基于自适应MBPE技术的高压输电线路散射特性快速计算方法

准确快速计算高压输电线路的宽频电磁散射特性是研究其对周边通信设施无源干扰影响的重要基础与前提。然而,当前提出的基于等间隔均匀采样模型参数估计（MBPE）技术的快速求解方法存在稳健性差、计算精度低等问题。为此,本文通过引入一种新的MBPE技术和构建一种自适应频点采样方法,提出了一种稳定性强、计算精度高的高压输电线路宽频散射场快速重构方法。以IEEE研究频段和调幅广播收音台站工作频段为例,分别建立高压输电线路无源干扰的直线模型及线面混合模型,并利用矩量法求解自适应采样频点对应的散射场函数信息,以此基于Thiele连分式有理函数对各频段散射场进行插值,从而实现高压输电线路宽频散射场的准确快速求解。结果表明：传统均匀采样MBPE技术稳健性差、计算精度低,全局平均误差高达25.63%,而本文所提自适应MBPE技术仅为9.08%,因而其相比于传统MBPE技术具有可靠性高、通同性强等优点。     

基于模型参数估计技术的输电线路散射特性快速求解EI北大核心CSCD

在输电线路无源干扰研究中,经常需进行宽频带的线路散射场扫频计算,而当前各类算法每次只能计算单个频点,现有计算机硬件条件无法解决短波及以上宽频带计算问题。针对该问题,提出了利用矩量法求得若干采样点的散射场信息,将基于模型的参数估计技术应用于类似于输电线路的电大尺寸散射体频率响应内插求解的思想。以IEEE研究频段和调幅广播收音台站工作频段为例,分别建立输电线路无源干扰直线模型和线–面混合模型,结合矩量法求解出等间隔采样点的散射场,选择Padé有理函数对各频带的散射场进行插值,从而快速预测出输电线路散射场的频率响应近似值。研究表明,MBPE技术插值精度与采样点数量、位置有关,若采样点选择恰当,其全局极值最大相对偏差可不超过4%。     

基于广义谐振理论的输电线路无源干扰谐振频率求解

IEEE标准难以完全预测中波频段输电线路的无源干扰谐振频率,同时现有方法计算量过大,为解决此问题,提出基于广义谐振理论的输电线路无源干扰谐振频率求解方法。首先,结合坡印廷定理,从电磁能量平衡的角度出发,将包含输电线路及无线电台站的封闭面等效为广义封闭系统;然后,根据复频率理论,推导输电线路与无线电台站所构成电磁系统的谐振频率与品质因数Q值之间的关系表达式;最后,对观测点的散射场强进行采样,采用模型参数估计的方法求解反映散射场强与频率映射关系的系统函数。以IEEE计算输电线路无源干扰的模型为算例,通过仿真计算验证所提方法可将无源干扰谐振频率预测范围扩展至3 MHz。此外,与矩量法相比,当采样点选择适当时,最大谐振频率偏差可控制在3%以内。     

中短波段输电线路无源干扰防护间距求解的关键问题

为更准确地计算输电线路对各类无线台站的无源干扰防护间距,对仿真模型、干扰极大值频率和防护间距计算方法进行研究。仿真模型采用垂直极化平面波进行激励,线路铁塔仿真为面模型,地线仿真为线模型,阐述了线-面模型接点处的基函数及求解方法。结合当前输电线路无源干扰谐振频率发生在整数倍波长回路谐振频率和λ/4谐振频率的观点,计算了垂直极化平面波激励下的输电线路感应电流和不同观测点处的无源干扰水平。结果表明平面波激励下的无源干扰最大值出现的频率符合1倍波长回路谐振频率,不符合λ/4谐振频率;当频率达短波频段后,整数倍波长回路谐振频率不再适用。提出了输电线路无源干扰防护间距的求解方法,以调幅广播收音台一级台为例,求解了特高压直流输电线路对其的防护间距。     

基于非接触式行波采集的分布式高压直流故障测距方法

为提高高压直流输电线路故障测距的精度和供电可靠性,提出一种基于非接触式行波采集的分布式高压直流高阻故障测距方法。该方法采用分布式安装方式,基于空间电压、电流行波电磁场的宽频带检测技术,采用宽频带电磁场传感器实现对暂态行波信号的无失真采集;研究了动态自适应波速算法,利用行波采集终端分布式安装的特点,通过在线测量不同线路区段的实时故障波速,对故障段的行波波速进行矫正计算,避免了波速误差对测距结果的影响,有效提高了测距精度。分布式行波采集终端不需要安装在输电线路上,避免了设备安装和维护导致的停电。仿真及现场试验验证了方法的有效性和实用价值。     

