箱进水和中间接头短路等常见的电缆故障,并通过仿真验证了新型故障判据的可行性,为高压电缆线路故障的在线监测提供了新的方法。     

基于线芯-护层过渡电阻无功特性的交叉互联电缆故障测距

高压电缆常见的接地方式是交叉互联接地,而交叉互联接地电缆故障时的测距相比单端接地或两端直接接地的电缆情况更为复杂,为此提出了基于线芯-护层过渡电阻无功特性的交叉互联电缆故障测距方法。首先,采集护层故障前后环流,构建不同电缆区段特征电流,判断故障发生区段;其次,考虑电缆金属护层对线芯的耦合作用和线路电容影响,建立交叉互联电缆的故障稳态等效阻抗模型,利用电缆首末两端线芯和护层的电压、电流推算电缆故障发生时不同区段沿线电压、电流,并基于同一位置电压相量对电缆参数进行修正;然后,利用故障点过渡电阻消耗无功功率为零的功率特性建立以故障距离为未知数的测距方程,采用二分法或弦截法等方法迭代计算求解得到故障点;最后,基于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了电缆故障模型,分析了故障距离、故障类型、过渡电阻、故障初相角等因素对故障测距方法的影响。结果表明,该方法的测距误差为0.4%左右,具有较高的准确性和有效性,对交叉互联接地电缆进行故障测距有一定的参考意义。     

基于轨迹去伪的输电线路故障定位方法

输电线路故障定位在故障隔离中起着至关重要的作用,针对单端行波法在输电线路故障定位应用中的不足,提出了一种基于轨迹去伪的输电线路故障定位方法。该方法先采用单端行波法记录故障点反射波和干扰反射波进而获得真、伪故障点,再根据线路两端的电压差和上游端电流构建的电压差-电流(Δv-i)椭圆轨迹图得到估计故障位置,进一步比较估计位置与真、伪故障点的距离,将与估计故障距离最近的故障点作为准确的故障位置。所提方法是对单端行波法的改进,不需要增加额外的检测设备,仅利用输电线路两端原有的计量或保护装置即可监测线路两端电压和电流。在输电线路三相接地、单相接地、两相接地等不同故障类型条件下对所提方法进行测试,运行结果表明所提方法在输电线路发生不同故障时均能准确定位故障位置。     

基于阻抗法的电力电缆高阻故障定位理论及试验

电力电缆的高阻故障的准确定位是一个比较困难的课题。本提出了基于阻抗法的变频电力电缆故障定位方法。该方法采胜频率比工频高的正弦电源,仅仅采集故障状态下故障相电缆单端的电压、电流信号。其原理是：电弧是电阻性的,因此流过故障点的电流和故障点两端的电压是同相位的,采集到线路首端的电流和故障点两端的电压是同相位的,采集到线路首端的电压与电流后,基于分布参数线路理论就可以求出沿线路各点的电压与电流,在故障点处电压与电流是同相位的。本正是利用这一点推导出故障定位方程。经过数字仿真试验和低压模拟实验证明,该方法是可行的,具有较高的定位精度。     

基于双层阻抗模型的三相单芯电缆自恢复故障定位

地下电缆的失效过程伴随着周期性发生的自恢复故障。快速准确地定位这类故障能够在电缆发生永久性击穿之前发现电缆潜在故障位置,为电缆的运维检修提供依据。计及电缆金属护层的影响,提出一种基于双层阻抗模型的三相单芯电缆自恢复故障定位方法。推导了双层阻抗模型下,三相单芯电缆导芯-护套自恢复接地故障和导芯-护套自恢复短路故障下的故障回路方程。利用电缆首端监测的电流电压波形,在较短故障时间下得到故障位置信息,最后通过最小二乘回归法实现了三相单芯电缆自恢复故障定位。大量仿真表明,计及电缆护套行为的故障定位算法能够准确识别电缆自恢复故障位置。该算法相对于只考虑导芯阻抗的算法更符合电缆实际模型,能够反映三相单芯金属护层的电气行为。     

