基于雷电记录与行波数据的雷击故障测距结果优化方法

针对输电线路故障概率最高的雷击故障存在实测数据故障点反射波难以标定等困难,提出基于行波测距数据和雷电定位系统记录等多平台来源信息的雷击故障测距结果优化方法。以实测数据中疑似故障点反射波对应的疑似故障点作为基准,根据最近邻地闪记录与疑似故障点之间的空间距离和时差排除雷电定位系统中非故障雷击地闪记录和实测行波数据中非有效行波的干扰,初步确定故障点位置。在此基础上,根据最近邻地闪记录在空间位置上的趋向性,以线路走廊走势作为基准,计算最近邻地闪记录与线路走廊各基杆塔之间的空间趋势接近度,以接近度作为修正系数对行波测距结果进行优化。最后,以故障实测数据进行验证表明该方法可行、有效。     

EMTR理论在电力系统线路故障测距中的应用基础Ⅰ:理论部分

该文系统地论证了电磁时间反转(electromagnetictime reversal,EMTR)在电力系统线路故障测距中的理论应用基础。递进式地论证了在不考虑反射波的线路中、考虑反射波的线路中、考虑混合参数线路中的故障测距理论。故障测距理论证明分为4步:1)计算出被测电气量的理论值,并将其时间反转(或在频域中取共轭);2)建立线路传输方程空间的镜像空间(或称镜像线路);3)基于时间反转后的电气量,在镜像线路中建立电磁场源;4)在镜像线路中假设故障点,并计算假设故障点处的故障电流有效值,遍历镜像线路每一点,证明假设故障电流有效值的极值处为实际故障点。线路分布式电容、过渡电阻、故障类型在理论研究证明中均被考虑。     

基于WEMTR的柔性直流输电线路故障测距

提出了基于小波技术的电磁时间反转(WEMTR)理论的柔性直流输电线路故障测距原理。对线路两端故障电流的1模量进行小波分解,提取有效信息;将所提取的有效暂态量以时间轴镜像,即进行时间反转;再将时间反转后的电流量作为电流源并联在无损镜像线路两端,并在无损镜像线路上各处都假设发生故障,计算各个假设故障的接地电流有效值;假设故障电流有效值最大处即为所求故障点处。理论证明,该方法不受过渡电阻和故障类型的影响。在PSCAD/EMTDC搭建了基于模块化多电平换流站的高压直流输电系统进行仿真验证,输电线路采用相域频变分布参数模型。结果表明,不需要高采样率,该方法可以得到精确的故障测距结果。     

T型高压输电线路行波测距法探讨

分析T型线路故障时行波传输特点,利用T型线路内部故障时各变电站记录的初始行波波头到达时间,建立故障时间矩阵,并与T型线路正常时间矩阵相比较,确定故障线路,然后利用双端测距方法计算出故障点位置。仿真分析表明,该方法可以准确定位故障线路,并能精确计算出故障距离。     

基于沿线电压分布规律的快速故障测距

针对双端工频故障测距法存在的双端数据同步困难、迭代次数多、收敛速度慢以及测距伪根难识别等关键问题,提出一种基于输电线路沿线电压分布规律的快速故障测距方法。在分布参数线路模型上,分析输电线路的沿线电压幅值分布规律。对线路进行单调分区域,在各区域取两点求切线,通过切线交叉原理进行初步故障测距。考虑到远距离输电线路非线性因素造成的测距误差,进一步采用切线交叉原理对测距结果进行迭代修正,使测距结果向实际故障点逐级逼近。经仿真验证,所提测距方法仅利用线路参数及单端测量数据计算切线,故无需双端数据同步;通过迭代能够准确去除伪根,实现精确测距;测距原理简单,迭代次数少,收敛速度快,仅需4次计算就能把故障位置锁定在300 m以内。     

应用于架空线路故障的并行退火单端测距算法

电弧闪络在架空输电线路故障中所占比例很高,而大多数的故障测距研究没有考虑到电弧的非线性特性,故提出一种应用于架空输电线路电弧故障的单端测距的算法。该算法用在工程界广为接受的M ayr模型为电弧建模,以计及故障电弧非线性特性引起的电压畸变,并且使用故障点电压积分值信息判断故障位置;在使用故障点电压特征信息基础上,将单端测距问题转化为优化问题,用并行退火算法快速有效地搜索出架空线路的故障点。仿真研究表明,该算法具有较高的测距精度。     

