基于参数识别的时域法双端故障测距原理

提出了一种基于参数识别的时域法双端故障测距原理。无需已知被测线路的准确参数,而将输电线路电阻、电感、电容等参数作为待识别参数,分别由线路两端电气量采样值计算沿线的电压分布,利用故障时只有故障点处电压相等的基本原理识别出准确的线路参数并计算出故障点位置, 克服了传统测距方法因线路参数不准确而引起的测距误差。该测距方法采用故障距离占线路全长的比例表示故障定位结果,该结果不受季节、弧垂等变化的影响,便于利用杆塔的地面距离估测出故障点位置。ATP仿真结果表明该方法具有较高的测距精度。     

基于双层负序差值与负序测距的风电场集电线不对称故障定位

针对风电场集电线上复杂电源密集接入使得现有定位方法应用困难的问题,提出一种基于双层负序差值与负序测距的风电场集电线故障定位方案。首先,深入分析风机故障电流特性,从负序分量出发实现风机建模,同时计及风电场结构特点对其负序网络实施等效。然后,引入故障模拟策略,通过负序电压差值表征模拟故障与实际故障的差异以识别故障区域第一节点,进一步探究从实际故障场景到特定模拟故障场景的负序电压变化趋势,并定义负序电压比消除故障点电流影响,由此提出负序电压比差值判据以实现故障区域第二节点识别。最后,针对故障区域利用双端负序量推导测距公式确定故障位置。PSCAD/EMTDC验证表明,所提方案能够以较少测点计及含线路分支集电线的适用性准确定位集电线各类不对称故障,且定位效果不受故障位置、过渡电阻、风机、风速分布及相量不同步等因素影响。     

基于瞬时实功率和瞬时虚功率的谐振接地系统单相接地选线新方法

谐振接地系统发生单相接地故障时故障信号复杂且暂态信息丰富。本文基于瞬时功率理论,提出了采用瞬时实功率和瞬时虚功率的复合选线新方法。谐振接地系统发生单相接地故障时,与健全线路不同,故障线路由于消弧线圈的补偿作用将在接地电流中产生暂态衰减直流分量,通过瞬时实功率和瞬时虚功率分析表现为明显的工频衰减振荡特征。文章确定50Hz为瞬时功率分析的特征频率,通过分别计算故障时各线路瞬时实功率和瞬时虚功率,进一步分解出其振荡分量,综合比较特征频率上各线路瞬时实功率及瞬时虚功率振荡分量的大小来构造选线算法从而检出故障线路。该方法利用暂态信息,多判据复合、不涉及相位分析、实现容易、可靠性高。仿真表明该方法有效。     

基于故障电压序分量的超高压线路T接测距新算法

提出了一种基于集中参数线路模型的高压/超高压T接线路测距新算法.该算法在考虑线路分布电容的前提下,仅采用故障电压序分量进行故障测距,具有不受故障后电流互感器饱和影响的优点.对于对称类故障,用电压正序故障分量进行测距;对于非对称类故障,用电压负序故障分量进行测距.对该算法分别就单回线一单回线T接线路、单回线一双回线T接线路、双回线-双回线T接线路接线方式下测距做了详细讨论,并提出了新的故障分支判据,依次计算每个分支的故障距离,比较后即可准确判断故障分支.ATP仿真验证表明,对于三端同步及不同步采样电压量数据,测距精度都在1%以内.     

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。     

基于故障相电压功率谱的高压输电线路单相自适应重合闸

分析了带并联电抗器的高压输电线路发生单相接地故障时故障相恢复电压的特性,结果表明：单相瞬时性故障时的恢复电压由自由分量与工频分量叠加而成,其功率谱有2条谱线;而单相永久性故障时的恢复电压中只包含工频分量,其功率谱有1条谱线。文章据此提出一种基于输电线路故障相电压功率谱的单相接地故障识别方法,该方法利用故障相电压功率谱中谱线在基频附近的分布状态来区分瞬时性和永久性故障。该判据不需要高频参量,易于整定和实现。针对超高压输电线路单相接地故障的仿真结果验证了判据的准确性和可行性。     

扩展Prony谐波分析法在配电网接地选线中的应用

当配电网单相接地故障发生在相电压过零点附近时故障线路零序电流中含有大量的暂态感应电流直流分量.文章提出了利用扩展Pronv算法,提取各线路零序电流中衰减的直流分量或低频振荡分量,根据故障线路和非故障线路零序电流在这两个分量上的差异,来确定故障线路的方法.应用PSCAD仿真也表明,用该方法实现配电网相电压过零点附近发生故障的故障选线,具有很高的灵敏度和可靠性.     

