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。     

单双端行波特征综合考虑的辐射状电网组合测距技术

为提高配电网行波测距的可行性及准确性,提出了一种适用于辐射状电网的组合测距技术。该技术综合考虑单端行波测距及双端行波测距的特点及适用性,首先利用双端行波测距易实现的特点判断故障大致距离,然后基于该故障距离及线路自身参数关系来准确识别故障点反射波和对端母线反射波达到测量端的时刻,从而精确测得故障距离。因此它克服了双端测距受GPS同步对时系统的误差对测距结果影响,以及单端行波测距无法准确辨识故障特征波前的困难。搭建了35 kV单端辐射状电网PSCAD仿真模型,针对不同的故障距离、接地电阻、故障类型分别进行数据分析,通过双端测距的结果准确验证了故障点反射波和对端母线反射波时刻,测距误差在100 m之内。研究结果表明,提出的方法通过单双端行波特征综合考虑的测距方法能实现2种方法的相互印证,提高了单端辐射状配电网行波测距精度。     

基于波前陡度的直流输电线路单端行波测距方法

针对直流输电线路单端行波测距故障点反射波波头识别困难,利用直流线路过电压吸收电容接地端互感器二次侧电流间接获取线路故障行波,基于直流线路故障初始行波波前陡度和故障距离的关系,结合EMD分解IMF1模极大值故障波头标记,提出了故障点反射波头的自动识别方法。对单端故障行波数据进行EMD分解,利用IMF1模极大值标记各波头到达测量端故障的时刻;根据线路故障初始波头波前陡度计算初步故障距离,从已标记的波头中筛选与该距离最接近的模极大值点,确定故障点反射波,实现单端行波自动测距。在PSCAD/EMTDC中建立了±500 kV直流线路仿真模型,结果表明,所提算法能有效识别故障点反射波,在不同故障条件下算法具有较好的适用性。     

基于初始反极性行波检测的单端故障测距算法

从正、反极性初始故障行波综合利用的角度,提出了检测初始反极性行波实现单端故障测距的新算法.初始反极性行波检测过程中所受干扰相对较少,检测可靠性较高,并且其出现时刻与故障点位置具有特定的分段线性关系.通过“三一类”母线(测量端本端为三类母线,对端为一类母线)初始反极性行波的特征分析并辨识其出现时刻,结合初始故障行波,可有效确定该母线类型下故障点所属线路区段和第2个波头性质,并可初步测量出故障点的位置,依此构造稳定可靠的单端行波测距算法,并确定故障点的精确位置.该算法利用初始正、反极性行波波头,检测可靠性相对较高.仿真验证表明,该算法可有效确定故障点的位置,并将显著提高单端行波故障测距的适应能力及准确性.     

广义双回线路反向量行波特性新解

通过理论分析和仿真发现:采用两回线路电流构造得到双回线路反向量电流行波,并非不受双回线路以外的系统接线情况的影响,其故障点反射波和对端母线反射波不仅与故障点过渡电阻有关系,还与两端母线的出线数有关。因此,构建基于行波传播路径的双回线路行波分析体系。在该体系下,首次推导出双回线路等长和不等长情况下反向量故障初始行波、故障点反射波以及对端母线反射波的表达式以及得到反向量故障点反射波、对端母线反射波与故障点过渡电阻以及母线端出线的数学关系,并提出基于广义双回线路反向量行波的概念。大量仿真和实测数据表明:基于行波传播路径分析反向量行波特性的正确性。     

基于小波分析的电力电缆行波故障测距

提出了基于小波分析的电力电缆行波故障测距方法。该方法向待测电力电缆注入脉冲电流,利用小波分析对采样信号进行多分辨分析,得到模极大值点的位置,也就是采样信号突变点的位置,该突变点的位置反映了故障点的位置,从而实现电力电缆的故障测距。ATP/Matlab下的仿真计算结果表明,较之于传统的行波测量方法,该方法可以准确识别反射脉冲,降低电缆线路分支和近区故障反射波对测量精度的影响,测距精度不受故障类型的影响,测距误差小于一个采样距离。     

基于回路电流故障主导波头到达时差的输电线路故障测距

不依赖对侧数据且可靠、有效地辨识波头对促进行波自动测距实现具有重要意义。通过理论分析,获得了故障电流行波在回路内的传播特征。故障初始行波除了沿故障线路传至变电站观测母线外,惯常的环式接线拓扑为其提供了另一条由健全线路构成的返回至该观测母线的通路,使得故障线路和健全线路上的电流行波测点将各自检测到一次故障主导行波,并能通过群体比幅比相来与干扰波相区分。在此基础上,提出了利用同一变电站内故障线路和健全线路上观测到的故障主导波头的到达时差来定位故障的新方法。与传统双端行波测距相比,该方法具有无需依赖对端通信和双侧时钟同步的优势;与传统单端行波测距相比,避免了故障点反射波识别这一难点环节。理论分析和现场实测数据均表明该方法正确、有效。     

