一种用于校验双端行波测距装置的测试系统的研发与测试

双端行波测距技术利用故障行波的初始波头抵达故障线路两端的时间差来实现故障定位,比单端测距和传统测距技术有着较高的精度和可靠性。双端行波测距装置在投入运行前必须经过专门的校验和测试,这是传统的继电保护测试仪所不能做到的。提出了一种用于校验该装置的测试系统的设计实现方案,并对系统样机做了大量的实验测试。实验结果表明,该测试系统的电压、电流输出具有很高的频率精度、幅值精度和同步性,满足双端行波测距装置的校验需求。     

基于零模-线模波速差的配电网单端测距新方法

针对传统行波定位法应用在配电网中产生测距误差大、成本高的问题,提出一种结合单端法与双端法优点的波速差定位新方法。对量测端采集的电压行波信号进行相模变换,得到线、零模分量;利用小波变换模极大值在第五尺度下标定故障初始波头;利用基于零模、线模波速差的单端测距法同时进行单独测距,综合两侧的测距信息后判定出具体的故障位置。PSCAD仿真验证表明,与传统单端测距法对比,该文方法不受过渡电阻、故障初始相角及分支点的影响,具有较好的故障测距准确性。     

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。     

基于波前陡度的输电线路单端行波故障测距

输电线路单端行波故障测距方法中故障点反射波头识别困难.故障初始行波的波前陡度与故障距离相关,文中分析了波前陡度与故障距离的关系,提出了波前陡度与小波波头识别相结合的单端行波定位方法.方法首先对线路故障后记录的单端行波波形求取小波变换模极大值,获取初始波头及各反射波头起始点,再通过首波头波前陡度计算初步故障距离,筛选最接近该距离的小波模极大值以确定故障点反射波头并进行精确测距.算例结果证明了该方法的有效性.     

基于电压行波极性特征的新能源送出线路保护方案

新能源经交流线路送出时,由于其弱馈性和受控特性,传统的工频量保护难以适用,而行波保护能够在新能源控制系统介入导致故障特性发生较大变化之前完成故障识别,是目前解决新能源送出线路工频量保护问题的有效途径之一。然而现有的单端行波保护方案无法准确识别区内近端故障和区内末端故障,因此文中分析了区内和区外故障情况下行波的折反射过程,并利用电压行波零模分量与线模分量到达保护安装处的时间差对故障位置进行初判;针对基于时间差难以准确识别的区内近端故障和区内末端故障,进一步挖掘电压行波的极性特征,利用首个反极性的电压行波和故障初始电压行波到达保护安装处的时间差与故障位置的关系来识别区内近端故障,利用前2个电压行波的极性关系来识别区内末端故障。仿真结果表明,该方案能够快速识别区内外故障,并且具有较好的耐过渡电阻能力。     

输电线路单端行波故障测距的研究

分析了影响单端行波测距法精度的主要因素,包括母线端接线、接地电阻、T型线路结构、故障位置等,指出行波的极性和幅值是行波最重要的两个特征,提出了考虑电流行波极性和电压行波极性的综合行波极性判别法,该方法较容易识别线路内的折反射行波和线路外的其它线路折反射行波,与仅利用电流或电压行波的方法相比,判别的可靠性有很大提高.同时指出对单端行波测距而言,一些线路结构和故障情况下无法进行单端行波测距,单端行波测距法还存在测距死区问题.用单端法进行测距需要结合阻抗法进行联合单端测距,在单端行波法失效的情况下以阻抗法的测距结果作为补充,才能弥补单端行波法和单端阻抗法的不足,实现精确故障定位.     

小电流接地系统行波测距方法研究

以行波测距法应用到小电流接地系统的故障测距中为背景,对单端测距算法和双端测距算法进行了比较并改进了单端测距算法。利用电流行波进行相模变换,并对其进行二进小波变换。根据小波变换的奇异性理论检测初始行波、故障点反射波及故障点经对端母线反射波波头的到达时刻,进而计算出故障距离,实现故障测距。在Matlab环境下建立了相关模型并进行了仿真验证。仿真结果表明:利用电流行波的小波变换实现小电流接地系统单相接地故障测距是合理且可行的。     

基于组合行波原理的高压架空线—电缆混合线路故障测距方法

分析了架空线-电缆混合线路故障后的行波的传播过程以及行波折、反射的现象。在此基础上,针对35kV及以上的高压架空线-电缆混合线路提出了一种基于两种行波原理相组合的故障测距方法。利用双端原理根据混合线路故障初始行波到达两端的时间差进行故障区段的选择,用单端原理进行初步故障测距,结合故障初始行波到达线路两侧的时间差由单端原理给出准确结果。本方法的优点在于得到的测距结果是单端测距原理的结果,消除了双端原理测距中混合线路长度误差及线路两侧准确时间同步问题对测距精度的影响,进而提高了测距准确性与可靠性。ATP仿真表明,所提出的混合线路组合行波故障测距方法是可行的,并且故障测距精度得到明显提高。     

基于组合行波原理的高压架空线-电缆混合线路故障测距方法

分析了架空线-电缆混合线路故障后的行波的传播过程以及行波折、反射的现象。在此基础上,针对35 kV及以上的高压架空线-电缆混合线路提出了一种基于两种行波原理相组合的故障测距方法。利用双端原理根据混合线路故障初始行波到达两端的时间差进行故障区段的选择,用单端原理进行初步故障测距,结合故障初始行波到达线路两侧的时间差由单端原理给出准确结果。本方法的优点在于得到的测距结果是单端测距原理的结果,消除了双端原理测距中混合线路长度误差及线路两侧准确时间同步问题对测距精度的影响,进而提高了测距准确性与可靠性。ATP仿真表明,所提出的混合线路组合行波故障测距方法是可行的,并且故障测距精度得到明显提高。     