A new and accurate fault location algorithm for combined transmission lines using Adaptive Network-Based Fuzzy Inference System

This paper presents a new and accurate algorithm for locating faults in a combined overhead transmission line with underground power cable using Adaptive Network-Based Fuzzy Inference System (ANFIS). The proposed method uses 10 ANFIS networks and consists of 3 stages, including fault type classification, faulty section detection and exact fault location. In the first part, an ANFIS is used to determine the fault type, applying four inputs, i.e., fundamental component of three phase currents and zero sequence current. Another ANFIS network is used to detect the faulty section, whether the fault is on the overhead line or on the underground cable. Other eight ANFIS networks are utilized to pinpoint the faults (two for each fault type). Four inputs, i.e., the dc component of the current, fundamental frequency of the voltage and current and the angle between them, are used to train the neuro-fuzzy inference systems in order to accurately locate the faults on each part of the combined line. The proposed method is evaluated under different fault conditions such as different fault locations, different fault inception angles and different fault resistances. Simulation results confirm that the proposed method can be used as an efficient means for accurate fault location on the combined transmission lines.     

小波重构算法在配电网接地选线中的应用

当配电网单相接地故障发生在相电压过零点附近时,故障线路零序电流中含有大量的暂态感应电流直流分量.文章提出了利用小波的分频特性和重构算法,分别求取各线路零序电流中直流分量和基频分量的重构信号,根据故障线路和非故障线路零序电流中二者的能量比的不同,来确定故障线路的方法.应用电磁暂态程序(ATP)仿真也表明,用该方法实现配电网相电压过零点附近发生故障的故障选线,具有较高的灵敏度和可靠性.     

基于开关管的级联H桥逆变器故障处理方法

为了进一步提高级联H桥型逆变器在开关器件故障时的容错能力，在详细分析了常见的短路和断路等故障对系统输出影响的基础上，提出了仅隔离故障开关管的思路。针对具体故障类型，对同一桥臂的另外一个开关管做出相应的处理，即常开或常闭，而另外一个未发生故障的桥臂仍然继续工作，此时单元的输出是两电平。与目前所采用的传统故障处理方法相比，在大多数故障形式下，该方法均能够提升输出合成电压的幅值，从而减少故障对系统的影响，提高级联H桥逆变器系统的可靠性。文中以六单元级联H桥系统为例进行分析，系统故障前后的仿真和实验结果表明所提出的方案是正确和有效的。     

基于限流电抗电压积分值的环状柔性直流配电网保护方案

直流故障电流上升速度快,故障影响范围广,传统的交流故障检测方法不再适用。为此,基于系统复频域模型提出一种基于直流线路限流电抗电压积分值的多端直流环网故障快速检测方法。首先,详细分析了多端环状柔性直流配电网中各元件的时域和复频域等效模型。在此基础上,给出了限流电抗电压的计算方法,其实现了系统等效模型在时域和复频域上的转化,求解简单,建模难度低,且对不同系统的建模有普适性。其次,提出一种基于限流电抗电压积分值的故障检测方法,其抗噪能力强且具有一定的耐受过渡电阻能力。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,验证了所提计算方法的正确性和保护方案的可行性。     

Single-ended protection method for hybrid HVDC transmission line based on transient voltage characteristic frequency band

Hybrid high-voltage direct current (HVDC) transmission has the characteristic of long transmission distance, complex corridor environment, and rapid fault evolution of direct current (DC) lines. As high fault current can easily cause irreversible damage to power devices, rapid and reliable line protection and isolation are necessary to improve the security and reliability of hybrid HVDC transmission system. To address such requirement, this paper proposes a single-ended protection method based on transient voltage frequency band characteristics. First, the frequency characteristics of the smoothing reactor, DC flter, and DC line are analyzed, and the characteristic frequency band is defned. A fault criterion is then constructed based on the voltage characteristic frequency band energy, and faulty pole selection is performed according to the fault voltage characteristic frequency band energy ratio. The proposed protection method is verifed by simulation, and the results show that it can rapidly and reliably identify internal and external faults, accurately select faulty poles without data communication synchronization, and has good fault-resistance and anti-interference performance.     

小电流接地故障暂态方向保护原理研究

分析了小电流接地系统接地故障暂态零序电压电流特征。根据线路的相频特性将频率分为不同区段，论证了在一选定的低频区段内，所有健全线路分别可用一集中电容等效；在该选定频段内，故障线路暂态零序电流或无功功率方向与非故障线路相反。据此提出了检测暂态零序容性电流或无功功率方向的暂态方向保护算法。该方法灵敏度、可靠性高，不受消弧线圈和不稳定电弧的影响。实际故障数据验证了该方法的正确性。     

基于电流行波能量和小波变换的输电线路故障选相研究

根据输电线路的故障行波进行故障相的识别,考虑故障时的电压初始相角对行波特性的影响,提出了针对不同电压相角区间的故障识别原理,即对线路故障进行分区讨论。利用小波变换的时频特性提取故障后各相a模电流的行波能量,根据不同故障类型中各相电流行波能量的相对关系确定相应的选相方法和判据。运用PSCAD/EMTDC得到的仿真结果表明,划分不同相角区间的思想和利用电流行波能量的相对关系进行故障选相的方法具有选相迅速、准确的特点,不受故障类型、故障时刻、接地电阻和故障位置等因素的影响,适应性良好。     