基于参数识别的时域法双端故障测距原理

提出了一种基于参数识别的时域法双端故障测距原理。无需已知被测线路的准确参数,而将输电线路电阻、电感、电容等参数作为待识别参数,分别由线路两端电气量采样值计算沿线的电压分布,利用故障时只有故障点处电压相等的基本原理识别出准确的线路参数并计算出故障点位置, 克服了传统测距方法因线路参数不准确而引起的测距误差。该测距方法采用故障距离占线路全长的比例表示故障定位结果,该结果不受季节、弧垂等变化的影响,便于利用杆塔的地面距离估测出故障点位置。ATP仿真结果表明该方法具有较高的测距精度。     

基于序分量电压加权的双端故障定位算法研究

准确地定位故障点位置对特高压输电线路运行具有重要的意义。基于线路分布参数模型,提出一种采用双端非同步电气量的故障测距算法。该算法分别建立基于正序分量、负序分量和零序分量的测距方程,利用最小二乘技术构造以故障距离和位移相角为变量的序分量加权方程,采用牛顿迭代方法对加权方程进行求解确定故障位置。通过输电线路发生的不同故障类型来预设加权方程的初始权值,通过实际故障数据对初设权重进行修正,最终计算得到最优权重。利用PSCAD建立基于线路分布参数的交流特高压输电系统模型,通过设置不同故障验证该算法的适用情况。仿真结果表明,该算法程序实现简单,计算精度高。     

基于混合智能算法的直流输电线路故障测距方法

提出了一种基于混合智能算法的直流输电线路故障测距方法。利用神经网络算法对基于遗传算法的故障测距方法在线路两端故障时的测距结果进行了修正,提高了线路两端故障的测距精度。该算法利用故障后线路双端的电压、电流量,在时域内进行故障测距,继承了基于遗传算法的故障测距方法的优点,不受故障点位置与过渡电阻的影响,且测距结果精度受线路参数偏差的影响较小。应用PSCAD仿真软件及Matlab对所提算法进行仿真验证,仿真结果表明,神经网络与遗传算法相结合,可以实现直流输电线路全线范围内的准确故障测距。     

故障测距法在输电线路保护中的应用

介绍了两种实用性较强的故障测距方法，一种利用小波变换的行波测距。另一种基于双端不同步数据的测距。着重对输电线路故障测距方法进行可行性验证，采用ATP仿真获得故障线路的电气量值，并用Matlab计算故障点的位置。     

基于电磁时间反转理论的非全程同杆双回线故障测距

为了解决非全程同杆双回输电线路故障测距中存在的双端数据不同步以及伪根识别的问题,首先利用故障区段识别函数组的正负相位特性确定故障发生的区段.在确定故障区段的基础上,采用了一种基于电磁时间反转的频域前行电流法进行故障测距.然后将故障区段两侧的电压、电流解耦后进行快速傅里叶分解,提取工频分量下的电流前行波并求取共轭.最后计...     

基于电磁时间反演的VSC-HVDC系统架空线-电缆混合线路故障定位方法

针对传统故障定位方法无法应用于架空线-电缆混合直流线路的问题,提出了一种架空线-电缆混合直流线路的故障定位方法,该方法采用先确定故障点所在区段、后在区段中定位的原理。利用故障附加网络的直流分量定义了故障区段判别函数,通过该判别函数在不同区段发生故障时数值不同实现故障区段的判定。然后,分析了电磁时间反演理论在故障定位中的可行性,分析确定了故障特征谐波。利用线路两端特征谐波的电流行进波作为时间反演电路的电流源,设置与原线路拓扑结构镜像的线路,利用时间反演电流源与镜像线路构建时间反演电路。在此基础上,根据时间反演的能量聚焦特性列写故障区段内的故障定位方程并实现区段内故障定位。利用PSCAD/EMTDC搭建的电压源型换流器高压直流输电(VSC-HVDC)系统仿真证明了所提方法能实现线缆混合直流输电线路的故障定位。     