采样频率对行波测距影响的仿真分析

为了探讨行波测距装置所需要的采样频率,根据行波自身的特性,从时域角度出发利用均匀采样模式分析了采样频率对常用的A、B、C、D型行波测距原理的影响,并对用于高压输电线路和低压配电线路的行波测距装置所需的采样频率进行了探讨,得出提高采样频率通常可以提高测距精度,但测距精度并不与采样频率成正比及对行波波头识别算法进行相应的补偿可以提高测距准确性的结论,并通过仿真实验进行了相应的验证,仿真结果对装置的研发具有一定的借鉴意义。     

高压输电线路电弧故障检测与定位最小二乘法新解

根据长电弧电压电流波形 ,建立了电压方波电弧的理想电压 -电流转移特性曲线和对应的电弧等效模型。对于单相接地短路故障给出了故障相电流故障分量与故障边界电流同相位的结论 ,并提出了利用高压输电线路单侧电压电流采样值和最小二乘技术对短线路及中长线路电弧故障进行检测与定位的一种时域新方法。大量故障测距数字仿真实验表明该测距算法具有较高的测距精度。     

一种实用的新型高压输电线路故障双端测距精确算法

提出一种新型的高压输电线路故障测距的精确算法。该算法基于线路的分布参数模型,根据故障时沿线电压的分布规律,使用搜索迭代的方法计算出故障点的位置,不要求双端的数据同步,能消除过渡电阻的影响,且无需解长线方程,也不存在伪根的判别问题,具有较高的实用价值。EMTP仿真结果显示即使在较低的采样频率下该算法仍具有较高的精度。     

高压输电线路电弧故障单端定位时域法新解

根据长电弧电压电流波形,建立了电压方波电弧的理想电压－电流转换特性曲线和对应的电弧等效模型,对于单相接地和两相短路故障,给出了故障相电流故障分量与故障边界电流同相位的结论,并提出了利用高压输电线路单侧电压电流采样值对输电线路短路故障进行定位的一种时域新方法。大量故障测距数字仿真实验表明该测距算法具有较高的测距精度。     

使用输电线两端数据两点异相故障测距的研究

基于高压输电线路的分布参数模型,使用线路两端电压、电流的正序和负序分量,对高压输电线路两点异相故障提出了一种新的测距算法。该方法不必对两端数据进行同步采样,无需迭代计算,并适用于一点故障情况。其测距精度不受系统运行方式和过渡电阻的影响。仿真计算表明该方法是有效的     

基于新型电力系统信息模型的重点区域高压输电线路损毁态势感知预警方法研究

由于高压输电线路通常具有复杂的结构和特性,受到自然灾害、设备故障等影响,使得数据采集难度加大,且存在较多噪声,导致线路损毁态势感知预警结果不理想。为此,提出一种基于新型电力系统信息模型的重点区域高压输电线路损毁态势感知预警方法。通过新型电力系统信息模型采集重点区域高压输电线路数据,采用最大重叠离散小波变换(Maximum Overlapping Discrete Wavelet Transform,MODWT)算法滤波处理重点区域高压输电线路数据。采用混合递阶遗传算法优化处理径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络结构和参数,将经过滤波处理的重点区域高压输电线路数据作为RBF神经网络的输入,实现重点区域高压输电线路损毁态势感知。通过实验结果表明,所提方法获取的重点区域高压输电线路损毁态势感知预警结果更加符合实际情况,可以为重点区域高压输电线路稳定运行提供有力的支持。     

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.     

优化模拟电流法计算超高压输电线路三维磁场

为了获得更准确的输电线路下方磁场的三维分布,使用智能优化算法对模拟电流法中模拟电流的个数与位置参数进行 寻优,解决了普通模拟电流法中模拟电流的位置和个数只能依靠经验来确定的问题,从而提高计算精度。 建立基于输电线路实 际物理形状的三维计算模型,通过不同方法计算上海市松江区洞泾-泗泾 500 kV 线路的三维磁场分布。 将计算结果与实际测 量结果进行对比,结果表明优化模拟电流法的计算误差为 4. 54%,比传统计算方法的 12. 21%降低了 7. 67%。 为优化模拟电流 法计算输电线路的磁场分布提供理论基础,并对高压输电线路的建设有理论指导意义。     

输电线路加权数据融合故障测距算法研究

高压输电线路故障测距具有多种不同的方法,如基于稳态量的单、双端测距和基于行波信号的单、双端测距等。由于电力系统存在许多不确定性因素及干扰,单一测距方法都有其固有的局限性。将多传感器数据融合技术引入电力系统故障测距,充分利用多测距源提供的冗余信息,提出自适应加权数据融合测距算法。该算法利用先验知识或仿真数据获取各单一测距算法在不同工况下的加权系数,然后对单一算法的测距结果进行加权融合,最终获得可靠精确的测距结果。应用PSCAD/EMTDC建立500 kV输电系统模型,通过模拟不同故障情况对算法进行了仿真验证。仿真结果表明,融合测距算法基本不受过渡电阻、故障位置、故障类型、分布电容等因素的影响,具有良好的可靠性、精确性和鲁棒性。     

