基于信息融合的故障行波定位网络算法

提出一种基于整个输电网行波信息的故障定位算法.通过分析故障行波到达电网中各变电站的时间关系,运用最短路径原则将复杂的输电网络简化成无环网的辐射型网络,将远端变电站记录的初始行波到达时间折算为故障线路出口侧变电站的初始行波到达时间.通过剔除无效时间数据,并对所有折算得到的有效初始行波到达时间进行融合处理,实现基于整个输电网的故障行波定位.该算法有效解决了电网中某台行波定位装置时间记录不准确或故障导致的故障定位失败问题.仿真结果表明,该算法具有较高的可靠性、准确性,绝对误差不超过100 m.     

输电网行波网络保护方法

在研究行波在电网中传播特性的基础上,提出了一种新型输电网行波网络保护方法,该方法在线路故障后利用电网中所有行波保护继电器记录的初始行波到达时间来剔除无效行波时间数据,并修正部分无效初始行波到达时间,进而利用有效初始行波到达时间来判断故障线路。这一保护方法综合利用了电网中所有线路的初始行波到达时间信息,不但解决了行波保护易受线路结构等因素影响的问题,而且在某一行波保护继电器故障、启动失灵或时间记录错误后仍能可靠动作。分析和仿真结果表明,该保护方法原理可行、实现简单、可靠性高,有助于进一步提高行波保护的实用性。     

基于Dijkstra算法的电网故障行波定位方法

为避免电网故障行波定位方法中环网的复杂解网运算,提出了一种基于Dijkstra算法的电网故障行波定位新方法。该方法在电网中某条输电线路故障后,在所有变电站检测记录初始行波到达时间。然后,利用Dijkstra算法计算最短路径,建立最短路径距离矩阵,并利用最短路径矩阵和初始行波到达时间计算故障距离,建立故障距离矩阵。最后,对故障距离矩阵中的元素进行有效性识别,并综合所有有效故障距离得到精确的故障点位置。仿真结果表明该方法无需复杂环网的解网运算,可有效提高网络定位的可靠性与准确度。     

基于网络的电网故障行波保护方法

针对基于单条线路的行波保护不能满足电网运行要求问题,提出了一种利用电网中初始行波到达时间来实现保护的保护方法.该方法通过找出行波传输最短路径,记录最短路径中相邻变电站初始行波到达时间,判断和匹配有效行波到达时间,剔除无效时间,利用有效初始行波到达时间来判断故障线路.该保护方法综合利用了初始行波到达各变电站的时间信息,在某一继电器时间记录错误时仍能可靠动作.理论分析和仿真结果表明,该保护方法动作快、可靠性高,是一种简单有效的电网保护方法.     

基于网络通路的区域电网故障行波定位方法

在双端行波定位方法的基础上,提出了一种基于网络通路的区域电网行波故障定位新算法.该算法在不依赖于断路器状态信息的前提下,根据电网中各变电站记录的所有初始行波到达时间和电网的拓扑结构信息进行融合处理和容错分析,从而在某台录波装置故障、启动失灵或时间记录错误后仍能进行故障定位.理论分析和EMTP仿真结果表明,即使在较少的行波录波装置的情况下,该算法对所有电网具有较强的容错性和较高的定位精度.     

基于网络的故障行波定位算法

为了解决电网故障双端行波定位中任一定位装置故障、启动失灵或时间记录错误等导致的定位失败难题,提出了基于网络的故障行波定位算法,根据电网中故障行波到达各变电站的精确时间和行波传输的最短路径进行综合定位计算。运用Floyd算法计算电网的最短路径矩阵,匹配行波波头到达各变电站的精确时间;分析不经过故障线路的最短路径,在线计算行波传播速度;并寻找经过故障线路的最短路径,在线计算故障点位置;为每个变电站设置权重,对所有不同路径的计算结果加权求和,得到故障点的精确位置。EMTP仿真分析和现场运行结果表明,该定位算法误差小于150 m,可靠性高、鲁棒性强,较好地满足了电网运行要求。     