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。     

架空线路电弧故障的非线性估计单端测距方法

电弧闪络在架空输电线路故障中占很大比例,而大多数故障测距研究没有考虑到电弧的非线性特性。文章提出了一种基于电弧特性的单端故障测距新方法,研究了Mayr模型下线路闪络时交流电弧的频谱特征,依据超高压输电线路首端测量数据构造观测方程,并采用非线性状态估计的方法求解电压特性与故障电弧特性最接近的位置,为电力线路故障测距问题的研究提供了一种新的思路。仿真结果表明,该方法具有较好的稳定性和较高的测量精度。     

时域反演算法在配电网故障定位的建模和仿真

分布式电源接入等因素限制传统故障定位方法在配电网故障定位问题上的应用,定位变得困难,提出了一种基于时域反演新的故障定位方法并对其在配电网的应用进行了探讨。通过对基于时域反演的故障定位方法的原理研究,建立数学模型证明了暂态信号时域反演后在故障点处实现能量聚焦的能力,说明时域反演算法应用配电网的实现过程。选取2种配电网拓扑结构,用Matlab和Simulink进行仿真验证,证明了时域反演算法对故障阻抗不敏感,能实现配电网的故障定位。     

基于行波传播路径的不等长双回线路单端行波测距

由于雷击引起的闪络故障电流行波的初始行波幅值较大并且伴随着大量的振荡,而反映故障位置行波(故障点反射波和对端母线反射波)的幅值远小于故障初始行波的幅值,故在同一观测尺度上,难以辨识出故障行波性质;同时,在现场实际中,不存在完全等长的双回线路。基于此,分析了不等长双回线路于故障回线和健全回线量测端两个坐标轴上观测到的行波波头于时间轴的分布特点,提出了采用故障线路量测端和非故障线路量测端两个尺度上联合观测和辨识故障行波性质的方法,并采用同一观测端的故障线路和健全线路各自检测到一次属于它自己电流互感器所观测的故障初始行波波到时刻,实现了不等长双回线路故障测距。大量实测数据表明,于故障线路量测端和非故障线路量测端两个尺度上联合观测,特别是雷击闪络故障,能够可靠和正确地辨识故障行波的性质,实现不等长双回线路的可靠精确测距。     

基于小波能量谱的输电线路雷击故障识别方法研究

准确辨识输电线路雷击故障类型对于改进防雷设计、实现差异化防雷具有十分重要的意义,因此以雷击输电线路后三相导线暂态行波电流为研究对象,建立了基于小波能量谱的雷击故障识别方法。根据不同雷击情况下的小波能量谱分布特点,构建了相应特征量及故障识别判据。仿真结果表明,该方法不受雷电流参数及波形的影响,对于绕击未闪络、绕击闪络及反击三种雷击类型均能准确识别。通过合理选择判断阈值和电流行波监测点,可分别避免雷电冲击电晕及线路末端折反射波对算法准确性的影响,因此本方法具有较高的实用价值。     

有限电导率对地闪回击辐射场上升沿时间和场强幅值的影响

为研究有限电导率对地闪回击辐射场上升沿时间和场强幅值的影响规律,运用Cooray-Rubinstein计算方法对湿地、干地和沙地等不同土壤类型电导率下雷电电磁场传播特征进行了数值模拟,得出随着电导率的减小,回击电磁场波形上升沿时间明显增加,因此电导率对场强峰值到达时差法的闪电定位误差影响较大;通过波前时间和观测距离拟合...     

基于偏互信息法与支持向量机的覆冰闪络故障预警

输电线路覆冰闪络跳闸故障是引起电网故障的重要原因之一。现有的覆冰闪络研究主要集中在绝缘子覆冰闪络电压的模型研究。一方面,闪络电压模型不能全面反映所有因素综合作用下的绝缘子闪络电压;另一方面,数据采集的误差使现有覆冰闪络电压模型的研究成果难以在覆冰闪络故障预警中直接应用。考虑到数据挖掘技术的发展,基于偏互信息法和支持向量机对覆冰闪络故障进行预警。首先,采用偏互信息法筛选出关键的因素作为输入变量。然后,建立覆冰闪络预警的支持向量机模型,对样本数据进行训练和预测。仿真结果表明,基于偏互信息法与支持向量机的覆冰闪络故障预警方法能够较为有效地预测覆冰闪络,为实际电网的覆冰闪络防御提供了参考。