频域法在牵引网故障测距中的应用

针对牵引网目前广泛应用的故障测距算法易受整次、非整次谐波、机车负荷以及线路参数波动的影响,提出一种利用线路单端暂态电压进行精确故障测距的新算法。通过理论分析得到测量段等效阻抗的谐振频率与故障暂态电压、电流频谱极大值频率相对应的结论。进一步根据测量端等效阻抗的谐振频率与故障距离相对应的关系建立测距公式,采用频域法分析故障暂态信号在高频段的频率特性,实现精确测距。通过EMTDC仿真验证,该算法基本不受过渡电阻、机车及线路参数小范围波动等因素的影响,测距结果准确且鲁棒性强,具有较高的工程应用价值。     

基于行波固有频率的串补线路故障测距方法

串联电容及其非线性保护装置给串联补偿线路的故障测距带来了困难.在考虑串联电容及其保护装置对频率提取及边界条件影响的基础上,研究了基于行波固有频率的串补输电线路故障测距算法.该算法首先利用单端电流频率信息判断故障发生在串联电容前或串联电容后,对于发生在串联电容后的故障,需要考虑串联电容处的折反射对测距算法的影响,然后依据故障距离与固有频率、边界条件间的数学关系进行精确测距.大量仿真结果表明该算法不受故障距离、故障类型和过渡电阻的影响,具有良好的测距精度和适应性     

基于分布参数线路模型的精确故障测距算法

为消除负荷电流和线路模型不准确给双端量故障测距带来的影响,提出一种基于分布参数线路模型的精确测距算法.算法以均匀传输线的波动方程(长线方程)为基础,利用线路两端电压、电流的正序故障分量以及线路正序参数直接计算故障距离.算法无需故障类型判别,不受系统阻抗、故障电阻、负荷电流以及分布电容的影响.基于EMTP的数字仿真结果验证了该算法的正确性和高精度.     

基于阻抗法和行波法组合的复线牵引网故障测距研究

由于牵引网故障测距常用的两大算法阻抗分析法和行波分析法在不同的情况下各有优缺点,因此很难用一种算法取得理想的测距结果.经过仿真对比阻抗算法和行波算法,发现二者具有优缺点互补的特性.由此提出将两种算法结合应用,取其优点,舍其缺点来提高现有故障测距算法的精确度.分别采用改进的阻抗分析法和行波分析法对30 km长的复线直供带机车牵引网模型进行仿真和误差分析.对仿真结果进行综合分析后提出组合算法,结合阻抗算法和行波算法的优点得出改进精度的仿真数据,误差分析表明结果令人满意.研究提示阻抗法和行波法组合的故障测距算法在牵引网实际应用中可能具有良好的应用前景.     

考虑轨地回路分布式参数的直流牵引供电系统双端稳态故障测距算法

针对城市轨道直流牵引供电系统短路故障定位困难的问题,提出了一种考虑轨地回路分布式参数的双端稳态故障测距算法。在发生短路故障后,利用故障区间相邻牵引变电所馈线直流开关柜的测试电路将直流牵引网电压施加在接触网与钢轨之间,利用2次测量的牵引网端口电阻进行故障测距。在考虑钢轨-大地两层回流结构的基础上,对分布式参数的轨地回路进行T型等效,通过解析计算得到故障距离与端口电阻的表达式。该方法不需要增加额外的故障测距设备且不需要双端数据的同步,不受接触电阻和暂态过程中的钢轨阻抗频率特性的影响。利用CDEGS仿真软件模拟直流牵引供电系统故障,讨论了不同接触电阻、故障点位置、过渡电阻以及电压、电流测量装置测量误差对故障测距精度的影响。在实验室小功率平台上采用裸导线模拟完全绝缘和较低过渡电阻的2种情况,结果验证了所提故障测距算法的有效性和实用性。     

基于Morlet复小波的牵引网故障相量估算法研究

牵引网故障前后稳态相量幅值和相位的估算对测距的精度有着至关重要的影响.提出了基于Morlet复小波的相量估算算法,由于采用具有较好频率特性的Morlet复小波,因此该算法的稳定性优于传统傅里叶算法,同时不受整次、非整次谐波及非周期衰减分量的影响,相量估算精度高,鲁棒性强.进一步讨论了各参数对算法性能的影响以及参数选择方法.最后将该算法应用于牵引网典型故障电流工频相量的提取,仿真分析表明其计算精度高,可充分满足测距的要求,因此有很高的工程实用价值.     