小波变换在超高压输电线路双端故障测距中的应用

研究了基于小波分解的故障测距,对故障行波电流信号进行相模变换,通过小波分解提取出故障分量发生奇异性的时间点,针对以往利用单端行波故障测距存在故障距离检测不准确的问题,采用双端故障测距将行波到达两端的时间相减,可以更准确地定位故障点。实例分析表明该方法有很高的测距精度。     

单端行波故障测距的频域方法

研究了故障行波的频谱与故障距离以及线路终端的系统条件3者的关系,特别是线路终端的系统等效阻抗对行波频谱的影响。在此基础上,提出了频域的单端行波故障测距方法。首先提取故障行波的频率主成分,确定在此单一频率下的波速、系统端和故障点反射角,然后计算出故障距离。分析了单相高阻接地故障时行波频谱的特点及算法的误差。用不同故障距离和故障类型的仿真算例对算法的精度进行了验证。     

消除零模波速影响的配电网单端行波故障测距算法

配电网线路分支众多,末端往往具有三相不平衡负载,传统的单端行波法需在复杂的折反射波中提取故障点的反射波,不易实现。而基于模量行波速度差和基于线模行波突变这两种故障测距方法的精确度都受制于不稳定的零模波速度。基于此,将两种方法结合,利用零模检测波速度与传播距离成对应关系的特点,获得不受零模波速度影响的故障定位新方法,该方法避免了传统故障测距算法需要多次从复杂的折反射波中提取信息的缺点,能够简洁、快速、准确地对复杂的分支线路进行故障测距。此方法首先检测故障暂态行波的零模和线模分量到达首端的时间差,然后在首端对三相同时注入相同的高压脉冲并检测线模行波首个波头到达检测点的时间,进而利用稳定的线模波速度进行故障距离的测量。最后,利用PSCAD仿真验证了所提方法基本不受故障位置、过渡电阻大小以及故障初相角的影响,各种情况下绝对误差均在100 m之内。     

基于集成神经网络的特高压直流输电线路初始电压行波小波变换模极大值比单端测距方法

针对现有故障测距方法存在对高阻故障不灵敏、二次行波波头难以捕捉的问题,提出一种基于集成神经网络的特高压直流输电线路初始电压行波小波变换模极大值比的单端测距方法。首先,推导出故障距离与初始电压行波的线模量和地模量的小波变换模极大值比之间的近似公式,公式表明两者之间具有非线性关系,且此关系与过渡电阻无关。然后,利用AdaBoost-Elman集成神经网络拟合两者之间的非线性关系,提取不同小波尺度下初始电压行波各模量分量的小波变换模极大值比作为集成神经网络输入量,将故障距离作为输出量,构建集成神经网络故障测距模型。将各小波尺度下的初始电压行波各模量分量的小波变换模极大值比输入训练完成的集成神经网络模型即可达到故障测距的目的。仿真结果表明,所提方法测距精度高,且不受过渡电阻影响。     

计及模速差异与杂散电容的反向行波辨识

单端法是行波测距研究的热点,但第2个浪涌波头的辨识因非故障线路及故障对端母线的存在变得困难。为此藉助故障行波线模与零模波速的差异提出一种区分故障半程内外的辅助判据。反向行波虽能有效抑制相邻非故障线路行波折射的影响,但仅基于极性比较的方法并不能准确地辨识出第2个电压行波,故考虑电压行波在实际变电站母线杂散电容处的传播特性,即电压行波在杂散电容处的初始反射系数恒为负的结果而利用第2个反向行波相对极性进行波头辨识。理论分析和实际仿真结果表明,这种方法不受线路两端母线类型影响,对单端行波测距法的有效实施有非常现实的意义。     

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。     

与波速无关的输电线路双端行波故障测距研究

根据现有的输电线路双端行波故障测距原理,提出一种与波速无关的双端行波测距方法。采用小波变换法对行波信号进行分析,判断故障初始行波和故障点反射行波到达线路两端母线的时间,求解一组由距离、时间和速度组成的方程组,得到与波速无关的故障测距公式。理论上该方法不受行波波速的影响,并且具有较高的测距精度。通过Matlab软件仿真,证明了该方法的有效性和正确性。     

分布式输电线路故障定位装置的研制

传统故障定位装置多是安装在变电站内,高频故障行波经过CT后会发生衰减,频带变窄,影响波头的检测.该文提出一种新型的分布式输电线路故障定位装置设计方法,在一条线路上沿线设置若干检测点,利用Rogowski线圈直接检测输电线路中的高频故障行波,根据输电线路接地故障行波中线模和零模分量在线路中传播速度不同,利用到达各检测点的...     

基于多端行波的配电网单相接地故障定位方法

配电网多为树形结构,分支多,单端定位或双端定位方法都很难准确定位故障。针对B型行波和配电网树形结构,提出了一种多端行波故障定位方法。该方法利用接地故障时刻产生的行波第1波头到达配电网线路各末端的时刻进行故障定位。利用行波故障定位基础理论,建立了多端行波故障定位的理论依据,考查了定位方案在配电网中的优越性。采用ATP仿真软件和MATLAB软件对该方案在配电网中遇到的各种情况进行了仿真分析。仿真结果表明,在配电网单相接地故障定位中,多端行波定位法只利用接地故障初期很短时间内的暂态行波信号,接地故障后期的故障发展情况对开始的暂态行波信号并无影响,所以运用多端行波定位法能够快速准确地找到故障点。