超高压电缆-架空线混合线路故障测寻方法

提出一种超高压电缆-架空线混合线路故障测寻的新方法。首先利用有效的判据确定故障发生在电缆侧或架空线侧，然后利用故障区域首末端电压、电流突变量值递推算出故障点。经过简单的改进，该方法同样适用于更复杂的超高压架空线-电缆-架空线混合线路。新方法不要求双端数据同步，不受线路两端系统阻抗和过渡电阻的影响，不存在伪根判别问题，易于实现。仿真结果显示这种算法具有较高的测距精度和实用价值。     

架空-电缆混合线路接地故障距离保护整定研究

针对架空线与电缆的线路参数不均一,提出了架空-电缆混合线路接地距离保护的整定优化方法。分析了零序电流补偿系数对测量阻抗的影响,两侧保护分别采用从母线起混合线路全长70%的正序阻抗和零序阻抗来计算零序电流补偿系数;分析了故障处于不同位置时,架空线侧和电缆侧的保护所采集的故障相电压波形特征,发现电缆侧保护所采集的故障相电压含有较大幅值的非整次谐波,故架空线侧保护采用从母线起线路全长70%的正序阻抗作为整定阻抗,而电缆侧保护采用整条线路正序阻抗的70%作为整定阻抗。利用PSCAD建立了架空-电缆混合线路模型并进行故障仿真,结果表明,该方法可有效提高架空-电缆混合线路接地距离保护Ⅰ段的灵敏性。     

电缆-架空线混合线路故障行波测距新方法

电缆-架空线混合线路的故障测距存在2个难点:电缆依频特性突出.波头不易准确捕提;线-缆接头处波阻抗不连续,行波发生反射,增加了故障点反射波识别的难度.分析了电缆-架空线混合线路不同区段故障时,连接点处的负序电流分布特征,提出了一种电缆-架空线混合线路的故障测距新方法.对确定的电缆-架空线混合线路,于故障附加负序网络利用线路两端电气量推导线缆接头处的分布电流,藉此判断故障区段;此后,根据确定的线-缆长度所对应的行波折反射规律,剔除线缆接头处的反射波干扰:根据电流线模分量与零模分量模极大值的极性规律确定故障点反射波,实现电缆-架空线混合线路的单端故障测距.同时,揭示了线路发生单相接地故障的模量耦合现象与规律.大量电磁暂态仿真表明,不对称接地故障存在线模与零模耦合,该电缆一架空线混合线路的故障测距方法有效.     

基于电压序量变化量的超高压混合线路故障测距方法

超高压混合输电线路电缆区段及架空线区段线路参数不同,因此均匀线路测距方法无法使用。针对混合线路参数特征,提出了基于电压序量变化量的超高压混合线路故障测距方法。首先研究了混合线路沿线电压序量的快速计算方法。然后针对超高压架空线?电缆混合线路中的不对称故障,提出采用沿线负序电压幅值比较的故障位置定位方法;针对其对称故障,提出采用沿线正序电压变化量幅值比较的故障位置定位方法。EMTDC仿真表明所提算法计算速度快、测距精度高,不要求双端电气量同步,不受过渡电阻影响,且不存在伪根识别问题。     

架空线-电缆-架空线混合线路故障定位方法研究

为了解决波速不准确对混合线路故障定位的影响,提出一种架空线-电缆-架空线混合线路故障定位新方法。首先,通过检测各区段的零序电流幅值差异度,实现故障大区段检测;然后,基于纯架空线或纯电缆线路的波速相同特性,通过检测故障行波首次到达故障区段两端的时间,实现故障小区段检测,进一步缩小故障区段;最后,结合三端行波法对架空线-电缆-架空线混合线路进行故障测距。仿真结果表明,该方法简单,高效,抗干扰能力较强,测距精度满足要求。     

基于分布参数模型的混合线路故障测距和重合闸的研究

在混合线路特定参数特性的基础上,提出了一种基于分布参数模型的混合线路故障测距的新方法。首先利用有效的判据确定故障发生在架空线侧或电缆侧,然后利用故障区域的两端电气量和输电线路参数确定故障点。EMTP仿真结果和Mattab数据处理表明,该算法具有很好的准确性,不要求双端的数据同步,而且受过渡电阻、故障类型、故障位置的影响很小,根据精确测距结果,可确定保护跳闸后重合闸动作策略,具有较高的实用价值。     

利用暂态行波的架空线—海底电缆混合线路故障定位方法

分析架空线—海底电缆混合线路发生故障后行波的传播特点,并在此基础上提出一种利用暂态行波的架空线—海底电缆混合线路故障定位方法,以架空线与海底电缆连接点处发生故障后暂态行波传播到混合线路两端母线的时间差值为整定值序列,当架空线—海底电缆混合线路发生故障后,通过所测得的故障暂态行波传播到混合线路两端母线的时间差值与整定值序列进行比较确定故障区段,再通过相应测距公式进行测距计算。PSCAD仿真结果表明,本方法可以准确可靠地测出故障点。     

XLPE高压电缆短路故障电流在线监测装置设计

通过分析XLPE高压电缆线路短路故障电流回路的特点,设计了XLPE高压电缆短路故障电流在线监测装置.当线路发生短路故障时,短路故障电流在线监测装置实时采集故障电流的大小与方向信息,并根据监测数据分析故障电流回路特性,对于电缆-架空线混合线路,判断故障发生在电缆侧还是架空线侧;对于金属护套交叉互联的长电缆线路,判断故障发生在哪个交叉互联区间.该装置大大缩短了电缆线路发生短路故障后的抢修时间,提高了供电可靠性.     