输电线路雷击组合测距新算法

针对现有输电线路雷击定位方法存在的诸多缺点,提出一种新的测距算法。该算法综合考虑雷电定位系统(LLS)和单端行波测距法的特点及适用性。首先利用现有LLS判断出雷击的大致距离,然后利用该距离及线路参数来准确识别故障点反射波和对端母线反射波到达测量端的时刻,进而利用单端行波测距法精确测得雷击距离。该算法克服了地理环境、探测站距离等因素对LLS定位精度的影响,以及单端行波测距因无法准确辨识故障特征波前而导致测距精度无法保证的不足。在雷击故障时,测距公式充分利用测量数据,消除了波速不确定的影响,并在一定程度上消除了弧垂和线路长度变化对其带来的影响。EMTP仿真结果验证了该算法的正确性,并且测距精度得到很大的提高。     

同塔四回输电线路双端故障测距实用算法

基于输电线路的分布式参数模型,提出了一种适用于同塔四回输电线路差动保护装置的故障测距新算法。该算法首先对输电线路参数进行相模变换,选取相互独立的双端同向正序故障分量,依据输电线路双端口理论建立故障测距方程,从而得出精确的故障距离。该算法原理简单,计算量小,避免了一般测距算法需要计算双曲函数、超越方程、牛顿迭代法和搜索法的复杂过程。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,该算法测距精度较高,且不受故障距离、过渡电阻、故障类型和两侧电源功角差的影响,有很强的工程实用价值。     

基于数学形态学的VSC-HVDC电缆故障测距

电压源换流器型高压直流输电VSC-HVDC系统大多采用地下电缆作为其输电线路,但由于地下电缆行波色散严重,导致在对长距离输电线路进行故障测距时,难以准确测量出故障行波的到达时刻。本文提出了一种基于双端故障信息的单端故障测距方法,即当故障距离小于总长度一半时,采用前端的故障行波进行测距;当故障距离大于总长度一半时,采用后端的故障行波进行测距。该法采用数学形态学算法,当获取故障行波后,用数学形态学梯度算法进行故障发生时刻的提取。采用PSCAD和MATLAB进行建模仿真和数据处理,仿真结果表明,该法测量准确度较高,400 km的电缆线路上,误差在总线路长度的0.5%以内。该法测距精确,所需设备少,且不受噪声和过渡电阻的影响。     

利用正序故障分量的双端量精确故障测距算法

为消除负荷电流和线路模型不准确给双端量故障测距带来的影响 ,本文提出一种基于分布参数线路模型的精确测距算法。算法以均匀传输线的波动方程 (长线方程 )为基础 ,利用线路两端电压、电流的正序故障分量以及线路正序参数直接计算故障距离。算法无需故障类型判别 ,不受系统阻抗、故障电阻、负荷电流以及分布电容的影响。基于EMTP的数字仿真结果验证了该算法的正确性和高精度     

行波故障测距法在电气化铁道牵引网中的应用研究

针对电气化铁道结构、负荷等特点,在对日前常用的测距方法进行比较的基础上讨论了将行波法应用于电气化铁路牵引网故障测距的可行性和优越性,提出了将行波法应用于电气化铁道牵引网故障测距的应用方案,并阐述了有关的适应性问题。     

探讨数学形态学在牵引供电系统中的应用

数学形态学在信号处理中具有较强的滤波和抗干扰能力,探讨了其在牵引供电系统中的应用.介绍了数学形态学的基本概念及其在电力系统各个领域的研究现状,并针对目前电气化铁路牵引供电系统中在故障测距、电能质量分析等方面存在的信号处理的精度和适用范围具有局限性等问题,讨论了数学形态学在电气化铁路牵引供电系统中的应用方向.提出基于数学形态学的牵引网故障测距、牵引网电能质量分析和故障识别方案,以提高电气化铁路电能质量,保证牵引供电系统的稳定性.     

基于IELM算法的配电网故障区段定位

针对传统智能优化算法在配电网故障区段定位中存在准确率随配电网规模扩大而大幅下降的问题,提出一种基于改进仿电磁学(IELM)算法的配电网故障区段定位方法.首先,基于分层处理以及全局寻优思想对传统故障定位方法的一体式结构进行优化,通过改变算法结构实现单一故障及多重故障的分层处理并缩减多重故障定位的解空间规模.在结构优化的基础上对仿电磁学(ELM)算法进行改进,忽略全局电荷对单一电荷的影响,突出单一电荷对最优电荷的学习能力,提高其全局寻优能力及运算效率.最后,分别以IEEE 13节点单电源辐射配电网和改进后的4电源119节点配电网为仿真测试系统进行了测试.测试结果表明,所提故障区段定位方法在面对不同结构和规模的配电网时具有准确性高、容错性好、定位速度快以及降维效果佳等优点,在大规模配电网中具有良好的应用前景.     

