基于正序电流差的同塔双回T型输电线路故障测距新算法

利用双回线路正序网络提出一种基于正序电流差的同塔双回T型输电线路故障测距新算法。算法根据测距函数在各支路首末两端的相位差大小判断故障分支,进而利用双回线路正序测距方程推算得到的故障距离表达式在故障支路上进行精确测距。该算法无需判断故障类型,在T节点附近发生高阻抗短路时故障支路判别无死区,测距过程无需迭代搜索和伪根识别,计算量小,易于编程实现。理论分析和仿真测试表明,新算法不受分布电容、故障位置、过渡电阻、负荷电流以及T接位置等因素的影响,对线性电阻故障和电弧型故障均具有良好的适用性,满足工程对测距精度的要求。     

基于单回电气量的同塔双回直流线路故障测距算法

同塔双回直流线路极线间存在复杂的电磁耦合关系,而实际工程中各回直流系统的控制保护仍基于本回电气量信息,必然无法实现其完全解耦分析,从而增加了准确故障定位的难度。首先利用同塔双回直流线路的相模变换对基于单回线路电气量的模量特征进行详细分析,构造了消去地模分量的新差模分量,并对其特点及参数选择进行了分析。然后根据非故障点的线路两端沿线计算电压在故障时刻附近具有最大差值的特点,定义了非故障点最大电压差值区段,进而提出了一种基于单回直流线路电气量的时域故障测距算法。基于PSCAD/EMTDC对实际同塔双回直流系统的大量仿真测试结果表明:所提算法测距精度高,且不受故障极线、故障位置及过渡电阻的影响。     

带同杆双回线的T型支接线的故障测距的研究

针对T型线路中出现同杆双回线的线路结构,提出了首先做故障分支判定,然后进行精确测距的新方法.当某支路发生故障时,求取各支路保护安装处的突变量,通过正序网络图,计算两个必要参数用于判别故障支路,区分出非同杆双回线故障、同杆双回线的跨线故障,以及同杆双回线的单回线故障.在此基础上,将非故障支路化简合并,并对同杆双回线故障以及非同杆双回线故障进行分别测距.该方法不仅能够对单回线准确测距,而且针对双回线,也保证了故障测距的精确性,一定程度上克服了T型线路中出现双回线给测距带来的困难.大量的ATP仿真结果表明故障测距的精度基本上不受故障支路,故障类型、系统运行方式、故障点过渡电阻等因素的影响.     

带同杆双回线的T型支接线的故障测距的研究

针对T型线路中出现同杆双回线的线路结构,提出了首先做故障分支判定,然后进行精确测距的新方法。当某支路发生故障时,求取各支路保护安装处的突变量,通过正序网络图,计算两个必要参数用于判别故障支路,区分出非同杆双回线故障、同杆双回线的跨线故障,以及同杆双回线的单回线故障。在此基础上,将非故障支路化简合并,并对同杆双回线故障以及非同杆双回线故障进行分别测距。该方法不仅能够对单回线准确测距,而且针对双回线,也保证了故障测距的精确性,一定程度上克服了T型线路中出现双回线给测距带来的困难。大量的ATP仿真结果表明故障测距的精度基本上不受故障支路,故障类型、系统运行方式、故障点过渡电阻等因素的影响。     

同杆并架双回线T形线路故障测距算法研究

基于输电线路不平衡的分布参数模型,对三侧为同杆并架双回线的T形线路,提出利用线路三端电气量的同杆双回线故障测距算法。并且该算法还研究了三侧为同杆并架双回线的T形线路故障支路的判别方法。经仿真验证该算法的正确性和高精度,并且算法不受过渡电阻的影响。     

同塔双回直流线路故障选线方法

故障选线研究是同塔双回直流线路保护的重要组成部分，准确判断出故障线路有助于运维人员快速处理故障，有效保障直流系统安全稳定运行。本文提出的一种同塔双回直流线路故障选线方法，并对搭建的同塔双回直流输电系统进行数字仿真试验，验证了本文所提故障选线方法的有效性。     

