基于μPMU的主动配电网故障定位方法研究

准确的故障定位有助于提高配电网络的稳定性。随着分布式发电和电动汽车的接入,传统配电网逐渐向主动配电网发展,传统故障和保护装置已无法满足,这对故障定位技术和装置提出了新的要求。文章提出了一种基于微型同步相量测量单元(也叫做μPMU或者微同步相量)的新方法对主动配电网的故障进行定位。该方法运用单端μPMU采集的电压电流信息,查找故障线路,得到候选故障点并计算其故障距离。并根据两端μPMU测量电压和故障电压之间的相位关系,排除伪故障点,确定故障点位置。仿真结果表明,在主动配电网下,该定位方法具有较高的定位精度,仅需在线路的两端配置μPMU即可满足对不同类型故障进行准确地定位。在高渗透率DG和高阻故障的情况下,该定位方法依然可以准确地对故障进行定位。     

基于单端量的超高压交流输电线路单相接地故障测距方法研究

基于单端量的高阻接地故障测距精度与过渡电阻和故障点两端故障电流分量相位角有关,通常基于其为金属性故障或故障点两端故障电流相位一致进行求解,这样往往会产生较大的误差。在频域内利用保护安装点电压电流变化量与故障点故障前后电压之间的关系推导回路方程,仅利用保护安装点单端可测的电压变化量准确补偿故障点两侧故障电流分量相位角不一致引起的误差。为充分利用故障信息以及提高测距速度,将包含误差补偿量的方程用R-L模型原理转换到时域内,连续采样积分求解故障距离。PSCAD搭建输电线路模型进行故障仿真。结果表明该算法可解决相位不一致带来的误差,在高阻故障时能准确快速测出故障位置,且灵敏性受分布电容的影响小。     

基于强跟踪滤波器的输电线路单端故障测距新方法

为快速、准确、可靠地对输电线路故障进行定位,提出了一种基于强跟踪滤波器原理的输电线路单端故障测距方法。将线路故障距离、首端到故障点的线路电阻、故障点处故障电压作为状态变量,利用线路首端故障电流和电压信号为输入输出量,建立系统状态和参数联合估计的数学模型,应用强跟踪滤波器原理对故障距离进行估计,无需解方程即可得到准确的故障距离。大量PSCAD/EMTDC仿真表明,该方法简单、测距精度高,且不受故障类型、过渡电阻、故障起始时刻等不确定因素的影响。     

不同电压等级同杆并架多回线路的故障定位

基于分布参数模型,提出了一种不同电压等级的同杆并架多回线路故障测距方法：利用两端同步的电压和电流的正序分量,根据均匀传输线方程从线路两端分别推导出故障点处的正序电压,进而得出故障测距公式。所提出的故障测距方法只需用到线路两端的电压电流的正序分量,消除掉耦合线路之间零序互感对测距的影响。该算法原理上不受过渡电阻、系统阻抗、分布电容以及故障种类的影响,解决了在不同电压等级的同杆线路中精确故障测距问题。PSCAD仿真证明该方法定位精度高,不受过渡电阻及故障类型的影响。     

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。     

不同电压等级同杆并架多回线路的故障定位

基于分布参教模型,提出了一种不同电压等级的同杆并架多回线路故障测距方法:利用两端同步的电压和电流的正序分量,根据均匀传输线方程从线路两端分别推导出故障点处的正序电压,进而得出故障测距公式.所提出的故障测距方法只需用到线路两端的电压电流的正序分量,消除掉耦合线路之间零序互感对测距的影响.该算法原理上不受过渡电阻、系统阻抗、分布电容以及故障种类的影响,解决了在不同电压等级的同杆线路中精确故障测距问题.PscAD仿真证明该方法定位精度高,不受过渡电阻及故障类型的影响.     

基于轨迹去伪的输电线路故障定位方法

输电线路故障定位在故障隔离中起着至关重要的作用,针对单端行波法在输电线路故障定位应用中的不足,提出了一种基于轨迹去伪的输电线路故障定位方法。该方法先采用单端行波法记录故障点反射波和干扰反射波进而获得真、伪故障点,再根据线路两端的电压差和上游端电流构建的电压差-电流(Δv-i)椭圆轨迹图得到估计故障位置,进一步比较估计位置与真、伪故障点的距离,将与估计故障距离最近的故障点作为准确的故障位置。所提方法是对单端行波法的改进,不需要增加额外的检测设备,仅利用输电线路两端原有的计量或保护装置即可监测线路两端电压和电流。在输电线路三相接地、单相接地、两相接地等不同故障类型条件下对所提方法进行测试,运行结果表明所提方法在输电线路发生不同故障时均能准确定位故障位置。     

基于时间反演技术的电力电缆单相接地故障测距方法

提出了一种基于时间反演技术的电力电缆单相接地故障测距新方法,当电力电缆发生单相接地故障时,利用电压波动方程时间反演的对称性,将在线路终端采集到的时域电压波反演成等效电流行波并传回输电线路,计算出各假定故障点的电流能量值,根据时间反演的时间-空间同步聚焦特性,确定故障点到线路终端的距离。Matlab仿真验证表明,该方法能够准确有效地实现电力电缆单相接地的故障测距,不但适用于不同过渡电阻的接地故障,而且具有收敛速度快,测距精度高等优点。     

基于智能馈线终端和行波时差的故障定位技术研究

针对配网多电源复杂支路的单相接地故障难以准确定位的问题,提出了一种利用智能馈线终端(Feeder terminal unit,FTU)与行波到达时间差相结合的故障位定位方法。该方法通过智能FTU设备作为边界对线路进行划分区域,检测FTU零序电流和零序电压的相位关系来判断故障区间,再根据故障区间两端FTU采集到的行波波头时刻确定故障点。同时根据线路和行波传输特性,推导出一种不受波速和线路长度影响的双端行波测距杆塔定位方法,提高了行波故障测距结果的精度和可靠性,通过现场试验验证了该故障定位技术的可行性。     

