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。     

输电线路弧光高阻接地故障单端测距分析

输电线路受绝缘子闪络、雷击、山火等因素易发生弧光高阻接地故障,电弧的动态非线性和高阻性直接导致了单端阻抗测距精度的下降。常规基于热平衡原理的动态电弧模型均为实时迭代计算的微分方程,无法直接与现有阻抗法故障测距算法相结合。针对该问题,该文基于输电线路弧光高阻接地故障主要为大气压短间隙放电的现实,提出了基于汤逊原理的高阻接地电弧对数模型及故障测距算法,仿真分析不同故障及系统运行状况下的算法精度,现场录波数据证实了所提算法的有效性。     

基于故障电弧方波曲线相似度的输电线路单端故障测距时域算法

输电线路发生的故障大多是瞬时性故障,瞬时性故障的暂态电弧电压特性为单端故障测距的实现提供可能。基于Mayr电弧模型对故障电弧的暂态特性进行分析,指出故障相电弧故障点的时域暂态方波曲线特征;为将故障电弧特性应用于单端故障测距,提出了输电线路沿线电压的方波曲线相似度评价指标。在此基础上,基于Bergeron输电线路时域传输方程,利用测量端电气量,推算输电线路沿线观测点故障相的瞬时计算电压,并对沿线各观测点的故障相计算电压进行方波曲线相似度评价,通过比较各观测点的相似度指标选取故障点。最后,基于ATP/EMTP建立输电线路故障仿真模型,通过大量的仿真分析验证所提方法的正确性。     

高压输电线路电弧故障单端定位时域法新解

根据长电弧电压电流波形,建立了电压方波电弧的理想电压－电流转换特性曲线和对应的电弧等效模型,对于单相接地和两相短路故障,给出了故障相电流故障分量与故障边界电流同相位的结论,并提出了利用高压输电线路单侧电压电流采样值对输电线路短路故障进行定位的一种时域新方法。大量故障测距数字仿真实验表明该测距算法具有较高的测距精度。     

长输电线路电弧故障定位方法研究

电弧故障是高压输电线路的多发故障,目前众多故障定位算法大多数把故障过渡电阻视为线性定常电阻。文中借鉴其他学者对电弧的研究成果,建立了电弧的理想电压-电流转移特性曲线和对应的电弧等效模型,提出了一种耦合双回高压输电线路故障测距单端信息时域的新方法。该方法不需要输入对端系统等值阻抗,解算中运用了最小二乘技术,从理论上保证了该测距算法具有较高的测距精度。大量数字试验表明该方法的正确性。     

高压输电线路电弧故障检测与定位最小二乘法新解

根据长电弧电压电流波形 ,建立了电压方波电弧的理想电压 -电流转移特性曲线和对应的电弧等效模型。对于单相接地短路故障给出了故障相电流故障分量与故障边界电流同相位的结论 ,并提出了利用高压输电线路单侧电压电流采样值和最小二乘技术对短线路及中长线路电弧故障进行检测与定位的一种时域新方法。大量故障测距数字仿真实验表明该测距算法具有较高的测距精度。     

故障电弧特性及在线故障定位中的应用

应用实验方法及电弧动态方程研究故障电弧特性,得到了电弧电压零区的一些特征,据此提出了一种输电线路故障定位方法,它仅需要线路单端的测量数据,并可排除故障电阻及电弧等效电抗、线路参数不对称、发展性故障等的影响。仿真计算表明该法是可行的。     

应用于输电线路单端测距的高阻接地故障电弧模型分析

高压输电线路高阻接地故障大多伴随电弧放电,传统基于实时计算的Cassie、Mayr等电弧微分方程模型,数值求解中每一时刻电弧电压都由上一时刻多参数迭代得到,难以直接应用到继电保护和故障测距中来。现有分析一般将电弧考虑为静态纯阻性元件或稳态电弧电压方波模型,而丧失了最富有价值的动态特性。针对该问题,文中面向输电线路单端高阻接地故障测距需求,基于描述空气放电本质的汤逊原理,利用电子的定向运动来表达电弧电流;利用电弧空间中电场和电子崩运动的耦合关系描述电弧电压与电流的函数关系,建立了输电线路单端测距用的高阻接地故障动态电弧模型。该模型克服了传统电弧微分方程计算复杂、难以直接为保护和测距应用的缺陷,对后续高阻接地故障检测、保护与测距研究奠定了基础。     

