行波激励下输塔-导线体系纵向地震反应分析

基于所建立的输电塔一导线体系空间有限元模型．利用非线性时程分析法研究了体系在行波输入下纵向地震反应特性。并和一致地震动输入下的反应情况进行比较。结果表明：行波输入可增加也可降低输电塔的地震反应，这与行波波速、地震动性质都有关系：行波输入很大程度上增加了导线的轴力反应，随着行波波速的提高导线轴力逐步降低并接近于一致输入时的情况；行波输入强烈地放大了导线的纵向和竖向位移反应，特别是后者在近断层地震波输入时；输电塔一导线体系的地震反应受行波波速影响很大。     

行波激励下大跨越输电塔—线体系的地震反应分析

以500 kV榕江大跨越输电线路工程为背景,基于所建立的输电塔—线体系空间有限元模型,利用时程分析方法研究输电塔—线体系在行波输入下的地震反应,选用3种行波波速对输电塔—线体系进行分析,并与一致激励的地震反应进行比较,结果发现一致激励并不能得到大跨越输电塔的最大不利反应,而受行波波速的影响很大,因此准确估计行波波速对实际工程非常重要。     

多点激励下输电塔-线体系的侧向地震反应分析

建立了输电塔-线体系三维有限元模型,并考虑了导(地)线的几何非线性特征;提出了依据现行设计规范模拟输电塔-线体系多点地震动时程;利用非线性时程分析方法研究了该体系在多点激励下的侧向反应特性,并与一致激励、仅考虑行波效应激励、仅考虑相干效应激励下的反应情况进行比较。结果表明,一致激励情况下输电塔-线体系不能得到最不利响应;多点激励增加了输电塔的地震响应,同时多点激励明显放大了导(地)线的侧向位移响应,这些均与行波波速和相干模型关系很大。由此得出结论：为得到输电塔-线体系的最不利响应,须准确估计行波波速,输电塔-线体系考虑多点激励的影响十分必要。     

1000kV角钢塔地震模拟振动台试验研究

为分析地震作用下1 000 kV特高压角钢输电塔动力反应特点以及导、地线质量对该塔架结构动力反应的影响,开展地震模拟振动台试验。选取4种不同类型的地震动输入,针对单塔及单塔悬挂集中质量进行8度烈度水准下的动力反应测试。试验结果表明:该型输电塔悬挂集中质量块后顺线路方向自振频率降低了2%,横线路方向自振频率降低了17%。对于绝缘子采用V型悬挂方式的杆塔结构,在计算塔动力特性时,垂直线路方向需考虑绝缘子连接方式及导线质量的影响。因该型输电塔结构横担较长,高宽比较小,地震反应有显著空间耦合性,地震作用下结构的扭转反应较易激起。总体而言,导线质量对输电塔抗震是有利的,塔线体系动力分析时考虑导线质量的影响将会更加真实地估计结构杆件内力。     

输电线路实际运行状态对行波波速的影响

为了减小行波波速对故障测距的影响,提高行波测距的精度,根据输电线路波动方程,分析了输电线路行波波速与输电线路分布参数的对应关系,并进一步阐述线路实际运行状态(导线运行温度、周围环境温湿度以及大气压强等)与波速的对应关系,为修正输电线路实际运行状态下的行波波速提供了依据。分析结果表明,导线实际运行状态对行波波速的影响并不显著,以100km计,单个因素引起的测距误差最大只有39.067m。     

利用单相自动重合闸确定行波测距的波速

行波故障测距系统中的行波波速测量的准确性在一定程度上影响了行波测距的精度,文章在对影响行波波速测量准确性的因素、行波波速对测距精度的影响及现有行波波速测量方法进行分析的基础上,提出一种输电线路发生单相接地故障时利用单相自动重合闸产生的行波在线测量线路行波波速的方案,实现了行波波速的在线测量和调整。理论分析和仿真均表明,该方法实现简单,对提高行波故障测距精度有一定的效果。     

基于输电线路行波波速在线测量方法的研究

基于对输电线路发生故障时,用到行波波速作为故障点定位计算参量的情况,考虑到波速对故障测距精度的影响,提出一种在线测量输电线路中行波波速的方法。利用输电线路合闸时产生的操作过电压行波来进行在线测量线路的行波波速。从相模变换、小波变换理论和仿真几个方面对此方法进行分析。仿真结果表明,该方法实现简单,对提高行波故障测距精度有一定的效果。     

输电线路分布式行波检测的故障定位方法

提出了一种基于输电线路分布式行波检测装置的故障定位方法。利用沿线分布安装的两套基于Ro-gowski线圈的行波检测装置,采集高频故障行波,运用相模变换和小波变换模极大值法检测线模行波波头,准确定位波头到达时间。各装置通过无线通信网络将波头到达时间回传主站,主站综合利用不同的波头时差信息,在线测量实时行波波速,可精确定位单条输电线路的故障。仿真结果表明,该方法具有较高的测距精度和可靠性。     