考虑金属护层耦合的高压电缆单相接地故障定位方法

针对电缆导芯和金属护层之间存在电磁耦合影响故障定位准确精度的问题,提出一种考虑金属护层耦合的高压电缆故障定位方法。该方法通过双τ分布参数模型建立电缆导芯和金属护层耦合关系,利用首末端的电气量,进而确定电缆导芯分布电压的表达式。然后以首末端分别计算的故障点导芯电压瞬时值差值来构造定位判据,同时对不良数据进行有效剔除,采用混沌粒子群搜索法求解故障精确位置。利用PSCAD/EMTDC仿真模型所得数据进行计算,结果表明在不同故障距离、故障电阻下所提故障定位算法都具有较高的精度。     

一种高压电缆-架空线混合线路智能重合闸方案

提出了一种基于双端故障信息的高压混合线路智能重合闸方案,利用输电线路首末端电压、电流工频量分段递推,通过搜索两端线路沿线电压曲线交点来确定故障点位置,进而确定重合闸动作逻辑;讨论了架空线和电缆接头处发生故障的处理方法,提出了伪根问题的解决方案.仿真结果表明该方案精度高,不要求线路两端数据同步,不受故障点过渡电阻、伪根、混合线路多分段的影响,重合闸动作正确.     

一种实用的配电网短路故障定位方法

结合我国配电网的实际情况,提出一种能够确定配电网故障点确切位置的实用算法,该算法通过提取故障后负荷电流及电压的正序、负序和零序分量,并考虑故障前后线路电流的变化量,建立了故障前后线路电压电流的线性方程组,联立求解得出故障点距离。该算法适用于中性点经低电阻接地或不直接接地系统的各种短路故障的定位,并可实现故障的自动在线检测。     

三角形环网中输电线路故障定位新方法

高压电网中的输电线路多数以环网方式运行,为快速确定短路故障点,本文提出一种三角形环网中的故障定位新方法。该方法利用三次样条差值函数从故障信号中提取衰减扰动量,然后利用电压、电流扰动量的峰值识别故障线路,并通过定义输电线路的线衰率来确定短路故障点在三角形环网中的位置。该方法避免了传统方法中因线路参数不准确而产生的定位误差,同时结果不受系统运行方式和过渡电阻的影响。通过两机无穷大系统仿真验证了该方法的正确性和可靠性。仿真结果表明:该方法能准确定位短路故障点的位置;而且所需测量单元的数量少,能够减少大量投资。     

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。     

基于时间反演技术的电力电缆单相接地故障测距方法

提出了一种基于时间反演技术的电力电缆单相接地故障测距新方法,当电力电缆发生单相接地故障时,利用电压波动方程时间反演的对称性,将在线路终端采集到的时域电压波反演成等效电流行波并传回输电线路,计算出各假定故障点的电流能量值,根据时间反演的时间-空间同步聚焦特性,确定故障点到线路终端的距离。Matlab仿真验证表明,该方法能够准确有效地实现电力电缆单相接地的故障测距,不但适用于不同过渡电阻的接地故障,而且具有收敛速度快,测距精度高等优点。     

特高压直流输电线路接地极线路高阻故障测距方法研究

直流接地极线路不同于直流输电线路,其在正常运行下,电压电流的值均很小,且极址点是通过阻值很小的过渡电阻接地,因此接地极线路精确定位是故障测距的难点。理论分析和仿真表明,当接地极线路发生接地故障,且接地点电阻大于或等于极址电阻时,流入故障点的电流很小,利用沿线电压分布推导得到的故障点电压不再是电压在线路上分布的最小值,而极址点电压是沿线电压分布的最小值。因此根据故障点电压相等来构造测距函数的测距原理存在不足之处。利用极址点电压相等构造测距函数,提出一种基于故障录波数据的耐受高阻接地的直流接地极线路故障测距新方法。大量仿真表明,该算法可以实现接地极线路的精确定位,对采样率要求不高,便于工程实际运用。     