非全程同杆四回线故障选线新方法

基于同杆四回线内部故障时反序分量的特点,提出利用同杆四回线反序正序电流量进行故障区域判断,再利用正常线路推算所得四回线与另外两条单回线路相交处母线（记为T点）的电压值作为参考量,设定电压突变量参数来判断故障线路,并结合故障支路正序电流的特点来对四回线的跨线故障进行故障选线,得出了适用于非全程同杆四回线的新型故障选线方法。通过大量ATP仿真证明该方法的正确性,该方法从原理上可完全消除过渡电阻、系统运行方式、及系统阻抗参数变化等因素的影响,解决了非全程同杆四回线故障选线问题。     

非全程同杆四回线故障选线新方法

基于同杆四回线内部故障时反序分量的特点,提出利用同杆四回线反序正序电流量进行故障区域判断,再利用正常线路推算所得四回线与另外两条单回线路相交处母线(记为T点)的电压值作为参考量,设定电压突变量参数来判断故障线路,并结合故障支路正序电流的特点来对四回线的跨线故障进行故障选线,得出了适用于非全程同杆四回线的新型故障选线方法.通过大量ATP仿真证明该方法的正确性,该方法从原理上可完全消除过渡电阻、系统运行方式、及系统阻抗参数变化等因素的影响,解决了非全程同杆四回线故障选线问题.     

利用单侧信息的双回线非跨线故障的测距新算法

提出了一种新的、简洁的测定平行双回线的故障距离的计算方法．该方法利用线路单侧的电压、电流测量值, 只需求解一次方程,避免了迭代及解二次方程的伪根问题;仿真计算分析该方法有极高的精确度,算法上没有误差。     

基于电压突变量的同塔双回直流输电线路故障选线方法

同塔双回直流线路极线间复杂的电磁耦合关系,增加了其故障极线识别的难度。基于平行四线系统解耦理论,对同塔双回直流线路电压量进行解耦分析,提取出相互独立的一个同向量与三个环流量电压。在此基础上详细分析了同塔双回直流输电线路在不同故障类型以及不同极线故障情况下的同向与环流电压突变量的极性和幅值大小特征,进而利用同向与环流电压突变量极性和幅值大小的差异及相互间的关联关系,提出了一种同塔双回直流输电线路故障选线方法。基于实际同塔双回直流输电系统的PSCAD/EMTDC大量仿真结果表明,该方法准确可靠,且不受过渡电阻影响。     

基于GPS的输电线路故障测距方法的研究

在比较了各种输电线路故障测距方法的基础上,提出了基于全球定位系统(GPS)的双端同步采样故障测距算法.该方法利用GPS的秒脉冲信号来确保双端同步采样,并利用双端测距提供的硬件设备,采用线路参数在线估计算法,有效消除了由于线路参数不确定对测距精度的影响.介绍了基于GPS的输电线路故障测距系统的结构、工作原理、防干扰措施,以及双端故障定位的计算方法.这种测距算法具有计算简单、稳定性好、且无伪根识别的特点.仿真结果表明,该算法具有可靠性高、测距精度高的特点,完全不受故障类型、过渡电阻和系统参数的影响.     

基于分布参数模型的串联补偿双回线单线故障定位算法

对于装设串联补偿(串补)装置的输电线路,由于与串联电容并联的保护元件金属氧化物可变电阻(MOV)的非线性特征,使得串补线路无法直接使用常规的输电线路故障测距方法。为此,提出了一种基于分布参数模型的串补双回线故障定位算法。按照故障点相对于串补的位置分为两个子算法,利用从本端、对端推算得到的故障点处电压相等的特点,消去串补装置近故障一侧的电压,结合故障点处过渡电阻的纯电阻性和故障序网边界条件,构造故障定位函数。该方法不依赖串补装置模型,不受MOV非线性的影响,无需预知串补装置相对于故障的位置,同时不存在伪根判别问题。EMTDC/PSCAD和MATLAB仿真结果计算验证了该方法的正确性。     

