一种新型的输电线路双端行波故障定位方法

针对行波故障测距技术中行波检测准确性和行波波速对测距精度的影响,提出一种新的双端行波故障定位方法。首先,介绍了变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)和 Teager能量算子(Teager Energy Operator,TEO)的特点,并将VMD与TEO相结合应用于故障行波波头的检测。其次,在双端行波故障测距原理的基础上,根据故障行波的传播路径,推导出一种不受行波波速和线路实际长度变化影响的行波故障测距新算法。该算法不需要检测行波反射波的波头,测距原理简单。最后,通过EMTDC仿真验证方法的正确性和准确性。大量的仿真结果表明该方法行波波头检测效果较好,测距准确度较高。     

利用单相自动重合闸确定行波测距的波速

行波故障测距系统中的行波波速测量的准确性在一定程度上影响了行波测距的精度,文章在对影响行波波速测量准确性的因素、行波波速对测距精度的影响及现有行波波速测量方法进行分析的基础上,提出一种输电线路发生单相接地故障时利用单相自动重合闸产生的行波在线测量线路行波波速的方案,实现了行波波速的在线测量和调整。理论分析和仿真均表明,该方法实现简单,对提高行波故障测距精度有一定的效果。     

输电线路分布式行波检测的故障定位方法

提出了一种基于输电线路分布式行波检测装置的故障定位方法。利用沿线分布安装的两套基于Ro-gowski线圈的行波检测装置,采集高频故障行波,运用相模变换和小波变换模极大值法检测线模行波波头,准确定位波头到达时间。各装置通过无线通信网络将波头到达时间回传主站,主站综合利用不同的波头时差信息,在线测量实时行波波速,可精确定位单条输电线路的故障。仿真结果表明,该方法具有较高的测距精度和可靠性。     

基于S变换的多端输电网故障定位方法

针对现有对于多端输电线路故障定位方法研究的不足,提出了一种基于暂态行波的多端输电网故障定位新方法。对各检测端母线电压线模分量应用S变换,从中提取出奈奎斯特频率分量单频率行波的幅-时变化特性,幅值最大值对应的时刻即为行波波首的到达时刻。采用该频率分量对应的行波波速作为计算用波速,解决了波速不确定的问题。将多端输电网看作含有一条干路和若干支路的集合,形成从支路到干路逐一排除的故障定段方案。最后,依定段结果与双端测距原理计算出故障点准确位置。仿真分析结果表明,定位精确、可靠,算法抗噪性及适应性强。     

基于参数优化VMD和TET的柔直线路单端故障测距方法

单端行波故障测距方法在考虑频变波速影响时需要提取故障行波时频域特征,但现有方法存在时频分辨率较低、波头识别困难和波速计算不准确的问题。为此,提出一种基于参数优化变分模态分解(variationalmode decomposition, VMD)和瞬态提取变换(transient extraction transform, TET)的单端故障定位方法。首先,利用麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)优化VMD参数,提取含有故障特征的高频模态分量。然后,对该模态分量进行瞬态提取变换,通过去除短时傅里叶变换中模糊的时频能量,保留与信号瞬态特征密切相关的时频信息,得到故障行波时频域全波形。最后,在故障行波全波形中提取主频分量并标定初始波头与第二反射波头,通过计算主频分量下的波速度,结合行波定位方法实现单端故障测距。在PSCAD/EMTDC中搭建四端柔性直流电网的仿真结果表明,所提算法对过渡电阻和噪声具有较强的耐受性,即使在较低采样率下也能实现准确的故障定位。     

考虑预设偏移值的多分支配电网故障定位方法

为减少线路参数不确定性对配电网线路故障定位结果的影响,提出一种考虑预设偏移值的多分支配电网故障定位方法。通过分析配电网线路中故障行波的传输特性,考虑预设故障点与真实故障点位置关系,定义线路端点的预设偏移值,建立了以预设故障点与行波波速为变量,总预设偏移值最小为目标的优化模型。利用灰狼优化算法下最小预设偏移值的求解原理,提出了预设故障位置与行波波速的选择方法,减少行波波速不确定性对配电网故障定位的影响,实现精确的故障定位。仿真结果表明,所提方法能够有效辨识故障支路和精确定位故障点,定位结果不易受线路参数不确定性的影响,有效提高了配电网故障定位的精度。     