基于动态虚拟故障的行波网络定位新方法

针对行波网络定位方法解网过程繁琐、定位精度易受行波波速影响等问题,提出一种基于动态虚拟故障的行波网络定位新方法。输电线路故障后,在电网中随机假设一虚拟故障点,根据故障初始行波按最短路径传播的特性,计算虚拟故障点产生的故障初始行波到达所有测量点的时间,联立计算全网所有测量点虚拟故障初始行波到达时间与真实故障初始行波到达时间的差异度,利用差异度衡量该虚拟故障点位置的准确性;采用粒子群优化算法(particle swarm optimization algorithm,PSO)不断修正虚拟故障点位置和行波计算波速,降低虚拟故障初始行波到达时间与实测时间的差异度,使虚拟故障点逐步逼近真实故障点,直至重合,此时虚拟故障位置即真实故障位置。仿真结果表明,该方法无需分析网络结构与解网操作,在一定程度上能够消除行波波速的影响,实现故障精确定位。     

基于输电网中故障行波分布和网络依赖图的故障定位算法

由于传统双端行波定位方法用于整个电网故障定位存在着一些不足,故笔者分析了电网系统结构特点,在双端行波定位的基础上,提出了一种依赖图的高压电网输电线路故障定位方法。该方法依据电网对象间的告警关联关系构建相应网络依赖图,当电网内某条线路发生故障后,每个变电站定位装置均记录下电压行波到达该站的时刻,通过分析各站时间信息,首先在电网中判断出故障线路,然后结合依赖图中最优有序对,计算得出故障点的准确位置。运用该方法对故障仿真实例进行了分析,仿真结果表明了方法的可行性。     

基于分布式行波检测的广域网络故障定位方法

针对现有广域故障行波定位方法存在计算量大、算法实现复杂等问题,提出了一种基于分布式行波检测的广域故障定位新方法。将大量数据处理与复杂定位算法实现推至"云端",首先根据网络拓扑结构和装置布点情况,寻找环网中每条线路对应不同检测点的区段连接点,将环路划分为多个区段,在任意区段发生故障,初始行波的传输路径被直观唯一确定;依据初始行波到达时间的相关性,可有效界定故障区段,并在此基础上,根据初始行波传输路径,融合处理全网波形数据得到故障精确位置。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,在配置有限数量的行波采集装置情况下,可实现复杂电网快速、精确、可靠故障定位,算法实现简单,可行性强。     

基于整个输电网的电压行波故障定位算法

在双端电压行波定位的基础上,提出了一种基于整个输电网的行波故障定位算法,该算法在某一条线路故障后每个变电站均记录电压行波到达该站的时间,然后由主站根据整个输电网中各变电站所有的时间信息进行融合处理和容错分析,从而在某一台定位装置故障、启动失灵或时间记录错误后仍能进行精确定位。仿真结果表明,该算法具有很强的容错性和很高的定位精度。     

Power grid fault traveling wave network protection scheme

Based on study on propagation characteristics of traveling wave in transmission lines, a novel power grid fault traveling wave network protection scheme was proposed in this paper. When a line fault occurs, all traveling wave protection relays (TWPR) record arrival time of initial traveling wave using the precise timing signals from Global Positioning System (GPS). Then the ineffective arrival time of initial traveling wave is eliminated and modified, while the effective arrival time of initial traveling wave is utilized to detect the fault line. Different from the traditional protection schemes, which are only based on fault information of one line, the proposed scheme not only solves the problems of traveling wave protection, which are susceptible to the factors (such as the structure of the lines), but also can make reliable tripping action when one or more TWPRs break down, start-up failure or record wrong arrival time of initial traveling wave. Both theoretical analysis and simulations indicate that the protection method has high reliability, and redounds to further enhancing the practicability of traveling wave protection.     