基于泄漏电流的高压电缆线路故障测距方法

为实现高压电缆线路短路故障发生后准确故障定位,提出一种利用故障通道泄漏电流的离线故障测距方法。该方法在短路故障发生后于电缆终端加直流电压,泄漏电流主要通过故障击穿通道沿金属护层流入两端接地点,在线路两端接地点检测护层电压,通过单位长度金属护层阻抗与泄漏电流和护层电压的关系,可计算出故障点位置。仿真结果表明,该方法能够有效的定位故障点位置,其相对误差不超过8%,绝对误差不超过50 m。     

基于谐波的电力电缆单相接地故障在线测距方法研究

提出一种适用于电力电缆发生单相接地故障的在线故障测距方法。当电力电缆发生单相电弧性接地故障时,线路测端中存在以基波和三次谐波为主的电气分量。通过分析发生故障时各序网络的等效电路,列出各次谐波下对应电路的方程。利用在线检测出线路测端电压和电流的基波和三次谐波分量作为方程组的已知量,求解方程组得到故障距离和电弧电压。ATP-EMTP仿真验证该方法精确度高,可为电力电缆故障在线故障测距提供一种简单实用的方法。     

基于分布参数模型的比相式单相故障单端测距算法

高压输电线路故障以单相接地短路为主,针对此类故障开展高精度的故障定位研究具有重要意义。基于集中参数模型的单端测距算法忽略分布电容的影响,在实际故障点距测量点较远时必然带来较大的误差。针对该问题文章提出了一种基于分布参数线路模型的电压、电流比相式单端测距算法,其原理为：通过相模变换与反变换估算出沿线各点故障相电压与相电流的分布,利用线路故障相残压与故障分量电流相位差最小的特征进行定位。该算法基于工频量,对采样率要求不高,大量的ATP仿真试验验证了该算法的有效性。     

基于改进线路参数模型的配网电缆单相接地测距方法

基于构建的考虑多阶距离无穷小的配网电缆分布参数数学模型,提出一种基于线路分布参数模型的配网电缆单相接地故障测距方法。该方法利用线路两端的电压、电流同步故障信息来定位配网电缆单相接地故障,通过最小二乘法和搜索法的仿真结果比较,选择测距精度更高的搜索法来作为测距方法。搜索法是在整条线路上从两端搜索计算零序电压值误差最小的对应距离,该距离即为实际故障距离。仿真结果表明,所提测距方法具有较高的测距精度,并且不受中性点运行方式、采样窗口、过渡电阻和故障位置的影响。     

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。     

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.     

基于倒置电桥法的电力电缆故障定位

针对电力电缆故障定位问题,提出了基于倒置电桥测量电力电缆故障点的方法,根据传统电桥法在电桥平衡的条件下比较故障电缆接线端部到故障点之间的电阻与无故障电缆电阻而确定故障点的基本原理,通过电路变换,将故障处的电阻转移至电桥上,从而消除了故障电阻对测量精度的影响。并且提出了通过外加电路来消除影响测量精度的接地电流的方法。分析了在测量相与故障相电缆电阻等值和不等值2种不同工况下应用该方法进行测量的具体手段以及应用测量数据对故障点位置进行测算的方法。该方法具有测量范围广、精度高、设备简单、易于操作等特点。在PSCAD/EMTDC软件仿真中,应用该方法对不同故障电阻下的电力电缆故障点进行了估算,结果表明该故障定位方法准确、高效。     

基于最小相位差全局搜索的高压输电线路故障测距

提出了一种针对两相接地故障的单端故障测距算法。利用保护安装处的电压、电流,估算线路上的残压和故障支路的故障电流,通过故障点残压与故障分量电流相位差最小的特征进行定位。为了精确地考虑分布电容的影响,采用贝瑞隆模型计算全线的电压分布。通过相模变换,建立了基于模空间的输电线路方程,设定故障点后,通过相模反变换还原出预设故障点的相电压残压。为了克服超越方程求解的困难,提出采用全局一维搜索的方法,对全线路的电压、电流分布进行估算,找出其中相位差最小的电压与电流,其对应的距离即为故障距离。大量的EMTDC仿真试验表明,不同过渡电阻、不同故障点和不同故障合闸角的情况下,该算法均能够准确测量故障距离,最大测距误差均在0.5%以内。     

高压电缆金属护套交叉点行波折反射的规律

高压电缆的金属护套交叉互联导致行波在多个波阻抗不连续点产生了复杂的折反射行为,这对高压电缆线路的行波故障测距产生很大的影响。为研究高压电缆中行波的折反射规律,在波动方程的基础上,从独立的模量域推导出多导体系统在相量域的波阻抗矩阵,并利用相量域的波阻抗矩阵求解出折反射系数矩阵。此折反射系数矩阵表征了行波在护套交叉点的折反射规律。EMTDC仿真结果验证了所求取的折反射规律的正确性。进一步的理论计算和仿真试验表明,经多次折反射,行波线模总量保持不变,且三相线模含量存在着趋于一致的规律。     

基于小波重构的电力电缆故障测距方法

提出了一种基于小波重构的电力电缆故障测距方法。该方法利用脉冲电源作用下故障相与健全相的电流差作为测量信号，利用小波变换对其作多尺度分解，然后对信号在高频下进行单支重构。与传统的行波测距方法相比，该方法不受电缆分支接头或其他阻抗不匹配点反射被的干扰，不受故障类型的影响，在近区也不存在无法识别反射波的问题，同时也减少了波速不确定性对测距精度的影响。仿真结果表明了该方法的正确性。