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。     

直流输电线路行波测距的误差机理及改进策略

针对目前直流输电线路行波测距精确度较低的问题,对测距误差的产生机理和典型的直流行波测距原理进行分析,指出波头到达时间的标定和行波波速的选取是影响直流行波测距精确度的两个关键因素;通过行波测距的误差计算公式的推导,明确了波头到达时间的标定误差和行波波速选取误差对测距精度的影响规律。以天广直流线路工程为例,分别探讨了波头到达时间的标定和波速选取中存在的问题,并提出了相应的改进策略,仿真结果验证了分析结论和改进策略的有效性。     

A novel method for SLG fault location in power distribution system using time lag of travelling wave components

This paper presents an approach to single line‐to‐ground fault location in a power distribution system based on the time lag of different modal components . It is a single‐ended method applicable to unsynchronized measurements. The fault location formulation is derived by analyzing the traveling wave propagation characteristic in a distributed parameter model. To tackle the key problem of ground‐mode velocity estimation, an iterative velocity method based on prior knowledge is first proposed. Since the practical measurements are not ideal because of sensor accuracy and nonequivalent transient response, fuzzy neural network is utilized to process traveling wave data acquired at multiple measurements to get an error‐tolerant effect. Furthermore, electromagnetic transient simulations for a 34‐bus test feeder system under various conditions of fault resistances, inception angles, and distributed generator access reveal the robust estimation of fault location. The performance of the proposed method is also validated by simulations with noisy and noise‐free measurements. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

不受波速影响的特高压直流输电线路单端故障测距方法

现行特高压直流输电线路故障测距大多采用行波法,但单端/双端行波测距受行波波速影响较大,加上输电线路弧垂效应,测距精度较差。利用对端行波到达本端测距装置的时刻,通过公式推导消除行波波速的影响,推导出一种不受波速影响的特高压直流输电线路单端故障行波测距方法,将无需准确计算线路沿线波速也能实现直流输电线路故障测距。在PSCAD/EMTDC中搭建哈郑±800 kV特高压直流输电系统模型,在不同故障位置和不同过渡电阻下进行仿真。大量仿真结果表明,该改进单端测距方法不受输电线路沿线波速和故障位置影响且耐受过渡电阻能力强。     

基于小波包能量谱的电网故障行波定位方法

为减少电网故障行波传播色散特性对行波波头检测和波速测量的影响,提高电网故障行波定位的准确度,提出了基于小波包能量谱的电网故障行波定位方法。该法结合小波包技术与傅立叶变换的谱分析,对行波信号进行分析,提取能量相对集中的故障频带信号进行故障行波定位计算;行波到达时间由该频带相应尺度下的小波包能量时谱提取的行波特征点位置计算;该频带行波传播速度由输电线路两端对外部扰动的实测行波数据计算。大量的电网故障行波定位ATP仿真分析结果和现场实验测试分析表明,该电网故障行波定位方法能有效提取电网行波特征信号,减少行波传播色散特性和线路长度变化的影响,定位误差<200m。     

行波法在10kV铁路自闭/贯通线故障测距中的应用

作者介绍了输电线路行波法测距的原理,概述了铁路自闭/贯通线路的特点及其故障测距的研究现状,研究并分析了行波法在自闭/贯通线测距中应用的特殊性,即自闭/贯通线的线路结构、供电方式及负荷的影响,提出了将零模和线模分量相结合,用零模分量对故障点反射波和对端母线反射波进行识别,用线模分量进行测距的方法.并用PSCAD/EMTDC对其进行了建模及仿真分析.仿真结果表明,所提出的方法是可行的.     

基于时频分量相关分析的高压电缆双端行波测距

高压电缆行波测距需解决2个关键问题:确定行波到达时刻和选取行波波速。由于线路存在损耗且参数随频率变化,导致行波在传播过程中存在波形畸变,不易确定行波到达时刻;另外由于不同频段的波速不同,因此不易选取一个固定的行波波速。针对以上问题,利用正交小波的频段剖分功能和适合表征暂态信号的特点,将暂态行波信号分解成多个频段内的时频分量信号。在各个频段,线路的衰减系数和波速都可近似为常数,因此各频段两侧的时频分量波形相似。用相关分析方法在各个频段确定两侧行波时频分量的时间差,结合各个频段内的波速,即可得出精确的双端行波故障测距结果。用EMTDC仿真对该方法进行了实验验证。     

钢管组合大跨越输电塔导地线耦合效应研究

利用ANSYS软件建立了跨越珠江铁桩水道的220kV钢管组合大跨越输电塔线体系的空间数值分析模型。通过对实际工程进行环境振动测试,识别出输电塔耦合导地线的振动模态,验证了输电塔线体系有限元模型和理论计算的正确性。从动力特性和地震反应方面研究了单塔和塔线体系的动力特性和地震响应特点,分析得到关于输电塔导地线耦合效应的初步认识,进一步揭示了导地线对输电塔的耦合作用规律。研究表明,悬挂的导地线不仅具有质量效应,同时在线路的纵向和侧向还施加了一定的刚度效应。地震反应分析中可知导地线对输电塔具有一定的减震效应,并指出导地线的减震效应是否具有普遍性,还需要进一步研究。上述研究对类似输电塔的抗震、抗风设计有一定参考意义。