基于动态模式分解的三端多段式架空线-电缆混合输电线路故障定位新方法

针对三端多段式架空线-电缆混合输电线路故障定位问题,提出一种基于动态模式分解算法的故障定位新方法。首先,将能够改善模态混叠的动态模式分解算法和反映瞬时能量变化的Teager能量算子相结合用于故障行波波头准确检测;将三端多段式混合线路简化为“三端线路”,给出一种基于故障初始行波到达各端测点及T节点时间差的故障分支判定条件,并根据其判定出故障支路。然后,计算故障初始行波到达该支路端点和T节点的时间差,并与故障行波由该支路各架空线和电缆的连接点传播到端点和T节点的时间差进行比较,确定故障所在的架空线路段或电缆段。最后,利用双端行波法计算故障距离。仿真结果表明,所提基于动态模式分解算法的故障定位方法可准确判断三端多段式架空线-电缆混合线路的故障支路并定位出故障位置。     

基于行波固有频率和经验模态分解的混合线路故障测距方法

基于行波固有频率的故障测距方法不依靠识别行渡波头即可进行精确故障测距,测距的关键是正确提取故障行波固有频率的主成分.该方法应用于架空线-电缆混合输电线路时,由于波阻抗不连续,会形成混叠的固有频率频谱,给正确识别和提取故障行波固有频率主成分带来困难.基于此,文中提出一种基于行波固有频率和经验模态分解(EMD)的架空线-电缆混合线路故障测距方法,在提取故障行波固有频率主成分之前先利用EMD进行信号分解,获取故障测距所需的故障行波成分,再对其进行固有频率频谱分析、主成分提取和故障测距计算.对某实际的110 KV架空线-电缆混合输电线路的仿真分析表明,该方法可较好地解决现阶段频域方法进行架空线-电缆混合线路故障测距时存在的频谱混叠问题,具有一定的实用价值.     

经验模态分解在超高压输电线路故障定位中的应用

介绍了经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,简称为EMD)方法,并将其引入电力系统故障信号处理中,提出一种基于EMD的输电线路故障定位新方法,仿真实验表明该方法能较好地实现超高压输电线路故障定位.     

考虑串补电容的超高压输电线路暂态保护判据研究

超高压输电线路发生故障时，线路上的串补电容及其保护回路都将在故障时产生附加的暂态分量，利用同一时间段内不同频率分量的衰减程度不同区分区内、区外故障或利用高频暂态量电流信号奇异点(突变点)的奇异性区分区内、区外故障的单端暂态量保护判据，并不适用于带有串联补偿电容的输电线路。给出了一种适用于带有串补电容的输电线路暂态保护新判据．并通过理论分析及算例仿真，证明了其可行性。     

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。     

正常运行方式下跨电压等级四回线零序电流补偿系数整定

跨电压等级同塔四回线路中某一条线路发生接地短路时,故障线路不仅受到同一电压等级非故障线路零序互感的影响,还受到不同电压等级线路零序互感的影响,同时对于超高压线路多采用长距离输电,电容电流的影响也不容忽视。综合分析了四回线路正常运行方式下,一线路发生接地短路时非故障线路零序互感和长线路零序电容电流对零序电流补偿系数的影响,根据公式提出了新的零序电流补偿系数整定方式。最后利用PSCAD仿真结果验证了本文方法更能准确地反映故障位置,且能使两侧的距离Ⅰ段保护范围有交叉,提高了线路接地距离保护性能。     

基于正序电流故障分量的输电线路故障检测

高压输电系统中传统后备保护定值整定困难,灵敏度易受到高阻接地、潮流转移等影响。文中提出了一种基于正序电流故障分量的输电线路故障检测算法。采用线路两端正序电流故障分量的矢量和幅值与矢量差幅值的比值作为线路的故障判断量,给出严格的公式推导,建立了故障检测的判据。理论分析了线路的故障判断量的分布特性,与本线路阻抗、两端背侧的系统等效阻抗、故障点位置的关系,证明了其与过渡电阻无关。在系统发生振荡时,将求解的故障定位值作为辅助判据。IEEE 39节点系统仿真实验表明,各类故障发生时所提算法均能够正确检测故障线路且不受故障位置、过渡电阻等影响,在非全相运行、负荷潮流转移时也能检测出故障线路,对两端数据的同步性要求不高。     

