特高压直流输电线路接地极线路高阻故障测距方法研究

直流接地极线路不同于直流输电线路,其在正常运行下,电压电流的值均很小,且极址点是通过阻值很小的过渡电阻接地,因此接地极线路精确定位是故障测距的难点。理论分析和仿真表明,当接地极线路发生接地故障,且接地点电阻大于或等于极址电阻时,流入故障点的电流很小,利用沿线电压分布推导得到的故障点电压不再是电压在线路上分布的最小值,而极址点电压是沿线电压分布的最小值。因此根据故障点电压相等来构造测距函数的测距原理存在不足之处。利用极址点电压相等构造测距函数,提出一种基于故障录波数据的耐受高阻接地的直流接地极线路故障测距新方法。大量仿真表明,该算法可以实现接地极线路的精确定位,对采样率要求不高,便于工程实际运用。     

高压直流接地极线路故障特性仿真及其 故障测距新算法研究

高压直流输电系统可用大地构成输电回路,接地极系统运行方式复杂。建立了±500 kV直流输电系统仿真模型,分析了接地极线路故障时的运行特性,并针对接地极线路单线短路故障,提出了一种基于贝杰龙模型的接地极线路故障测距新方法。利用故障后首端电压和两出线电流推算沿线电压分布,根据故障点或极址点为全线电压最小值的特点构造故障测距函数,计算出故障距离。PSCAD/EMTDC仿真计算结果和工程实例表明,该算法可在接地极全线范围内实现故障定位,且具有较高精度。     

基于行波原理直流输电系统接地极线路故障测距系统设计

为解决现有的直流接地极线路故障监测系统的不足,需研发接地极线路故障测距系统。采用了基于行波原理的在线故障测距技术,借助了接地极线路故障本身所产生的行波信号来实现故障定位。分析了实现该系统设计所需要解决的超高速数据采集、极址处电源、数据通信等关键技术问题并提出了可行的设计。目前,样机的实验室试运行表明：基于行波原理直流输电系统接地极线路故障测距系统不仅能够连续监测接地极线路上发生的各种类型的故障,而且可以给出准确的故障点位置。     

基于谐波测量阻抗偏差的接地极线路保护新方法

针对目前特高压直流输电系统接地极线路保护存在死区的问题,提出了一种基于谐波测量阻抗偏差的接地极线路保护新方法。在不同故障工况下推导了接地极线路的谐波测量阻抗表达式,利用阻抗表达式分析了正常运行工况与故障工况下谐波测量阻抗的偏差特性。在此基础上,提出了基于谐波测量阻抗偏差的接地极线路故障保护判据。利用PSCAD/EMTDC进行仿真验证,仿真结果表明,所提保护方法较传统保护方法可有效检测到接地极线路发生的各种故障,耐受过渡电阻能力强,且不存在保护死区。     

基于特征谐波测量阻抗的HVDC接地极线路保护新原理

针对高压直流输电系统接地极线路高阻、远端接地故障保护灵敏度低的问题,提出一种基于特征谐波测量阻抗的高压直流输电系统接地极线路保护新原理。首先,基于接地极系统等效电路,定义线路量测端测得的特征谐波电压与入线特征谐波电流之比为接地极线路特征谐波测量阻抗,并对接地极线路故障前后特征谐波测量阻抗的特征进行理论分析与推导。随后,在此基础上构造基于特征谐波测量阻抗幅值比的故障保护判据。通过PSCAD/EMTDC搭建的仿真模型,验证不同工况下保护判据的有效性和可靠性。仿真结果表明,该文所提的原理保护范围接近线路全长,具有较强的抗过渡电阻能力,且具有一定的抗噪声干扰能力。同时,该保护原理无需增加其他的硬件设备,具有良好的适用性和实用价值。     

直流输电单极故障引发接地极线路击穿的定位方法研究

为实现直流输电单极故障引发接地极线路击穿故障点的快速准确定位,缩短供电恢复时间,提出一种基于换流站故障录波的接地极线路击穿点定位方法。通过理论分析,得到直流输电单极故障情况下换流站中性母线电压U_(DN)振荡频率随接地极线路等效电感的变化规律,结合接地极线路模型并考虑参数频变特性的影响,构建了基于"频率—电感—距离"三者关系的击穿点定位算法。利用西南至华东某特高压直流工程实际故障案例对方法进行了验证。结果表明:该方法的有效性和精度满足实用要求,且无需额外增加换流站软硬件配置,便于工程应用。     