暂态零序电流波形差异的单相接地故障选线

配电网结构日趋复杂,系统发生单相接地故障的概率较高。文中在选定频段(SFB)内配电网零序电流分布特征研究的基础上,提出了基于暂态零序电流波形差异的配电网单相接地故障选线新方法。该方法利用小波包变换引入基于SFB的馈线零序电流特征分量的概念,定义符号化处理后的各馈线零序电流特征分量的互差绝对值之和为馈线零序电流波形差异系数,并根据故障馈线零序电流波形差异系数最大的特点进行选线,凸显了故障馈线与健全馈线之间的差异。PSCAD仿真表明文中方法选线准确率和可靠性高,不受故障电阻、故障距离、中性点接地方式、电弧和噪声的影响。     

单相级联中点箝位整流器IGBT和传感器的统一故障诊断方法

电力电子牵引变压器(PETT)含有大量易故障的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)以及传感器,导致系统可靠性和稳定性降低.以PETT前端的输入级——单相级联中点箝位整流器(SPCNPCR)为对象,研究了一种IGBT与传感器故障的统一故障诊断方法.首先,建立SPCNPCR的混合逻辑动态模型,并通过此模型估计得到网侧输入电流和输...     

基于多端故障电流匹配的配电网故障定位方法

为了克服配电网故障定位方法在高渗透率分布式电源（DG）接入下适应性较差的问题,提出了一种基于多端故障电流匹配的多源配电网故障区段定位方法。首先借助对称分量法分解电源端工频电流序分量,建立DG等效模型;然后利用电源提供的电流故障分量与故障距离有相关性的特性,建立特征匹配函数并依次遍历各节点;最后根据特征值最小的2个相邻节点实现对故障区段的辨识。针对故障信号微弱问题,提出了相对距离可信度权值与相对容量可信度权值对匹配函数进行改进,并提出区段融合规则,以提高定位准确率。在ETAP仿真平台搭建了4节点系统和IEEE 33节点系统进行仿真,结果验证了所提方法适用于高渗透率DG接入下的故障定位,且正确率较高。     

T型输电线路非同步数据故障测距新算法

提出了一种基于分布参数模型的T型线路非同步故障测距新算法.该方法利用正序电压值判断故障支路,在此基础上,将非故障支路化简合并,得到故障时支接点的等效电气量.再对故障支路利用双端非同步测距算法进行精确测距.该方法将非同步时间和故障距离作为未知数,利用正序和负序分量(不对称故障)、正序和正序故障分量(三相对称故障)建立测距方程组,求出了故障距离的解析表达式,克服了现有的基于分布参数模型的非同步测距算法必须迭代或搜索的缺点,解决了数据不同步带来的测距误差问题.该方法计算量小,适用于各种类型短路,无需选相.ATP-EMTP仿真结果表明该方法正确且精度高,可以耐受很大的过渡电阻,对数据采样率无高的要求.     

基于高低频段暂态信号相关分析的谐振接地故障选线方法

针对谐振接地系统在相电压过零点附近发生单相接地故障时选线灵敏度不足的问题,提出一种基于高低频段馈线零序电流与母线零序电压导数的相关分析故障选线法。系统故障后健全线路的阻抗在高低频段均呈电容特性,而故障线路的阻抗在高频段呈电容特性,在低频段呈电感特性。由此可知,健全线路零序电流与母线零序电压导数的相关系数在高频段和低频段相等,其差为零;故障线路在低频段含有衰减直流分量,该频段内零序电流与母线零序电压导数的相关系数很小,而高频段的相关系数数值较大,两者差值较大。根据这一特点构成故障选线判据。该方法物理意义明确,能提高相电压过零点附近的选线灵敏度,在其他故障状态下也能准确选线。大量仿真结果验证了该方法的有效性。     

一种基于电压反馈控制的配电网短路故障柔性限流方法

在短路故障发生初期快速检测出故障并对短路电流进行限制,有利于电力系统安全稳定运行。采用电流半周波曲线与时间轴围成的面积作为判据进行短路故障早期检测,结合配电网短路故障特征与级联H桥变流器输出特性,提出了将3个单相级联H桥多电平变流器应用于配电网短路故障柔性限流。所提限流装置采用电容耦合的方式实现并网。选取电压信号作为反馈量,采用适当的控制方法使装置输出合适的电压以达到限制故障电流的目的。仿真结果表明,在短路故障早期检测的基础上,所提方法能实现对故障电流首个峰值的抑制,减小危害,减轻断路器的开断负担,且投入限流时无需进行故障选相。