树型配电网单相接地故障行波测距新算法

提出了利用零模行波分量和线模行波分量速度差的故障测距新算法，由于只判断行波的初始波头到达时刻，所以不受分支的影响。针对零模分量波速度随频率变化大的问题，该文通过分析发现了零模波速度的变化规律以及和波头李氏指数的对应关系，两者都只与距离有关，且不受其它因素影响，这样根据波头李氏指数，通过样条插值，就可以估算出零模波速度，解决了零模波速度难以确定的问题。通过ATP对该算法进行仿真，结果证实了该算法的有效性。 关键词：配电网；故障测距；行波；波速度；李氏指数     

基于模量行波传输时间差的线路接地故障测距与保护

随着输电线路电压等级的不断升高,基于行波原理的故障测距和超高速线路保护已经成为目前研究的热点。通 过对接地故障时零模和线模行波传输规律的分析,得出以下结论：1）零模检测波速度和波头李氏指数之间具有特定对应关系;2）零模和线模行波分量传输时间差与传输距离之间具有单调非线性递增关系;3）阻波器对零模和线模电压行波分量的影响不同,模量传输时间差在区内末端和区外出口故障时具有突变特性。根据以上分析,利用小波变换和BP神经网络技术,导出了基于零模和线模传输时间差的接地故障测距、单端量保护新算法,并利用ATP中考虑频散特性的线路模型进行了仿真,仿真结果证实了上述算法的有效性。     

基于小波和神经网络的配电网故障测距算法

目前,树型配电网单相接地故障测距问题仍未得到较好解决.通过对零模和线模行波传输规律的分析,发现了零模-线模行波的传输时间差和零模波头的Lipschitz指数随传输距离变化的规律.以此为基础,利用小波的时频分析能力和BP神经网络的强非线性拟合能力,提出了基于小波和神经网络的故障测距算法,通过ATP仿真软件进行了仿真验证.仿真结果表明,该算法不受配电网分支线路、故障初相角、过渡电阻等因素影响,具有较高的测距精度.     

消除零模波速影响的配电网单端行波故障测距算法

配电网线路分支众多,末端往往具有三相不平衡负载,传统的单端行波法需在复杂的折反射波中提取故障点的反射波,不易实现。而基于模量行波速度差和基于线模行波突变这两种故障测距方法的精确度都受制于不稳定的零模波速度。基于此,将两种方法结合,利用零模检测波速度与传播距离成对应关系的特点,获得不受零模波速度影响的故障定位新方法,该方法避免了传统故障测距算法需要多次从复杂的折反射波中提取信息的缺点,能够简洁、快速、准确地对复杂的分支线路进行故障测距。此方法首先检测故障暂态行波的零模和线模分量到达首端的时间差,然后在首端对三相同时注入相同的高压脉冲并检测线模行波首个波头到达检测点的时间,进而利用稳定的线模波速度进行故障距离的测量。最后,利用PSCAD仿真验证了所提方法基本不受故障位置、过渡电阻大小以及故障初相角的影响,各种情况下绝对误差均在100 m之内。     

配电网单相接地故障行波定位新方法

针对零、线模速度差和时间差行波定位原理中零模波速度难以确定的问题,提出了在无需时间同步的情况下,利用线路两端信息融合在线实时求取零模波速度的算法和一种配电网单相接地故障行波定位新方法。分析了行波分量在线路上的传播特性,将零、线模行波通过S变换后,发现在零、线模行波频率分别为50 k Hz和500 k Hz的分量下标定初始波头的到达时间,具有较高的灵敏度和稳定性。根据零模波速度与定位公式之间的关系,找出故障点所在最小区域,将该最小区域包含的线路区段分解成多组T型线路进行了故障定位。通过PSCAD/EMTDC进行了全面系统的仿真验证,结果表明所求得的零模波速度和定位方法具有较高的准确度,具有一定工程价值。     