基于小波分析的电力电缆行波故障测距

提出了基于小波分析的电力电缆行波故障测距方法.该方法向待测电力电缆注入脉冲电流,利用小波分析对采样信号进行多分辨分析,得到模极大值点的位置,也就是采样信号突变点的位置,该突变点的位置反映了故障点的位置,从而实现电力电缆的故障测距.ATP/Matlab下的仿真计算结果表明,较之于传统的行波测量方法,该方法可以准确识别反射脉冲,降低电缆线路分支和近区故障反射波对测量精度的影响,测距精度不受故障类型的影响,测距误差小于一个采样距离.     

基于时域波形特征认知的输电线路近端故障辨识与定位

针对现有单端行波故障测距对近端故障存在测距盲区、双端行波故障测距对近端故障测距误差较大,无法满足工程需要的不足,提出基于波形特征认知的近端故障辨识与定位方法。首先,分析了线路故障行波传播规律,以固定分辨率显示波形。发现线路近端故障时,初始行波及其后续波形在长时窗整体宏观观测下呈堆叠缓变特征,而在短时窗局部放大观测下呈周期性变化特征,且周期与故障距离相关。不同线路的近端故障历史样本能统一作为参照基准为测距提供提示。进而提出基于波形密度和突变分布的近端故障辨识方法。最后,对辨识出的近端故障进行周期估计,利用近端故障与线长的无关性以及历史样本突变周期和故障位置已知性,搜索周期最近邻历史样本,并由已知故障距离插值实现故障位置确定。基于大量实测数据进行仿真测试,结果表明所提方法能够显著提升单端行波测距可靠性和成功率。     

输电线路雷击组合测距新算法

针对现有输电线路雷击定位方法存在的诸多缺点,提出一种新的测距算法。该算法综合考虑雷电定位系统(LLS)和单端行波测距法的特点及适用性。首先利用现有LLS判断出雷击的大致距离,然后利用该距离及线路参数来准确识别故障点反射波和对端母线反射波到达测量端的时刻,进而利用单端行波测距法精确测得雷击距离。该算法克服了地理环境、探测站距离等因素对LLS定位精度的影响,以及单端行波测距因无法准确辨识故障特征波前而导致测距精度无法保证的不足。在雷击故障时,测距公式充分利用测量数据,消除了波速不确定的影响,并在一定程度上消除了弧垂和线路长度变化对其带来的影响。EMTP仿真结果验证了该算法的正确性,并且测距精度得到很大的提高。     

基于故障开断暂态行波信息的输电线路故障测距研究

利用测量点感受到的输电线路故障开断初始行波浪涌与其在故障点反射波之间的时延实现单端故障测距,称为Ｆ型测距原理。理论分析及ＥＭＴＰ仿真表明,这种测距原理不受来自故障线路对端不连续点反射波的影响。     

输电线路故障开断暂态行波的传播特性研究

利用断路器开断输电线路故障时所产生的暂态行波来实现故障测距,且不受来自故障线路对端不连续点反射波的影响。分析了输电线路故障开断暂态行波的产生机制和传播特性,为进一步利用暂态行波实现单端故障测距奠定了理论基础。     

行波时频复合分析的配电网故障定位研究

单端行波检测要实现单相接地故障精确测距,必须确定故障初始波头与其他反射波头的时间差,而准确识别故障反射波头的问题一直没有很好解决。为此,提出了一种精确识别故障点反射波头的方法。首先,在连续小波变换(continuous wavelet tranformation,CWT)自建母小波的单相接地故障信号频域分析的基础上,较为准确地得到故障点的特征频率,从而初步确定故障的距离;然后根据频域分析方法得到的故障初步位置结合 Daubechies(Db)小波对信号进行时域分析,准确判别故障线路对侧母线反射波头到达时刻,进而利用初始波头与对侧母线反射波头时间差实现故障精确测距。大量仿真实验表明,该方法能精确地辨别反映故障距离的对端母线反射波头,提高了行波频域分析的精度与时域分析的可行性,通过对故障暂态信号的时频域综合分析,较好地实现了单端辐射状配电网单端故障测距。     