基于ARIMA的矿山电网故障暂态行波波头辨识及故障测距

由于矿山电网含有大量的整流设备及非线性负载,运行时含有稳定的高次谐波分量和高频噪声,同时矿山电网多为短距离线路,故障后产生的暂态信号与原有高次谐波混叠严重,给行波故障测距带来了极大的困难。通过分析矿山电网故障行波的时域特征,提出基于整合移动平均自回归模型(ARIMA)对行波波头到达前的高频周期信号进行预测,并结合波头到达时刻的真实波形得到波形残差,同时对残差进行平稳性校验,通过行波波头到达时刻前后残差平稳性的不同确定准确的波头到达时刻,进而实现行波故障测距。利用低压电缆网络仿真实现矿山电网故障,仿真结果表明:与小波变换与经验模态分解相比,所提方法能够准确辨识行波波头,且不易受故障状况和噪声的影响,能有效提升行波可行性及精度,尤其适用于含有整流设备及非线性负载矿山电网故障测距。     

基于差值矩阵的多端输电线路故障定位研究

针对现有多端输电线路故障行波检测困难、定位精度不高、判定算法复杂等问题,提出一种基于变分模态分解(VMD)算法和Hilbert变换相结合的行波检测法和一种基于差值矩阵的多端输电线路故障行波定位算法。首先通过行波传感器采集故障行波信号,利用VMD分解算法对故障行波进行分解,结合Hilbert变换提取模态分量IMF1的瞬时频率,根据第一个瞬时频率的奇异点位置确定故障行波的达到时刻。然后利用行波到达各端的时间和行波传输原理,得到多端输电线路故障分支判定矩阵。最后根据故障分支判定矩阵确定故障支路,实现故障点的精确定位。ATP/EMTP仿真结果表明,所提检测方法能够准确检测故障初始行波的到达时间,多端输电线路定位算法能够准确判定故障支路,相比于HHT检测方法下的定位算法,进一步提高了定位精度。     

电网行波故障定位装置的优化配置

在研究电网行波故障定位方法的基础上,提出了一种行波故障定位装置的优化配置方法。该方法首先依据配置原则对电网中的变电站配置行波定位装置,然后利用模拟退火算法对初始方案进行优化,将配置过程和优化过程有效结合后提高了初始配置方案的质量,缩小了模拟退火算法的寻优范围,从而提高了求解速度。实际系统的配置分析和仿真结果表明适当的优化配置可以在不影响定位可靠性和准确性的前提下减少定位装置的布点,从而有效节省投资。     

LCC-VSC混合直流输电线路的组合型单端故障定位方法

电网换相换流器—电压源换流器(LCC-VSC)混合直流输电线路中的故障行波传播特性有别于常规直流和柔性直流的输电线路。文中针对混合直流输电线路分析了行波折反射过程及两端边界反射角的频变特性,确定了单端法故障定位装置的合理安装侧,提出了一种组合型单端故障定位新原理。首先,利用定位精度略低的固有频率法进行故障位置初测,以此粗略计算故障点第1次反射波的大致到达时刻。然后,再利用故障点反射波与对端母线反射波的波到达时刻的对称性质在行波传播时序图中匹配找到这2种反射波的精准波到达时刻。最后,根据初始行波、故障点第1次反射波和对端母线第1次反射波到达时刻实现故障定位。仿真实验表明,固有频率法的引入有效避免了由于无法准确区分故障点第1次反射波与对端母线第1次反射波所带来的定位误差,所提方法在LCC-VSC混合直流输电系统中能实现较准确的故障定位。     

采用区域电网多点测量信息的行波故障定位

利用区域电网多点测量信息进行行波故障测距,能够减少实际的定位装置使用数量,并提高结果可信度。为此,文中提出了一种利用时域行波数据同时进行故障选线和测距的算法。首先,根据模量速度差法初步估算故障距离,然后在不依靠保护动作信息的情况下进行故障选线,同时剔除无效数据。最后,结合单/双端行波法的优点,利用多端数据精确地查找故障位置,提高定位结果的品质。仿真结果表明,该方法需要的定位装置少,适用于各种故障情况且具有较高的测距精度。