基于阻抗法和行波法组合的复线牵引网故障测距研究

由于牵引网故障测距常用的两大算法阻抗分析法和行波分析法在不同的情况下各有优缺点,因此很难用一种算法取得理想的测距结果。经过仿真对比阻抗算法和行波算法,发现二者具有优缺点互补的特性。由此提出将两种算法结合应用,取其优点,舍其缺点来提高现有故障测距算法的精确度。分别采用改进的阻抗分析法和行波分析法对30 km长的复线直供带机车牵引网模型进行仿真和误差分析。对仿真结果进行综合分析后提出组合算法,结合阻抗算法和行波算法的优点得出改进精度的仿真数据,误差分析表明结果令人满意。研究提示阻抗法和行波法组合的故障测距算法在牵引网实际应用中可能具有良好的应用前景。     

基于模量网络分析的接地极线路故障定位新算法

针对直流接地极线路发生远距离、高阻接地故障时,现有故障定位算法精度低的问题,提出了一种基于模量网络分析的接地极线路故障定位新算法。基于线路的分布参数模型,建立了故障后接地极线路故障模量网络,在此基础上利用接地极线路量测端的电压、电流量计算沿线的电压、电流分布,进而得到故障点处的测量阻抗,根据故障点处测量阻抗虚部最小的特点进行故障定位。大量仿真结果表明,该算法可实现接地极线路全长范围内的准确定位,且不受故障位置和分布电容的影响,具有较高的故障定位精度。     

基于小波AlexNet网络的配电网故障区段定位方法

文中提出一种基于深度网络迁移学习的配电网故障区段定位方法。利用小波包变换(WPT)分解配电网各区段的电量信号,将各节点小波包系数按照低频到高频的顺序重新排列获得时频矩阵,通过颜色编码将时频矩阵转成具有图像性质的像素矩阵,像素矩阵囊括了当前系统的工作状况信息,利用迁移学习AlexNet网络,调整网络结构使其适应于配电网故障区段辨识,通过微调的AlexNet网络自主挖掘像素矩阵的故障特征作为预测变量,利用门控循环单元(GRU)、学习向量量化(LVQ)、朴素贝叶斯分类器(NBC)、极限学习机(ELM)、支持向量机(SVM)等模式识别算法进行故障特征分类,从而实现配电网故障区段定位。针对多分支的线缆混合线路进行实验分析,比较5种模式识别算法的分类效果,得到GRU算法准确率可以达到99.92%,证明了该方法不受故障时刻、故障类型和过渡电阻等因素的影响,可满足配电网对故障区段定位准确度和可靠性的需求。     

基于R-L模型参数辨识的输电线路准确故障测距算法

输电线路的准确故障测距对于保障电力系统安全稳定运行具有重要的意义。该文充分利用了故障分量提供的故障信息，以模量分析与输电线路R-L模型为基础，提出了一种将故障状态网络的微分方程与故障分量网络的微分方程联立求解的单端量时域准确故障测距算法。该算法将故障距离、过渡电阻以及对侧系统的运行参数作为模型的未知参数进行求解辨识，利用数值微分代替测距方程中的一阶与二阶微分，消除了传统单端量故障测距算法中主要由于对侧系统实时运行参数未知而引起的原理性误差。该算法不受故障时系统的运行方式、网络结构以及电网频率波动影响。大量EMTP仿真表明，算法原理正确且具有较高的测距精度，在故障距离20—280km范围内测距的平均误差为0．0796％，最大测距误差小于0．173％，该误差主要来自截断误差，即用差分法计算时域连续信号的微分时所产生的误差。     

直供方式牵引网故障行波特征分析

给出了适用于带有回流线直供方式牵引网的行波故障测距模型,分析了接触线对钢轨(大地)、接触线对回流线等不同类型故障产生的电压、电流行波特征以及行波在不同结构牵引线路上的传播规律。分析表明:各种故障均可产生可用于故障测距的行波信号,但锚段、站场分段、不等长回流线等特殊线路结构将延缓行波波头上升速度,增加了故障测距技术难度。仿真和现场实际数据验证了分析结果。