利用故障线路暂态波形的新型故障测距方法

分析了故障暂态电流行波的基本理论,在此基础上提出了一种新的单端行波故障测距原理,即利用故障线路暂态行波的现代行波故障测距原理,并将其划分为2种运行模式,标准模式下的原理是利用在线路测量端感受到的由本端分闸初始行波浪涌形成的第1个正向行波浪涌与其在故障点反射波之间的时延计算测量点到故障点之间的距离,而扩展模式下是利用在线路测量端感受到的由对端分闸初始行波浪涌透过故障点到达本端时产生的第1个正向行波浪涌与其在故障点反射波之间的时延计算测量点到故障点之间的距离,理论分析和实测波形分析均表明该原理是可行的,并可以同时适用于永久性故障和瞬时性故障,而且不受电压过零故障的影响,在标准模式下还不受线路对端母线反射波的影响,从而克服了现有单端行波故障测距原理所存在的不足.     

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。     

T型输电线路组合行波测距方法

为了提高传统的双端行波测距精度,在分析故障行波传播过程的基础上,提出一种T型输电线路组合行波测距方法。首先利用双端原理区分故障发生区段,进而判断第二次到达各母线侧行波为故障点反射波还是分支点反射波,最后由单端原理进行故障测距。本方法优势在于消除了给定线路长度误差以及线路两端时间同步误差对传统的双端测距精度的影响。通过PSCAD仿真分析,与传统的双端测距方法相比,所提T型输电线路组合行波测距方法的测距精度明显提高。     

单端行波故障测距的组合方法研究

单端辐射状电网发生单相接地故障时,单端行波故障测距的关键是正确识别来自故障点的反射波、对端母线的反射波及健全线路的反射波.行波零模波速具有较强的依频特性,而线模波速较稳定.由于零模波速的不稳定性,当取其为固定值时,导致基于线模、零模波速差的单端行波故障测距精确度不够.针对此问题,首先利用神经网络训练学习,估算出零模波速,基于线模、零模波速差得到初步故障距离,以此初步故障距离从线模行波突变波头中找出故障点反射波头及对端母线反射波头,再把线模波速代入相应的测距公式得到精确故障距离.利用PSCAD/EMTDC搭建仿真模型,对不同的故障情况进行仿真,均验证了该方法具有较高的测量精度和可靠性.     

行波法与阻抗法结合的综合单端故障测距新方法

提出了一种基于小波变换模极大值的行波法与阻抗法相结合的单端故障测距方法。首先用行波法进行单端故障测距,利用故障点的反射行波与入射行波到达测量端的时间差计算故障距离。行波法不用区分故障点的反射波和对端母线的反射波以及相邻线路的折射波,故得到多个测距结果,再用单端阻抗法对行波法测距结果进行筛选,选择最接近的一个结果作为最终测距结果。仿真计算表明,所述测距方法不受故障类型、系统运行方式等因素影响,鲁棒性较强。     

利用故障线路分闸暂态行波的故障测距研究

分析了断路器分闸于故障线路时所引起的暂态行波的产生机理。在此基础上,提出了一种新的单端行波故障测距原理,即利用故障线路分闸暂态行波的F型现代行波故障测距原理,并将其划分为4种运行模式,即标准模式、扩展模式1、扩展模式2和综合模式。理论分析和实测波形分析均表明该原理是可行的,可以同时适用于永久性故障和瞬时性故障,而且不受电压过零故障的影响,在标准模式下还不受线路对端母线反射波的影响,从而克服了现有单端行波故障测距原理所存在的不足。     

±800kV直流输电线路单端行波故障定位的红绿色彩模式检测

不同于交流系统,直流母线上只有直流输电线路一回线路,线路故障单端行波定位原理不会受母线上其他线路的影响,也不存在单相电压过零点附近发生故障和两相电压相等附近发生相间故障时,初始电压行波为零或很小的问题。直流输电线路两端平波电抗器和直流滤波器构成现实的物理边界,故障电压行波在该边界处的反射系数为正且接近于1。将直流线路正、负两极故障电压行波分别映射到红、绿两个颜色通道,形成红绿色彩模式图,其颜色突变点对应于故障行波波头到达量测点的时刻,颜色突变的方向对应于波头的极性,即红色突变对应正极性浪涌,绿色突变对应负极性浪涌。根据故障点反射波与初始行波的颜色突变方向相反,对端边界反射波与初始行波的颜色突变方向相同,来识别故障位于近端1/2线长之内或之外,以及第二个波头的性质。利用图像的边缘检测方法完成故障行波奇异性检测,藉此实现单端行波定位。该方法不需要对故障行波进行小波变换,简单,直观。大量仿真试验表明该方法正确有效。