基于母线扰动信号的配电网混合线路行波故障测距技术

中压配电网母线处施加扰动信号与故障指示器相配合实现故障区段定位的技术,得到越来越多的广泛应用。母线处扰动信号源能够产生行波信号,这为故障测距提供了可能。文中提出了一种基于母线扰动信号的单端故障行波测距技术。在发生永久性单相接地故障后,将非故障相母线经电阻接地,依据行波传输原理选取某个有效的线模分量,通过测量该线模分量反射行波到达时刻与扰动信号产生时刻的时间差计算故障距离。分析研究了多分支架空线—电缆混合线路的故障测距解决方案,并应用最小二乘估计对多次测距的结果进行有效融合,得到更为准确的测距结果。仿真与现场试验结果证实了测距技术的准确性。     

考虑强非线性和波速变化特性的特高压直流输电线路故障测距方法

特高压直流输电系统具有强非线性。采用小波变换方法的传统直流输电线路行波测距原理在实际工程中存在适应性问题。现阶段行波测距技术存在行波到达时刻与行波波速难以有机统一的问题。针对此问题,提出一种考虑强非线性系统和波速变化特性的特高压直流输电直流线路故障测距方法。从测距方法的适应性角度出发,提出非常适合暂态信息处理的改进的希尔伯特-黄算法,利用该算法可准确标定故障初始行波波头。从测距精度角度出发,分析故障行波波速变化特性,发现线路参数的频变特性和行波波头的衰减造成行波波速与故障距离呈非线性关系。据此提出神经网络算法,利用该算法将不必计算行波波速便能实现故障测距。大量仿真结果表明,该测距方法在不同故障距离和不同过渡电阻下的测距精度较高,鲁棒性较好。     

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。     

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。     

基于广域行波波头频率分量幅值比信息的输电网非同步故障定位

现有电网行波故障定位方法大多依赖行波到达时间和波速信息,需要精确同步。提出一种利用线模电压初始行波波头频率分量幅值比信息的输电网故障定位方法。该方法基于初始行波波头频率分量幅值的衰减特征和行波最短传播路径,采用虚拟故障点法,利用全网测量点的实际和理论幅值比差值构建故障线路识别判据;在保证训练普适性和少训练样本的前提下,利用径向基函数(RBF)神经网络拟合初始行波波头2个不同频率分量幅值比与故障距离的非线性关系实现故障精确定位。所提方法只需初始行波波头较低的频率分量幅值比信息,无需全网布置测量点和精确同步。在PSCAD/EMTDC中建立了IEEE 30节点系统的仿真模型,仿真结果表明所提方法定位精确、可靠性较高。     

基于改进暂态能量方向的半波长输电线路保护方法

针对传统特高压保护方法难以直接应用于特高压半波长交流输电系统的问题,提出基于改进暂态能量方向的半波长输电线路保护方法.半波长输电线路测量阻抗随故障位置不再呈现单一线性变化,导致传统距离保护不能直接应用于半波长输电线路,而行波在超长线路上衰减损耗极大,难以准确检测行波波头,故行波保护亦难以用于半波长输电线路保护.因此,提...     

基于三点电流测量的输电线路行波故障定位新方法

鉴于输电线路在线监测取得了长足的进步,针对目前行波定位法中波头检测算法存在缺陷和波速测定精度差的不足,本文提出了基于导线电流三测量点局域均值分解(LMD)的行波故障定位新方法。该方法首先对测量点电流线模分量进行局域均值分解,然后根据分解得到的第一个PF分量瞬时频率曲线的首个频率突变点来确定行波波头第一次到达测量点的时刻。其次,根据相位差动保护原理判断出故障点所在线路段,并利用无故障段线路的长度和故障行波到达其两端测点的时间差之比计算出故障行波波速。最后,通过双端行波法的定位原理计算出故障距离。仿真结果表明,本文定位方法同基于小波变换或希尔伯特-黄变换的定位方法相比具有较高的定位精度。     

基于分布式检测的多分支输电线路故障精确定位技术

为解决多分支复杂输电线路故障精确定位的难题,分析了故障行波过程及其检测要求。设计了适用于输电线路安装使用的分布式行波检测单元并提出针对多分支输电线路的基于分布式检测的故障定位新方法。只需要利用故障初始行波波头到达检测点的时间,根据初始行波波头到达各检测点的时间即可确定故障支路,再结合检测点的安装位置利用逐级递归双端法精确定位故障发生位置。理论和仿真表明,分布式故障定位技术很好地解决了多分支输电线路故障定位的问题,同时实现了故障时波速的实时测量,消除了波速不确定性带来的误差,定位精度高。     