考虑测距结果特性的T型输电线路非同步故障测距算法

针对现有T型输电线路非同步故障测距算法的缺点,基于分布参数提出了一种三端数据不需要同步的T型线路测距新算法。算法直接利用解析表达式求取3条支路上故障距T接节点的距离,利用测距结果的特性区分故障支路与非故障支路。算法不需要判断故障相别,无测距伪根,对不对称短路和对称短路都适用。理论分析和仿真结果表明算法不受不同步角度、过渡电阻、运行方式等影响,具有较高的测距精度和较快的计算速度。     

一种双端同步采样的时域故障测距算法

输电线路快速准确的故障定位是保证电力系统安全稳定运行的有效途径之一,对电力系统有重要意义。传统的单端故障测距算法易受过渡电阻及对侧助增电流影响,而双端故障测距算法一般基于频域的相量计算。提出一种基于模式理论和双端同步采样的时域故障测距算法。该算法所需传送数据量少,并且不受过渡电阻、运行方式、故障类型等因素的影响,并且可以将其推广到同杆并架双回线。EMTP仿真结果显示该算法有较高精度,测距快速简便。     

复杂输电网行波故障定位方法

为了解决故障发生在双回线路(或多回线路)或故障线路两端某个变电站行波定位装置时间记录失败时,可能出现的双端行波定位算法失灵的问题,论文提出了复杂输电网行波故障定位方法。该方法依次假设电网中每一条线路为故障线路,采用保留故障线路的Dijkstra算法得到经过故障线路的计算路径。若计算路径存在冗余,则根据网络定位算法直接得到故障定位结果;若计算路径不存在冗余,则对输电网络实施单端行波定位装置增配方案,确保网络中任一行波定位装置时间记录失败时故障定位的可靠性。其次,论文还提出了一种复杂测量网络简化方法,能够简化网络定位算法的计算过程,提高定位计算的速度。最后对株洲实际电网进行仿真验证分析,结果表明,该方法实现简单,定位可靠性高,工程实用性强,能够解决复杂输电网的故障定位问题。     

Fault location of untransposed double-circuit transmission lines based on an improved Karrenbauer matrix and the QPSO algorithm

Some double-circuit transmission lines are untransposed, which results in complex coupling relations between the parameters of the transmission lines. If the traditional modal transformation matrix is directly used to decouple the parameters, it can lead to large errors in the decoupled modal parameter, errors which will be amplifed in the fault location equation. Consequently, it makes the fault location results of the untransposed double-circuit transmission lines less accurate. Therefore, a new modal transformation method is needed to decouple the parameter matrix of untransposed double-circuit transmission lines and realize the fault location according to the decoupled modal parameter. By improving the basis of the Karrenbauer matrix, a modal transformation matrix suitable for decoupling parameters of untransposed double-circuit transmission lines is obtained. To address the diffculties in solving the fault location equation of untransposed double-circuit transmission lines, a new fault location method based on an improved Karrenbauer matrix and the quantum-behaved particle swarm optimization (QPSO) algorithm is proposed. Firstly, the line parameter matrix is decomposed into identical and inverse sequence components using the identical-inverse sequence component transformation. The Karrenbauer matrix is then transformed to obtain the improved Karrenbauer matrix for untransposed double-circuit transmission lines and applied to identical and inverse sequence components to solve the decoupled modal parameter. Secondly, based on the principle that voltage magnitudes at both ends are equal, the fault location equation is expressed using sequence components at each end, and the QPSO algorithm is introduced to solve the equation. Finally, the feasibility and accuracy of the proposed method are verifed by PSCAD simulation. The simulation results fully demonstrate that the innovative improvement on the basis of the traditional modal transformation matrix in this paper can realize the modal transformation of the complex coupling parameters of the untransposed double-circuit transmission lines. It causes almost no errors in the decoupling process. The QPSO algorithm can also solve the fault location equation more accurately. The new fault location method can realize the accurate fault location of untransposed double-circuit transmission lines.     

