基于差值矩阵的多端输电线路故障定位研究

针对现有多端输电线路故障行波检测困难、定位精度不高、判定算法复杂等问题,提出一种基于变分模态分解(VMD)算法和Hilbert变换相结合的行波检测法和一种基于差值矩阵的多端输电线路故障行波定位算法。首先通过行波传感器采集故障行波信号,利用VMD分解算法对故障行波进行分解,结合Hilbert变换提取模态分量IMF1的瞬时频率,根据第一个瞬时频率的奇异点位置确定故障行波的达到时刻。然后利用行波到达各端的时间和行波传输原理,得到多端输电线路故障分支判定矩阵。最后根据故障分支判定矩阵确定故障支路,实现故障点的精确定位。ATP/EMTP仿真结果表明,所提检测方法能够准确检测故障初始行波的到达时间,多端输电线路定位算法能够准确判定故障支路,相比于HHT检测方法下的定位算法,进一步提高了定位精度。     

Fault location scheme for a multi-terminal transmission line based on current traveling waves

As very little research on the fault location for multi-terminal transmission lines based on current traveling waves only has been done, a new fault location scheme on this is proposed. The proposed scheme is different from the traditional ones based on fundamental impedance. Fast Intrinsic Mode Decomposition (FIMD) and Teager Energy Operator (TEO) are combined (FIMD&TEO) to detect the arrival time of the traveling wave at each terminal. Fault Distance Ratio Matrix (FDRM) and rules for identifying faulted sections of a multi-terminal transmission line are proposed and the method for building FDRM is presented in this paper. After several couples of local and remote terminals connecting through the faulted section are got, their fault distances are calculated by means of a two-ended traveling wave method, and then the fault point can be located by averaging the fault distances. Many simulations under various fault conditions have been done, and the results show that the proposed scheme can locate faults more accurately than existing impedance-based methods.     

Research on multi-terminal traveling wave fault location method in complicated networks based on cloud computing platform

Cloud computing technology is used in traveling wave fault location, which establishes a new technology platform for multi-terminal traveling wave fault location in complicated power systems. In this paper, multi-terminal traveling wave fault location network is developed, and massive data storage, management, and algorithm realization are implemented in the cloud computing platform. Based on network topology structure, the section connecting points for any lines and corresponding detection placement in the loop are determined first. The loop is divided into different sections, in which the shortest transmission path for any of the fault points is directly and uniquely obtained. In order to minimize the number of traveling wave acquisition unit (TWU), multi-objective optimal configuration model for TWU is then set up based on network full observability. Finally, according to the TWU distribution, fault section can be located by using temporal correlation, and the final fault location point can be precisely calculated by fusing all the times recorded in TWU. PSCAD/EMTDC simulation results show that the proposed method can quickly, accurately, and reliably locate the fault point under limited TWU with optimal placement.     

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。     

基于实际波速的多端输电线路行波故障测距方法

为进一步提高多端输电线路故障行波测距的准确性,本文提出了一种基于实测波速的多端输电线路故障定位方法。首先使用网格分形算法提取了线路故障时各条母线处初始行波的到达时刻,然后依据线路长度与故障初始行波到达时刻计算多端输电网各线路区间的波速,应用计算所得波速形成故障区间判定矩阵,实现了故障点位置的准确判定。该方法以计算得到的实际波速为依据,解决了现有测距方法中因波速不确定引起的测距误差问题,同时依据双端测距原理实现了故障点的准确定位。仿真结果表明,该方法能够有效判别故障区间,有着较高的定位精度。     