基于零模行波波速量化的高压输电线路双端故障定位方法

结合行波零模分量传播的依频特性和衰减特性,提出基于零模行波波速量化的高压输电线路双端故障定位方法。利用最小二乘法拟合零模行波波速与故障零模行波到达首末端的传输时间差之间的关系。基于故障发生后实际测量行波信号的传输时间差,获取对应首末端的零模行波实际波速代入改进的双端行波测距方程实现故障定位。在PSCAD/EMTDC中搭建500 kV高压输电线路依频特性模型对所提方法进行仿真验证,结果表明该方法基本不受故障位置和故障电阻的影响,具有较高的故障定位精度。     

基于VMD和SDEO的低采样率行波故障定位算法

针对传统行波测距方法易受波速不确定性影响和需要在较高采样率下才能保证测距精度的问题,提出了一种基于变分模态分解(VMD)和对称差分能量算子(SDEO)的低采样率行波故障定位算法,该算法充分利用了初始行波波头的到达时刻和线路长度来消除波速对故障测距的影响,提高了定位精度。并将变分模态分解和对称差分能量算子相结合,利用分解的模态稳定性强的优点和能量算子优异的跟踪信号奇异性的特点,使该算法在较低采样率下也能精确地检测出波头的瞬时能量突变时刻,从而准确定位故障的发生点。EMTP仿真结果验证了所提方法的测量精度较小波故障定位方法有所提升,而且能够节约设备成本,适合于工程实际中的应用。     

基于小波变换技术的输电线路单端行波故障测距

提出了利用小波变换的单端行波测距新方法，可有效提取输电线路故障行波特征并消除行波色散对定位精度的影响，同时解决了如何定义行波到达时间和选取行波传播速度的问题。大量测距结果证实，采用小波变换技术的单端行波测距法的测距结果在可靠性和测距精度上都有很大提高，在单端行波测距法能够使用的条件下，测距精度能够满足现场对精确故障定位的要求。     

基于多端行波时差的配电网故障定位方法

针对现有配电网故障定位方法存在实现复杂、可靠性不高的问题,提出一种基于多端行波时差的配电网故障定位方法.首先,分析故障行波传输特性,提出一种配电网故障状态表达式.根据多端行波时差和双端行波原理计算故障距离理论值.将理论值代入故障状态表达式,搭建故障搜索矩阵和辅助矩阵,通过分析矩阵元素变化特征和数值状态定位故障线路.然后...     

基于两相电流行波的接地选线方法

中性点非有效接地配电系统大多只安装两相电流互感器,其接地选线问题是长期困扰实际运行的技术难题。为了解决只装有两相电流互感器配电系统的单相接地选线问题,在分析了中性点非有效接地配电系统接地所产生的电流行波特征的基础上,提出了基于两相初始电流行波和小波变换的接地选线新算法。该算法仅仅利用接地时所产生的两相行波,不受中性点接地方式和系统正常运行时不平衡电流的影响,解决了现场的实际运行需要。仿真和试验结果验证了所提出的方法的可靠性和有效性。     

基于电流行波高频能量比值的全并联AT牵引网单端故障定位方法

针对现有全并联AT牵引网单端故障定位方法存在故障区段识别灵敏度低、行波第二波头易受故障点折反射影响的问题,提出了一种基于电流行波高频能量比值的全并联AT牵引网单端故障定位方法。首先,分析了自耦变压器绕组对地电容对高频分量的衰减特性,论证了相邻线路故障电流行波高频能量幅值的差异性,构建了能量比值差异度判据,利用差异度实现了故障区段定位。然后,分析了行波在全并联AT牵引网故障区段内的传播特性,揭示了反向量电流对端母线行波具有明显的故障突变奇异性。最后,提出了基于反向量电流行波的故障定位方法,通过准确标定行波初始波头、第二波头的到达时间,实现了故障的精确定位。仿真结果表明,所提方法在噪声环境下能准确辨识弱故障特征,提高了全并联AT牵引网故障定位的精确性。