基于压缩感知估计行波自然频率的输电线路故障定位方法研究

提出了一种基于压缩感知估计行波自然频率的输电线路故障定位方法,能够准确估计多次行波自然频率,具有较高的故障定位精度。针对故障行波信号的频域特征设计了新的过完备字典,使行波信号能够被有效地稀疏表示。进行故障定位时,首先用小波模极大值方法确定故障行波信号的频率边界,并采用FIR滤波进行预处理滤除低频干扰成分,然后将其变换到频域使其能够在过完备字典上稀疏表示。在此基础上,该文利用改进的基于Dice系数的OMP算法(DOMP算法)对故障行波的频域信号进行重构,精确辨识行波信号的多次自然频率值,最终结合反射角和波速实现准确地故障定位。通过仿真分析验证了字典设计结合改进的DOMP算法的方法具有较高的定位精度和可靠性。     

动态条件下的T形输电线路故障测距算法

当电力系统在功率低频振荡等动态情况下发生故障时,电力信号幅值和频率往往表现出一定的动态特性,影响了传统的T形输电线路故障测距算法的精度.因此,提出了动态条件下T形输电线路故障测距算法.该方法拓展了传统的静态信号模型,建立了时变的信号模型使其能正确表示信号的动态特性,并加入基于同步相量测量单元(PMU)的动态同步相量测量...     

An adaptive PMU based fault detection/location technique fortransmission lines. II. PMU implementation and performance evaluation

Part I of this paper set sets forth theory and algorithms for adaptive fault detection/location technique, which is based on phasor measurement unit (PMU). This paper is Part II of this paper set, A new timing device named “Global Synchronism Clock Generator, GSCG” including its hardware and software design is described in this paper, Experimental results show that the synchronized error of rising edge between the two GSCGs clock is well within 1 ps when the clock frequency is below 2.499 MHz. The measurement results between Chung-Jeng and Chang-Te 161 kV substations of Taiwan Power company by PMU equipped with GSCG is presented and the accuracy for estimating parameters of line is verified. The new developed DFT based method (termed as smart discrete Fourier transform, SDFT) and line parameter estimation algorithm are combined with PMU configuration to form the adaptive fault detector/locator system. Simulation results have shown that SDFT method can extract exact phasors in the presence of frequency deviation and harmonics, The parameter estimation algorithm can also trace exact parameters very well, The SDFT method and parameter estimation algorithm can achieve accuracies of up to 99.999% and 99.99%, respectively. The EMTP is used to simulate a 345 kV transmission line of Taipower System. Results have shown that the proposed technique yields correct results independent of fault types and is insensitive to the variation of source impedance, fault impedance and line loading. The accuracy of fault location estimation achieved can be up to 99.9% for many simulated cases, The proposed technique will be very suitable for implementation in an integrated digital protection and control system for transmission substations     

High impedance fault protection in transmission lines using a WPT-based algorithm

This paper proposes a new algorithm for High Impedance Fault (HIF) protection, in high voltage transmission lines, with the aid of Wavelet Packet Transform (WPT). The new scheme uses the HIF-induced distortion of voltage and current waveforms to detect HIF and discrimination of the fault location, respectively. The algorithm is based on a recursive method, which adds up the absolute values of high frequency signal coefficients, generated over one last cycle. Application of the proposed algorithm to the pilot protection schemes is also discussed. The proposed method is evaluated by Electro Magnetic Transients Program (EMTP) simulation studies. Several simulations, which are performed using an appropriate HIF model, bring about results which assess the proposed technique accuracy in identifying HIF in overhead transmission lines. A comprehensive simulation study shows the efficiency of the proposed protection scheme from the viewpoints of dependability and security.     

特高压输电线路分裂导线表面电场特性分析

特高压输电线路能减小走廊面积,有效提高单位输电线路走廊宽度的输电容量,从而提高输电线路的经济效益。特高压输电线路常采用多分裂导线,导线表面电场强度的计算精确度直接影响导线的合理选型和布置。为此,以有限元法为理论基础,以COMSOL Multiphysics软件为仿真工具,以1000 kV特高压交流输电线路为研究对象,建立典型特高压交流输电线路的二维静电场仿真模型,研究分析分裂导线在水平排列、同塔双回、正三角对称、倒三角紧凑型对称布置方式下周围空间电场的分布,以及地面是否水平、是否有杆塔等因素对电场分布的影响。分析结果可以为特高压交流输电线路的设计提供一定的参考。