计及护层环流的电缆温升分析与故障定位方法研究

由于传统IEC热路法无法计算复杂工况下环流变化后电缆温度,因此,采用有限元法并结合电磁场与传热学原理,针对不同接地方式与运行工况下的三相电缆,计算与分析不同常见护层故障下环流变化后的电缆温升情况,为电缆运行状况判断提供参考。结果表明:对于护层交叉互联接地电缆,交叉互联箱进水地或护层接头故障后,故障相电缆温升高达10℃,且故障相电缆在故障点前后出现5℃的温差;对于护层单端接地电缆,发生两相护层故障后,故障点前段电缆较正常运行温升高达13℃以上,故障点前后段电缆存在10℃的温差;三相电缆温升及各相之间温差情况可为电缆温度在线监测提供参考,并根据电缆前后温差出现点对电缆故障点进行定位,尽快检修处理,从而减少后续击穿烧毁事故的发生。     

高压电缆外护套故障测距误差分析及改进措施

为了提高直流电阻法故障测距的抗干扰能力和测距精度,分析了直流电阻法高压电缆外护套故障测距误差产生的原因,给出了减小故障测距误差的改进措施。从原理入手分析了直流电阻法故障测距的误差源,推导了电压测量和电流测量函数表达式以及故障测距结果函数表达式,在此基础上分析了大地杂散电流等干扰对电压测量和电流测量的影响,分析了直流电阻法故障测距过程中误差传递与合成的规律,论证了故障测距误差因子与测量电路元件参数、干扰信号频率、压频转换器计数时间以及注入直流测量电流的关系,针对误差分析结果,给出了减小故障测距误差的改进措施。计算和实验结果验证了改进措施的有效性。     

XLPE高压电缆短路故障电流在线监测装置设计

通过分析XLPE高压电缆线路短路故障电流回路的特点,设计了XLPE高压电缆短路故障电流在线监测装置.当线路发生短路故障时,短路故障电流在线监测装置实时采集故障电流的大小与方向信息,并根据监测数据分析故障电流回路特性,对于电缆-架空线混合线路,判断故障发生在电缆侧还是架空线侧;对于金属护套交叉互联的长电缆线路,判断故障发生在哪个交叉互联区间.该装置大大缩短了电缆线路发生短路故障后的抢修时间,提高了供电可靠性.     

高压单芯电缆单相接地故障护套过电压特性仿真分析

高压单芯电力电缆在敷设过程中,为了限制感应电压、增加单段电缆长度、减少中间接头数量,金属护套层往往采用交叉互联接地.若电力电缆发生单相接地故障,在交叉互联点会感应出较高的过电压,影响电缆使用寿命.对此利用电磁暂态软件EMTP,研究了在单相接地故障情况下高压单芯电缆金属护套过电压特性,分析了电缆整体排列方式、接地电阻、负荷性质、交叉互联各小段电缆长度以及混合排列方式对金属护套过电压的影响程度.研究结果表明:电缆整体排列方式、交叉互联各小段电缆长度和混合排列方式对金属护套过电压的影响较大;接地电阻和负荷性质对感应过电压的影响较小.     

基于谐波的电力电缆单相接地故障在线测距方法研究

提出一种适用于电力电缆发生单相接地故障的在线故障测距方法。当电力电缆发生单相电弧性接地故障时,线路测端中存在以基波和三次谐波为主的电气分量。通过分析发生故障时各序网络的等效电路,列出各次谐波下对应电路的方程。利用在线检测出线路测端电压和电流的基波和三次谐波分量作为方程组的已知量,求解方程组得到故障距离和电弧电压。ATP-EMTP仿真验证该方法精确度高,可为电力电缆故障在线故障测距提供一种简单实用的方法。     

基于瞬时相位一致的电力线路故障分析方法

随着新型电力系统的建设,故障稳态分量愈来愈难以获取,因此提出了一种利用故障暂态数据的基于瞬时相位一致的电力线路故障分析方法。首先将线路两端的故障电流电压暂态数据进行正弦函数表示,计算线路沿线电气量。然后根据故障点处两端的计算电压瞬时相位一致条件构造判据函数,确定故障位置。针对故障接地过渡阻抗不为纯阻性和多相接地故障各相过渡电阻不相等的一般情况,考虑三种接地短路故障,利用过渡电阻上电压电流瞬时相位一致条件计算故障点过渡阻抗参数。通过仿真案例和现场实际案例的分析,对比其他故障定位方法,所提计算电压瞬时相位一致方法的故障定位精度显著增加,且具有更强的适用性。依据过渡电阻上电压电流瞬时相位一致条件,可有效计算不同类型的故障过渡阻抗参数。