单端行波故障测距的组合方法研究

单端辐射状电网发生单相接地故障时,单端行波故障测距的关键是正确识别来自故障点的反射波、对端母线的反射波及健全线路的反射波.行波零模波速具有较强的依频特性,而线模波速较稳定.由于零模波速的不稳定性,当取其为固定值时,导致基于线模、零模波速差的单端行波故障测距精确度不够.针对此问题,首先利用神经网络训练学习,估算出零模波速,基于线模、零模波速差得到初步故障距离,以此初步故障距离从线模行波突变波头中找出故障点反射波头及对端母线反射波头,再把线模波速代入相应的测距公式得到精确故障距离.利用PSCAD/EMTDC搭建仿真模型,对不同的故障情况进行仿真,均验证了该方法具有较高的测量精度和可靠性.     

电力系统接地短路故障中零模分量的依频关系分析

通过介绍零模的概念,从各个方面分析了零模行波波头依频变化的关系。得到了零模波头的频谱曲线、零模行波传播的衰减系数依频关系曲线、故障距离和零模波头中最大频率分量的关系曲线以及零模波速度和频率的关系曲线,并就分别利用零模波头中最大频率分量和零线模波速差法的故障测距方法做了简要的分析。     

电力系统接地短路故障中零模分量的依频关系分析

通过介绍零模的概念,从各个方面分析了零模行波波头依频变化的关系.得到了零模波头的频谱曲线、零模行波传播的衰减系数依频关系曲线、故障距离和零模波头中最大频率分量的关系曲线以及零模波速度和频率的关系曲线,并就分别利用零模波头中最大频率分量和零线模波速差法的故障测距方法做了简要的分析.     

基于波速优化与模量传输时间差的直流线路单端行波测距新算法

分析了直流故障行波的波速变化特性,发现线路参数的频变特性以及行波幅值的衰减使得行波波速随故障距离发生变化;在目前实际测距装置的分辨率下测距装置模量行波波速主要受故障距离影响。直流故障行波中线模与地模分量不同的色散特性是造成两者传输时间差随故障距离非线性递增的主要原因。基于上述结论,提出了基于波速优化与模量传输时间差的直流行波单端测距新算法,并结合工程实际,提出了波速曲线的获取与修正方法。在EMTDC环境下的算例分析证实了所提算法的有效性。     

利用模量传输时间差的特高压直流线路故障测距

故障行波零模分量与线模分量到达线路端测距装置处的时间差与故障距离之间呈非线性关系,反向传播BP神经网络具有良好的非线性逼近拟合能力,可以利用BP神经网络对这种关系进行拟合以达到故障测距的目的。以小波分解各个频带下模量传输时间差为输入特征量、故障距离作为输出特征量,对神经网络进行训练,形成故障测距神经网络模型。仿真表明该基于模量传输时间差的特高压直流输电线路单端故障测距神经网络算法精度较高。     

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。     

基于波速影响的零模行波研究

超/特高压线路保护的行波差动保护在实用时由于波速不一致性的影响,会产生一定的不平衡差流.在分析零模行波随传输距离的变化规律的基础上,得出检测波速随传输距离的增加而单调降低、波头Lipschitz指数随传输距离的增加而单调增加的结论.分析了过渡电阻和故障初相位对检测波速和波头Lipschitz指数的影响,得出了上述因素对...     

基于零模线模时差的配电网双端行波故障测距

快速、可靠定位配电网单相接地故障是提高配电网供电可靠性的重要技术手段。现有单相接地故障定位技术实用效果较差,过电压时间较长导致电缆相继燃烧的情形屡见不鲜。文中首先分析行波测距技术在配电网单相接地故障定位中的适用性;然后,利用模量分析法分析配电线路单相接地故障时暂态零模和线模行波的故障特征,提出基于零模线模时差的双端行波测距算法;最后,基于配电网仿真模型,对比分析所提算法与现有算法的单相接地故障定位精度,验证所提算法的有效性和优越性。仿真结果表明,所提算法不受过渡电阻影响、无需对时同步且不受行波波头折反射影响,具有较好的工程应用前景。     