特高压长线路单端阻抗法单相接地故障测距

特高压长线路分布电容大,故障后波过程明显,基于集中参数模型的单端阻抗法故障测距无法适用。针对该问题,采用分布参数建模,经分析证明观测点处的负序电流可以很好地模拟故障支路负序电流（故障点电压）的相位信息。基于此,提出了一种新的阻抗法故障测距方法。该方法在故障点电压瞬时值过零点时刻计算测量阻抗,理论上不受过渡电阻的影响;基于分布参数模型,不受分布电容电流的影响。理论分析和仿真结果表明:所提出的算法具有较高的测距精度,能够满足现场应用的要求。     

基于高频测量阻抗幅相特性的接地极双回跨线故障测距方法EI北大核心CSCD

接地极线路阻抗监视系统测得的高频测量阻抗具有显著的非线性变化特征,不能直接用于故障测距,文章分析了高频测量阻抗的幅值和相角随故障距离的变化特征,基于故障情况下测量阻抗变化量的幅值和相角周期特性,构建了幅值–相角数值表,实现对故障区段的判定。在此基础上,根据短区段相角值的近似线性单调特性,提出了基于区段边界相角值的故障测距方法,实现了基于接地极线路高频测量阻抗幅值–相角特性的双回线故障测距。仿真验证了所提测距方法在多种工况下的有效性和准确性,能够显著降低高压直流输电系统接地极线路的故障检修难度。     

基于高频测量阻抗幅相特性的接地极双回跨线故障测距方法

接地极线路阻抗监视系统测得的高频测量阻抗具有显著的非线性变化特征,不能直接用于故障测距,文章分析了高频测量阻抗的幅值和相角随故障距离的变化特征,基于故障情况下测量阻抗变化量的幅值和相角周期特性,构建了幅值–相角数值表,实现对故障区段的判定。在此基础上,根据短区段相角值的近似线性单调特性,提出了基于区段边界相角值的故障测距方法,实现了基于接地极线路高频测量阻抗幅值–相角特性的双回线故障测距。仿真验证了所提测距方法在多种工况下的有效性和准确性,能够显著降低高压直流输电系统接地极线路的故障检修难度。     

基于阻抗法的电力电缆高阻故障定位理论及试验

电力电缆的高阻故障的准确定位是一个比较困难的课题。本提出了基于阻抗法的变频电力电缆故障定位方法。该方法采胜频率比工频高的正弦电源,仅仅采集故障状态下故障相电缆单端的电压、电流信号。其原理是：电弧是电阻性的,因此流过故障点的电流和故障点两端的电压是同相位的,采集到线路首端的电流和故障点两端的电压是同相位的,采集到线路首端的电压与电流后,基于分布参数线路理论就可以求出沿线路各点的电压与电流,在故障点处电压与电流是同相位的。本正是利用这一点推导出故障定位方程。经过数字仿真试验和低压模拟实验证明,该方法是可行的,具有较高的定位精度。     

利用单端电流的同杆双回线准确故障定位研究

基于线路分布参数模型,提出了一种利用单端工频电流量的同杆双回线准确测距算法:通过同杆双回线解耦可以得到同向和反向分量,其中反向分量与系统参数无关,并且反向各序电流分布系数是只包含故障距离x的函数。再根据不同故障的反序电流、电压边界条件,可以给出各种双回线接地故障(单线三相故障和同名跨线故障除外)的测距算法。该算法原理上不受过渡电阻、系统阻抗、分布电容的影响。并且由于算法只利用电流量,从而不受电压互感器传变特性的影响。并从理论上证明了测距精度不受电流互感器特性的影响。测距方程求解不存在伪根,具有唯一解。仿真计算结果表明,该算法具有较高的测距精度,最大测距误差仅为0.15%,理论上能够满足高压和超高压输电线路的测距要求。     