基于行波模态分解的特高压直流输电线路双端行波测距方法

基于晶闸管换流器的特高压直流输电系统(ultra-high voltage direct current based on line commutated converter, LCC-UHVDC)的故障定位算法对智能电网的安全稳定运行起着重要作用。针对长距离特高压直流输电系统故障测距方法精准度低、快速性差的问题,提出了一种基于变分模态分解法(variational mode decomposition, VMD)和Teager能量算子(Teager energy operator, TEO)的双端行波故障测距方法。首先,研究了LCC-UHVDC线路故障电压行波的传播特性。利用零模电压随线路传播衰减明显的特征,通过VMD算法提取采样点处零模电压行波的时频特性。针对VMD参数选择不当导致的模态混叠问题,利用K-L散度(Kullback-Leibler divergence)对提取的模态指标进行优化。然后采用TEO对分解后信号进行瞬时能量谱提取,精确标定波头到达时间,最后采用双端迭代测距法迭代求解故障距离。在PSCAD/EMTDC搭建±800 kV LCC-UHVDC仿真模型进行验证。结果表明,所提方法在不同故障位置、过渡电阻和故障类型下具有较强的鲁棒性。     

基于CEEMD和NTEO的故障行波定位方法

针对传统行波检测方法中定位不准确、计算量大等问题,提出了一种基于补充总体平均模态分解(complementaryensembleempiricalmodedecomposition, CEEMD)和改进型Teager能量算子(novelTeagerenergy operator,NTEO)的行波定位方法。该方法采用CEEMD算法来分解故障行波信号,滤除故障信号中的低频分量。然后采用NTEO能量算子对分解后的信号进行差分运算,增强行波波头的突变特征,实现故障行波波头的精确标定。仿真结果表明,所提方法能够精准地标定故障行波波头,并且有良好的去噪能力。与传统方法相比具有更好的检测效果和更小的定位误差,可以有效地提高配电网行波定位的精确性。     

基于D型行波原理的T接线路故障测距方法

介绍了一种基于D型行波原理的T接线路故障测距方法,无需故障分支判断,计算简单。对T接线路故障时的行波过程进行了分析,直接利用故障时刻产生的初始波头到达T接线路三端的时刻,基于D型行波原理,进行两次双端故障测距,然后选择两次双端测距结果中的较大值作为最终故障测距结果。用ATP仿真软件和MATLAB软件对该方法进行了仿真分析。仿真结果表明,在T接线路发生故障时,此方法能够利用故障初期很短时间内的行波信号实现快速、准确的故障测距。     

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FastICA的输电线路行波故障测距方法

为了解决输电线路故障信号存在抵偿效应导致测距精度不足的问题,建立线性瞬时混合的线路模型。采用快速独立成分分析法(FastICA)对采集的多通道线路故障原始数据(观测信号)进行相关分析,将表征故障特征的各分量逐一提取。以能量比函数对故障分量进行求解,设定能量比阈值以定位故障时刻,实现基于行波原理的线路精确测距。大干扰条件下故障特征受噪声信号干扰,会对测距精度产生影响。对此,FastICA算法能将噪声信号从故障原始数据中分离,避免噪声对测距过程产生的影响,进一步提高测距精度。仿真实验证明:所提出的方法能有效避免噪声干扰的影响,能适应大干扰条件下的故障测距,具有较好的抗干扰性。     

Comparison of impedance based fault location methods for power distribution systems

Performance of 10 fault location methods for power distribution systems has been compared. The analyzed methods use only measurements of voltage and current at the substation. Fundamental component during pre-fault and fault are used in these methods to estimate the apparent impedance viewed from the measurement point. Deviation between pre-fault and fault impedance together with the system parameters are used to estimate the distance to the fault point.     

一种新的单端行波测距方法

传统的单端行波测距方法存在远端故障测距不准确的问题。提出一种新的单端行波测距方案,其基本原理是故障点故障前电压与故障后初始行波电压相位差为 ,两者相关系数绝对值为1。通过测量点处故障前电压电流和故障后电压电流可以求出故障后初始行波和线路各点处的故障前电压。将各点处的故障前电压与所求初始行波进行相关性计算,得出相对应的相关系数的绝对值。在这些相关系数的绝对值中,数值最大且为1的点即为故障距离。与传统的行波测距方案相比,其测距具有单一值,远端故障也能准确测距。     

A performance oriented impedance based fault location algorithm for series compensated transmission lines

This paper proposes a performance oriented fault location algorithm for series compensated transmission lines. The algorithm estimates the fault location based on the calculated fault voltage and current using two end measurements and line parameters. Fault location computations are carried out considering faults existed before or after the compensator location on the line. The calculated MOV impedance is the key factor in determining whether or not the fault is located in front of the compensator. A 380 kV transmission line with a series capacitor and an MOV has been tested for various fault types, fault locations and fault resistances. The results show that the algorithm accurately estimates the fault location for all cases.     