采用区域电网多点测量信息的行波故障定位

利用区域电网多点测量信息进行行波故障测距,能够减少实际的定位装置使用数量,并提高结果可信度。为此,文中提出了一种利用时域行波数据同时进行故障选线和测距的算法。首先,根据模量速度差法初步估算故障距离,然后在不依靠保护动作信息的情况下进行故障选线,同时剔除无效数据。最后,结合单/双端行波法的优点,利用多端数据精确地查找故障位置,提高定位结果的品质。仿真结果表明,该方法需要的定位装置少,适用于各种故障情况且具有较高的测距精度。     

基于模量行波差异的柔性直流输电线路单端量保护方法

在柔性直流输电中,基于波形特征的行波保护在近端或对近端故障时易受后续行波影响,保护范围存在死区;且发生区外非金属性故障时故障处电压并非阶跃波,若以故障处电压为阶跃波开展原理研究,则也会影响保护的动作性能。针对以上问题,首先解析发生区内、外故障时故障处电压波形差异的原因,然后分析线模与零模电流之间的差异性,进一步得到反映区内、外故障的模量行波差异通项。为避免区外非金属性故障的影响,在此基础上利用不对称故障下行波的折反射特征,提出模量行波差异与折反射特征相配合的单端量保护方法。PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,所提保护方法能有效解决近端故障下保护拒动的问题且具有较强的耐受过渡电阻能力和抗噪声干扰能力,此外还避免了区外非金属故障的影响。     

基于集成神经网络的特高压直流输电线路初始电压行波小波变换模极大值比单端测距方法

针对现有故障测距方法存在对高阻故障不灵敏、二次行波波头难以捕捉的问题,提出一种基于集成神经网络的特高压直流输电线路初始电压行波小波变换模极大值比的单端测距方法。首先,推导出故障距离与初始电压行波的线模量和地模量的小波变换模极大值比之间的近似公式,公式表明两者之间具有非线性关系,且此关系与过渡电阻无关。然后,利用AdaBoost-Elman集成神经网络拟合两者之间的非线性关系,提取不同小波尺度下初始电压行波各模量分量的小波变换模极大值比作为集成神经网络输入量,将故障距离作为输出量,构建集成神经网络故障测距模型。将各小波尺度下的初始电压行波各模量分量的小波变换模极大值比输入训练完成的集成神经网络模型即可达到故障测距的目的。仿真结果表明,所提方法测距精度高,且不受过渡电阻影响。     

基于优化小波神经网络的输电线路行波故障测距

针对单端行波故障测距方法中故障点反射波与对端母线反射波的识别问题,提出了一种改进粒子群算法优化的小波神经网络的故障测距模型.提取保护安装处检测到的行波波头时间值与反向行波线模分量的李氏指数作为行波特征值,利用小波神经网络拟合行波特征值与输电线路故障距离之间的关系,构建小波神经网络故障测距模型,利用该模型可以直接得到输电...     

Fault location for power grid based on transient travelling wave data fusion via asynchronous voltage measurements

Considering the complex topology of power grids and their important application, finding an effective fault location algorithm is mandatory. This paper presents a fault location method for power grid based on transient travelling wave data fusion and asynchronous voltage measurements. Firstly, the refraction regularity, attenuation rule and main factors affecting the amplitude of the initial travelling wave are analyzed. Then the modulus maxima of detail coefficients, treated as the feature variables of the initial travelling wave, are extracted via wavelet transform. At last, according to the configuration of the measuring points, fault location scheme based on data fusion theory is proposed. In data level fusion, phase-mode and wavelet transform are carried out in order to obtain the feature variables. In feature level fusion, the fault section is determined through the fault feature variables filtered by the network topology and the artificial neural network is used to fit the relationship between the fault distance and the time difference of arrival between single-terminal aerial-mode and zero-mode voltage. In decision level fusion, the double-terminal fault location algorithm based on the single-ended uploaded data is proposed. The IEEE 30-Bus System is simulated in PSCAD/EMTDC and the fault location algorithm is carried out in MATLAB. The simulation results demonstrate that high-precision fault location could be realized and that practicality and economy are improved without requirements on synchronous sampling.