基于多端信息的风电场集电线路单相接地故障定位算法

风电场集电线路大多包含多个分支,且一般只在线路首端设置测量装置,若故障后基于该装置进行单端故障定位,则只能在不同分支上得到多个疑似故障点,无法确定实际故障位置。当前基于多端量的算法虽然能够准确定位故障,但需要增设的测量装置过多,成本过高。文中针对最常见的单相接地故障,分析了集电线路拓扑,指出当故障位于不同分支时,单端测量装置可能采集到相同的数据,因而仅依靠单端电气量无法确定故障分支,有必要增设测量装置以实现故障分支定位。为降低定位成本,在不同结构的线路上确定故障分支所需要增设的测量装置最小数量及位置。随后,结合新增测量信息与现有单端法,提出一种根据多端故障录波信息定位故障分支并实现故障测距的算法。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了文中方法的有效性和实用性。该算法改进自单端阻抗法,解决了故障分支定位问题,且在当前配置基础上增加少量测量装置即可实现,成本较低,具有较好的工程应用前景。     

基于线路参数修正的同杆双回线故障定位方法

当电力系统在功率低频振荡等动态情况下发生故障时,电力信号的幅值和频率往往表现出一定的动态特性,然而目前大部分同杆双回线故障定位方法并未考虑这一因素。为此提出了动态条件下基于线路参数修正的同杆双回线故障定位方法,新方法拓展了传统的静态信号模型,建立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(phasor measurement units,PMUs)的动态同步相量测量算法估计的信号相量值,从而可以在动态条件下精确修正线路参数,最后通过牛顿迭代算法得到准确的故障距离。应用PSCAD/EMTDC软件模拟各种工况对算法进行验证,仿真结果表明:与传统的算法相比,经过线路参数修正的方法在动态条件下具有较高的故障定位精度,并且不受故障位置、过渡电阻、故障类型和故障初始角的影响。     

基于故障分支快速辨识的T型高压输电线路故障定位新算法

传统T型高压线路故障测距方法在T节点附近发生故障时有测距死区,针对这一不足,根据两端测得故障点处正序电压相等推导出一种新的测距函数进行故障分支判断。在故障支路上,测距函数相位值单调且在首末两处的函数相位值相差大约180°;正常支路上,测距函数相位值也单调但在首末两处的函数相位值大约相等。基于测距函数的相位在首末两处的相位相差的大小这一特性作为故障分支判据,进而利用故障距离的解析表达式求解故障距离。该方法较好地克服了传统方法在T节点附近不能可靠识别故障支路的缺点,并且无需判别故障类型,只需代入相应的公式计算几个点即可得到故障距离,程序实现简单,计算速度快。本算法的测距精度理论上不受故障类型、过渡电阻、运行方式等影响。EMTP仿真结果验证了所述算法的正确性和高精度。     

A new false‐root identification method based on two‐terminal fault location algorithm for double‐circuit transmission lines

A fault location algorithm without synchronization for double‐circuit transmission lines does not require sampling synchronization, reduces the cost, and has a higher engineering value, but the algorithm still needs to be improved in the false‐root identification. This paper conducts further studies on this issue. First, the false‐root problem of the fault location algorithm without synchronization is analyzed, and then a new false‐root identification method is proposed, which is based on the difference of the existence of the false root in the calculation of the voltage amplitude along the line with different electrical moduli. It can solve the problem of the traditional method, which cannot distinguish between voltage amplitudes when they are close. Second, considering the shortcoming of the existing phase‐mode transformation matrix, a new phase‐mode transformation matrix applied to double‐circuit lines is deduced, which is based on the six‐sequence component method; it can be combined with the new false‐root identification method, thereby realizing false‐root identification under various types of faults. Finally, fault location is realized by using the moduli in the mold domain. The principle does not need to synchronize data in two terminals and is not affected by the fault types, fault resistances, and other factors. As is shown in a large number of Alternative Transients Program version of Electro‐Magnetic Transients Program (ATP‐EMTP) simulation results, the fault location has a higher accuracy © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.