计及间隙长度的弧光接地故障建模及单端测距

输电线路接地故障常伴随电弧放电,电弧电阻的非线性易导致传统故障测距方法精度降低,构建更为精确的电弧模型将有利于提高故障测距精度。现有的基于能量平衡理论的Cassie、Mayr等微分形式的电弧模型,电弧电压须由前一时刻多参数迭代计算求得,难以直接应用到故障测距算法当中;较为先进的电弧对数模型,将电弧看作长度恒定的短间隙电弧,忽略决定故障点电压波形特征的电弧间隙长度对测距结果所带来的影响。针对上述问题,该文详细分析电弧放电物理本质,基于汤逊原理构建间隙长度可控的汤逊电弧模型。该模型直接描述电弧的V-I特性,和单端阻抗测距算法契合度较高。仿真分析不同故障工况对测距精度的影响,结合现场实测数据验证该方法的有效性。     

一种特高压直流输电线路神经网络双端故障测距新方法

提出一种基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路神经网络双端故障测距方法。传统基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路双端测距方法的测距精度依赖于线路衰减常数的准确求取,但准确计算线路衰减常数是一个难题。人工神经网络具有很强的非线性逼近拟合能力,利用人工神经网络方法,将不必准确计算线路衰减常数也能准确实现故障定位。选取不同频带内整流侧和逆变侧测距装置处检测到的故障电压行波线模分量高频部分首波头幅值比作为BP神经网络的输入样本集,故障距离作为输出样本集,对神经网络进行训练、测试,形成直流输电线路故障测距神经网络模型,将反映故障位置的特征数据输入训练后的网络模型即可实现故障测距。大量仿真结果表明:该基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路神经网络双端故障测距方法精度较高,而且耐受过渡电阻能力强。     

串补线路的数学形态学行波测距法研究

因存在串联电容及其并联保护元件MOV,带串联电容补偿装置的输电线路的高度非线性特性对故障测距和继电保护产生了较大影响,使常规的故障测距和距离保护算法均已不再适用。为此,讨论了串联电容补偿对输电线路行波法测距的影响,并提出了一种基于数学形态学梯度技术的串补线路行波法故障测距新算法,该算法不受MOV非线性特性的影响。相对于小波变换等积分运算来说,形态学对突变信号检测能力强,对噪声不敏感,算法简单,耗时较小,易于硬件实现。ATP仿真结果表明,该算法具有很好的准确性和鲁棒性。     

基于节点导纳方程的串联补偿线路双端故障测距算法

由于与串补电容并联的氧化锌非线性电阻(MOV)的非线性特性,一般的故障测距方法对于有串联补偿装置的输电线路不再适用。作者基于传输线的节点导纳方程考虑了故障时串补装置的状态,提出了一种适用于串补线路的故障定位算法。该算法使用相参数(而非序参数)及两端的不同步数据,采用分布参数的线路模型,利用两个子算法搜索故障距离,通过比较两个子算法得到的过渡阻抗值排除伪根,选择一组正确解,从而获得准确的故障位置。仿真分析结果表明了该算法具有较好的定位精度。     

同塔双回线电弧故障单端测距算法

高压输电线路的短路故障多伴随有电弧,针对目前众多故障定位算法中没有考虑过渡电阻的非线性特性的现状,提出了一种使用单端电气量进行故障测距的算法,该算法首先将耦合双回线解耦为同向量和反向量,根据反向量序网两端电压为零的特点,仅利用单侧电流推导故障点处的电压和电流,然后根据电弧故障电压、电流的转移特性构造测距方程,并利用最小二乘方法求解,实现故障测距。该算法使用了最小二乘方法得到故障距离,不需要输入对端系统等值阻抗,从理论上保证了该算法具有较高的测距精度。该算法理论分析简单,电磁暂态程序ATP仿真结果表明该测距算法有效、精度高。     