基于Bergeron模型的长线路微分方程算法研究

由于受分布电容作用影响,解微分方程算法应用于长线路阻抗计算时,其计算结果精度降低.针对以上问题,提出一种应用Bergeron模型将长线路进行分段的解决方法.长线路经分段后,利用保护安装处的电流、电压瞬时值应用Bergeron方法计算分段点处的电流、电压瞬时值.利用分段点处电流、电压应用解微分方程算法即可较精确地计算出线路阻抗.新的计算方法对前置低通滤波器滤波特性没有过高要求.仿真计算结果表明,新方法在特高压、长线路情况下仍然可以准确地计算出线路阻抗.     

基于准测距结果的输电线单相故障性质识别

提出利用单相故障恢复电压阶段输电线路两端电气量进行故障测距,确定故障点位置,从而通过故障点电压幅值进行故障性质识别。指出由于断开相恢复电压较低,测量会存在误差,导致测距也会有误差,因此对此测距称为准测距。利用准测距结果可准确判断故障性质。针对工程应用,提出了该方案的工程算法,计算分析结果证明算法精度能够满足工程应用的要求。该判据性能基本不受负荷电流、故障接地电阻、故障位置的影响,但由于需利用线路两端电气量,其可靠性依赖于线路的通信系统。理论分析与仿真实验验证了了所得结论的正确性。     

基于双端电气量的配电线路故障定位方法

配电线路的故障定位技术对维护电力系统的稳定运行起到了重要作用。文章以R-L线路模型为基础,提出了一种基于电压、电流正序分量的配电线路故障定位方法,该方法首先对配电线路两端测量点的电压、电流相量进行检测,得到正序电压、电流相量矩阵,然后结合线路故障系数矩阵及线路阻抗参数建立定位函数,实现故障定位。仿真实验表明,该方法计算量小,受故障电阻、故障位置等因素影响较小,鲁棒性好,对配电网线路故障定位的精度较高,具有广泛的应用前景。     

基于瞬时相位一致的电力线路故障分析方法

随着新型电力系统的建设,故障稳态分量愈来愈难以获取,因此提出了一种利用故障暂态数据的基于瞬时相位一致的电力线路故障分析方法。首先将线路两端的故障电流电压暂态数据进行正弦函数表示,计算线路沿线电气量。然后根据故障点处两端的计算电压瞬时相位一致条件构造判据函数,确定故障位置。针对故障接地过渡阻抗不为纯阻性和多相接地故障各相过渡电阻不相等的一般情况,考虑三种接地短路故障,利用过渡电阻上电压电流瞬时相位一致条件计算故障点过渡阻抗参数。通过仿真案例和现场实际案例的分析,对比其他故障定位方法,所提计算电压瞬时相位一致方法的故障定位精度显著增加,且具有更强的适用性。依据过渡电阻上电压电流瞬时相位一致条件,可有效计算不同类型的故障过渡阻抗参数。     

基于波形比较的架空配电线路故障离线定位自动计算方法

现有的架空配电线路在线故障定位方法存在只能确定故障区段的不足,离线故障定位方法则存在故障定位灵敏度低与精度差的问题.针对上述问题,建立高压脉冲冲击线路响应模型,通过分析故障线路电流分布特征与波形差异,提出了一种基于波形比较的架空配电线路故障离线定位自动计算方法.该方法使用高压脉冲信号发生器向故障线路注入直流脉冲信号,以相关系数作为波形相似程度的判别依据,通过分析不同测量点电流波形与基准电流波形的相似性差异,实现了故障定位的自动计算,解决了故障尤其是经高阻接地故障定位灵敏度低的问题.分析了不同磁场测量方式与基准信号参考点的选取对故障定位精度的影响,完善了故障离线定位体系,提高了定位精度.仿真以及实际试验表明,该方法可有效实现故障点的精确定位.     

基于分布式参数的双端测距优化算法

基于输电线路的分布式参数模型,采用两端的电气量进行测距计算,提出了双端测距优化算法。该算法详细分析了故障时线路各点电压与电流的关系,利用接地电阻阻性特征确定故障位置,不受线路负荷、系统阻抗和过渡电阻的影响,且具有较高精度。