高压直流输电线路单端故障测距组合算法

行波波速的选取和反射波头的识别是影响单端行波测距精度和可靠性的主要因素。基于故障行波的时频域特征,提出一种行波法和固有频率法相结合的单端故障测距算法。利用行波固有频率计算出故障点位置的粗略值,确定故障反射波达到母线测点的时间范围。利用集成经验模态分解算法提取的行波高频分量,对反射波头进行有效识别并获取测距所需的精确时间参数,同时将该高频分量对应的行波波速利用到行波测距中,解决了波速选取的难题。PSCAD仿真结果表明,该测距算法可有效识别行波波头,且测距的精度得到明显提高。     

一种基于行波法的新型线路故障定位装置的研制

传统的阻抗法进行故障定位,难以克服过渡电阻等因素的影响。随着行波法的优点被日趋认识,基于行波法的故障定位装置已成为主流。为此,提出了一种基于行波法的单端故障定位装置的开发思路,并详细介绍了该装置硬件、软件的设计工作及故障定位方法的研究。     

一种采用时间判别法的混合线路故障行波定位方法

为解决三段式混合线路故障测距问题,在分析混合线路行波传播特性的基础上,提出一种采用时间判别法的混合线路故障行波测距方法。首先,假定故障发生路段,利用故障暂态行波到达双端母线测量端的时间差值来推算出故障暂态行波在该路段内传播到线路两侧的时间差值。然后,通过该时间差值与故障发生在该线路首端和末端的时间差值进行比较,选出满足条件的时间差值并结合双端原理给出测距结果。PSCAD仿真结果表明,采用时间判别法的混合线路故障行波测距方法可以准确、可靠地给出测距结果。     

输电线路故障行波保护综述

输电线路行波保护利用故障产生的行波快速识别故障,具有超高速动作性能,且不受电力系统振荡、过渡电阻、分布电容电流和电流互感器饱和等因素的影响,是理想的超特高压线路继电保护方式。该文首先回顾了行波保护的发展历程,从行波信号的提取、信号处理技术的发展和工程实践这三个方面总结了国内外的研究现状;其次介绍了主要行波保护的基本原理,分析了各类行波保护原理的优缺点,总结了相关理论研究的进展情况,并针对各类行波保护原理进行了横向比较及适用场景;然后探讨了行波保护技术实用化需要解决的主要问题,并提出了相应的解决方案;最后展望了行波保护的发展趋势,为后续行波保护技术的研究提供参考。#$NL关键词：输电线路;行波保护;保护原理;故障;超高速保护#$NL中图分类号：TM77     

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。     

基于行波理论的先进故障测距系统实现算法

针对常规行波测距受波速和线路长度参数影响较大等问题,提出并实现了具有多空间数据源综合利用、双模式测距、特殊网络结构自适应优化测距等先进算法的综合行波测距系统.相比常规行波故障测距系统,该系统在线实时确定波速度参数,改变了常规系统中设置固定数值的方式;线路长度的实时校正可消除线路参数长度不准确的影响;同时该系统具备独立测距能力提升的单端测距算法及T型特殊线路自动测距的能力.模拟实验验证表明,该算法可深度优化测距结果,有效提高测距精度,并显著提高行波故障测距的适应能力.     

架空输电线路故障测距的方法及应用

当架空输电线路发生故障时．必须对线路进行快速准确的故障测距．目前架空输电线路故障测距所采用的方法有阻抗测距法和行波测距法。通过介绍这两种测距方法的工作原理及其各自在电力系统中的实际应用情况．对它们的优点和存在问题进行了分析比较,并对行波测距法进行了较为详细的分类比较,指出A型行波测距法将会在今后的故障测距领域中逐渐得到推广应用。