基于线路分段参数的非全程同塔双回线故障定位算法

对非全程同塔双回输电线路故障定位问题进行研究。首先,对非全程同塔双回线的特点进行分析,并针对传统伪根识别法无法适用于非全程同塔双回线故障定位的问题,在分析伪根存在与否的基础上,提出一种换模量伪根识别算法,该算法可以有效识别故障支路与非故障支路的伪根情况。进而,提出一种基于非全程同塔双回线路分段参数的双端工频量故障定位算法,该算法将故障支路辨识与故障点定位相结合,在线路全程内均可完成故障定位,不受故障类型、各端数据不同步和过渡电阻等因素影响。ATP-EMTP仿真结果表明,所提算法可行、有效。     

带并联电抗器的双回线故障测距算法研究

超、特高压输电线路为了补偿线路的容性充电功率,控制无功潮流,稳定网络运行电压,限制潜供电流等,一般要安装并联电抗器。由于并联电抗器的安装,直接测取双回线两端母线处的电压及线路流过的电流进行测距,必然会引起误差。采用基于反序网的双端量算法进行故障测距,并根据并联电抗器的特点消除其影响。该测距方法在原理上不受线间互感、过渡电阻、分布电容、不同步角的影响。仿真结果表明其具有较高的计算精度。     

基于分布参数模型的串联补偿双回线单线故障定位算法

对于装设串联补偿(串补)装置的输电线路,由于与串联电容并联的保护元件金属氧化物可变电阻(MOV)的非线性特征,使得串补线路无法直接使用常规的输电线路故障测距方法。为此,提出了一种基于分布参数模型的串补双回线故障定位算法。按照故障点相对于串补的位置分为两个子算法,利用从本端、对端推算得到的故障点处电压相等的特点,消去串补装置近故障一侧的电压,结合故障点处过渡电阻的纯电阻性和故障序网边界条件,构造故障定位函数。该方法不依赖串补装置模型,不受MOV非线性的影响,无需预知串补装置相对于故障的位置,同时不存在伪根判别问题。EMTDC/PSCAD和MATLAB仿真结果计算验证了该方法的正确性。     

利用电弧特性的并行退火单端测距算法

提出一种基于电弧特性进行单端故障测距的算法。仿真研究和实验室试验都表明,电弧电流过零时电弧电压的梯度出现较大的波动。含有电弧电压在零区梯度信息的指标可以有效地反映故障位置。该文采用并行退火算法可以快速有效地提取出架空线路的故障点。仿真表明算法简单有效。     

Intelligent two-port numerical algorithm for transmission lines disturbance records analysis

This paper presents a new intelligent numerical algorithm for analysis of transmission lines disturbance records. The algorithm improves the existing methodologies for fault location, adaptive autoreclosure, detailed disturbance records analysis, and fault data management. It is based on the processing of voltages and currents recorded at both of the line terminals. The algorithm does not require synchronized sampling of data from the line terminals. The proposed algorithm is derived in the spectral domain and is based on the application of the discrete Fourier transform. In the algorithm development, the fault arc is included in the complete fault model. One of advanced algorithm features is ability to determine both the arc and the fault/tower-footing resistance. The algorithm is thoroughly tested using EMTP simulation and real data records.     

基于参数估计的双端不同步故障测距算法

提出一种利用双端不同步采样数据并基于线路参数估计的故障测距算法,将输电线路参数、两端数据采样非同步误差角和故障距离作为未知量,利用故障时线路两端的非同步采样得到的电压和电流,通过牛顿-拉夫逊法求解非线性方程得到这些未知量。并将故障测距结果采用故障距离占线路全长的比例来表示,可以避免输电线路受温度影响产生长度变化导致的故障定位误差。利用线路杆塔在线路上所处的位置来估测故障点位置,更方便查找故障点。该算法减小了因线路参数不准确所带来的测距误差,仿真结果和实际数据验证表明该算法具有较高的测距精度。