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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

基于神经网络原理的高压架空输电线路故障测距模型的研究

根据目前广泛应用的单端电气量的基频分量实现单回高压架空输电线路故障测距的其各种算法尚存在的不足之处,录求解出现伪根或可能存在迭代不收敛的问题;测距结果受时端系统运行方式变化的影响等。本文运用人工神经网络的理论开辟了故障测距的析途径,提出用基于分布分层式神经网络系统来实现高压架空输电路线故障测距的新方法。经研究和仿真表明：该方法能有效地实现输电线路故障点的精确定位,测距结果不受故障过渡电阻和对端运行     

基于分层分布式神经网络系统的高压架空输电线路故障测距的模型研究

根据目前广泛应用的单端电气量的基频分量实现单回高压架空输民线路故障测距的各种算法尚存在的不足之处,如求解出现伪根或可能存在迭代不收敛的问题,测距结果受对端系统绵影响等。本文运用人工神经网络的理论开辟了故障测距的新途径。提出用基于分布分层式神经网络系统来实现高压架空输电线路故障测距的新方法。经研究和仿真表明：该方法能有效地输电线路故障点的精确定位、测距结果不受故障过渡电阻,对运行方式的影响,且可获得     

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。     

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。     

基干模糊逻辑和支持向量机的高压输电线路故障分类器

高压输电线路故障类型的正确识别是输电线路故障定位和事故分析的前提保证，探求有效，实用的识别方法是有意义的。在对高压输电线路故障类型识别原理及实现方法进行总结分析的基础上，提出采用小样本高泛化能力的支持向量机(Support Vector Machines,即SVM)算法，并结合适于处理具有不确定线性划分关系问题的模糊集理论，来完成高压输电线路的故障分类器，实现了使期望风险最小他的最忧分类，仿真结果表明：所提方法判别过程简单、清晰．能正确识别高压输电线路的故障类型，而且还不受输电线路系统模型结构的限制，具有较强的通用性和实用性。提出的基于模糊逻辑和SVM的高压输电线路故障类型识别新方法，克服了常规线性分类方法的局限性，实现了输电线路故障模式空间的非线性可分，解决了高压输电线路故障模式识刖的根本性问题。     

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。     

Characteristics and classification of high-current fault arcs on distribution systems

When a fault occurs on transmission or distribution systems due to lightning or overvoltage, often an arc discharge occurs at the fault point. The arc discharge, which is caused by a fault current, has a high current, high temperature, strong light emission, etc., thus it sometimes causes heavy damages to electric power equipment. The arc discharge is influenced by the conditions around the arcs, i.e., gas, insulation materials, gap length, weather, etc. Also, the arc voltage along the arc column indicates the characteristics of the arc. If the voltage waveforms of the arcs caused by the fault on transmission or distribution systems are classified, it is possible to find the location and the equipment where the fault occurred. In this paper, the arc voltage data in 6-kV class XLPE cables and 6-kV class overhead lines are analyzed and an artificial neural network method is applied to classify the arc voltage waveforms. The results obtained from the six artificial neural networks developed show that the artificial neural network method is effective for classification of arc voltage waveforms if adequate input parameters are selected.     

带并联电抗器线路单相永久性故障的识别方法

根据带并联电抗器超高压输电线路传输特性提出了一种基于分布参数模型的过渡电阻计算方法。鉴于永久性故障时,过渡电阻基本稳定在一较小值,而瞬时性故障熄弧以后,过渡电阻计算值迅速上升,据此可以通过过渡电阻的连续计算确定故障性质,同时还可以鉴别熄弧时刻。该方法只需要故障相跳闸后单端并联电抗器电流、单端健全相电流和故障测距结果即可实现判别,实际应用方便。电磁暂态程序仿真和分析表明,该方法在不同故障位置、不同负荷电流和不同过渡电阻情况下均能准确判断,且同时适用于单端和双端带并联电抗器的情况;此外,该方法具有一定的耐故障测距、线路参数和系统频率误差的能力。     

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。     

基于分布参数模型的混合输电线路精确测距及重合闸方案

华东镇海—舟山500kV线路工程采用复杂的电缆-架空线混合输电线路,发生故障时无法准确对故障位置进行定位,且现有的重合闸方案无法实现自动识别架空线路故障并投入重合闸。文章提出一种基于分布参数模型的混合线路故障测距方案,方案采用正序故障分量,利用混合线路各段准确参数,分别采用线路两侧电气量计算沿线各点的电压有效值。根据两侧电气量计算的故障位置电压有效值相等的特点,对故障位置进行准确计算。且针对实际工程对重合闸的需求,提出一种故障位置区段定位方法。该方法通过比较用两侧电气量计算的电缆和架空线交界处的电压有效值对故障所在区段进行定位,以实现故障点位于电缆线路时不重合,故障点在架空线时重合闸。仿真结果表明,采用华东镇海-舟山500kV线路工程各段准确参数,各故障位置、各故障类型测距误差均不大于2.5%或±1km,测距结果不受过渡电阻影响,且可实现自动识别架空线故障并投入重合闸。     

基于时间反演技术的电力电缆单相接地故障测距方法

提出了一种基于时间反演技术的电力电缆单相接地故障测距新方法,当电力电缆发生单相接地故障时,利用电压波动方程时间反演的对称性,将在线路终端采集到的时域电压波反演成等效电流行波并传回输电线路,计算出各假定故障点的电流能量值,根据时间反演的时间-空间同步聚焦特性,确定故障点到线路终端的距离。Matlab仿真验证表明,该方法能够准确有效地实现电力电缆单相接地的故障测距,不但适用于不同过渡电阻的接地故障,而且具有收敛速度快,测距精度高等优点。