基于电压相位波动特征的单相永久性故障识别方法

研究了带并联电抗器的超高压输电线路发生单相接地故障时跳开相电压的自由振荡分量频率的影响因素,分析了带并联电抗器的超高压输电线路发生单相接地故障时跳开相电压的相位特征,揭示了恢复电压相位周期性波动的原因,并考虑了傅氏算法处理含非基频量信号时的误差对跳开相电压相位计算的影响。引入健全相电压相量和作为极化电压,以极化电压为基准区分发生瞬时性故障与永久性故障时的跳开相电压相位,提出了识别永久性故障的跳开相电压相位波动判据。EMTP仿真结果表明,该判据计算简单,判定准确,且不受过渡电阻影响,可有效适用于带并联电抗器的输电线路单相故障性质的识别。     

Fault location of untransposed double-circuit transmission lines based on an improved Karrenbauer matrix and the QPSO algorithm

Some double-circuit transmission lines are untransposed, which results in complex coupling relations between the parameters of the transmission lines. If the traditional modal transformation matrix is directly used to decouple the parameters, it can lead to large errors in the decoupled modal parameter, errors which will be amplifed in the fault location equation. Consequently, it makes the fault location results of the untransposed double-circuit transmission lines less accurate. Therefore, a new modal transformation method is needed to decouple the parameter matrix of untransposed double-circuit transmission lines and realize the fault location according to the decoupled modal parameter. By improving the basis of the Karrenbauer matrix, a modal transformation matrix suitable for decoupling parameters of untransposed double-circuit transmission lines is obtained. To address the diffculties in solving the fault location equation of untransposed double-circuit transmission lines, a new fault location method based on an improved Karrenbauer matrix and the quantum-behaved particle swarm optimization (QPSO) algorithm is proposed. Firstly, the line parameter matrix is decomposed into identical and inverse sequence components using the identical-inverse sequence component transformation. The Karrenbauer matrix is then transformed to obtain the improved Karrenbauer matrix for untransposed double-circuit transmission lines and applied to identical and inverse sequence components to solve the decoupled modal parameter. Secondly, based on the principle that voltage magnitudes at both ends are equal, the fault location equation is expressed using sequence components at each end, and the QPSO algorithm is introduced to solve the equation. Finally, the feasibility and accuracy of the proposed method are verifed by PSCAD simulation. The simulation results fully demonstrate that the innovative improvement on the basis of the traditional modal transformation matrix in this paper can realize the modal transformation of the complex coupling parameters of the untransposed double-circuit transmission lines. It causes almost no errors in the decoupling process. The QPSO algorithm can also solve the fault location equation more accurately. The new fault location method can realize the accurate fault location of untransposed double-circuit transmission lines.     

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。     

一种基于微分方程法的串补线路精确故障测距算法

串联补偿电容的接入使得从线路两端测得的稳态时的电压电流关系不再一一对应,用代数法无法区分故障发生在串补电容的哪一侧,这给以前常用的代数方程定位算法增加了新的困难。文中利用在线路两侧同步采集(用全球定位系统(GPS)进行同步)的电压、电流信号,采用微分方程数学模型并结合串补线路的特点推导了一种新的故障定位算法。该算法分别假定故障点在串补电容的两侧,通过计算得到2个故障定位解,其中一个为真根,另一个为伪根。针对定位过程中出现的真伪根,由暂态过程中电容两侧发生故障时的电压波形不同这一事实,根据线路两侧获取的数据分别计算出的故障点电压应相等这一原理,提出了一种简单、可靠地找出真根去除伪根的方法,可正确判定事故地点。仿真研究表明,该算法具有较高的精度和较强的适应性,能可靠区分真伪根,精确确定事故地点。     

An adaptive PMU based fault detection/location technique fortransmission lines. I. Theory and algorithms

An adaptive fault detection/location technique based on a phasor measurement unit (PMU) for an EHV/UHV transmission line is presented. A fault detection/location index in terms of Clarke components of the synchronized voltage and current phasors is derived. The line parameter estimation algorithm is also developed to solve the uncertainty of parameters caused by aging of transmission lines. This paper also proposes a new discrete Fourier transform (DFT) based algorithm (termed the smart discrete Fourier transform, SDFT) to eliminate system noise and measurement errors such that extremely accurate fundamental frequency components can be extracted for calculation of fault detection/location index. The EMTP was used to simulate a high voltage transmission line with faults at various locations. To simulate errors involved in measurements, Gaussian-type noise has been added to the raw output data generated by EMTP. Results have shown that the new DFT based method can extract exact phasors in the presence of frequency deviation and harmonics. The parameter estimation algorithm can also trace exact parameters very well. The accuracy of both new DFT based method and parameter estimation algorithm can achieve even up to 99.999% and 99.99% respectively, and is presented in Part II. The accuracy of fault location estimation by the proposed technique can achieve even up to 99.9% in the performance evaluation, which is also presented in Part II