脉冲注入法和单端故障行波法相结合的直流输电系统接地极线路故障测距

分析了直流输电系统在单极运行方式下,接地极线路故障暂态行波和外部注入脉冲信号在接地极线路上的传播过程。以此为基础,提出一种将脉冲注入法和单端故障行波法相结合的接地极线路故障测距方案。首先通过在换流站直流中性母线处监测接地极线路故障暂态行波识别线路是否发生故障,在线路故障暂态过程结束后从中性母线向线路注入脉冲信号。根据脉冲注入法得到初步测距结果,并以此确定故障区段。然后,根据确定的故障区段,进一步用单端故障行波法再次获得测距结果。最后,对两次测距结果取平均值,作为最终测距结果。以PSCAD/EMTDC为仿真平台,搭建了直流输电系统在单极运行方式下的接地极线路故障测距仿真模型。并借助Matlab对仿真波形数据进行分析,表明所提出的接地极线路故障测距方案是可行的。     

直流接地极线路故障暂态行波传播特性分析

高压直流输电系统接地极线路由于铺设的特殊性与复杂性,较易出现故障。介绍了接地极线路故障初始行波的产生机理,对接地极线路发生单线接地、两线短路和两线短路接地3种故障时的故障初始行波模量及其在直流中性母线端和接地极处的传播特性进行了详细的分析。以PSCAD/EMTDC为电磁暂态仿真分析平台,建立高压直流输电系统模型,通过高压直流输电系统单极大地回线模式下的接地极线路故障进行了仿真验证,仿真结果表明了分析的正确性。接地极线路故障暂态行波的传播特性分析为利用暂态行波实现接地极线路故障测距奠定理论基础。     

接地极线路短路故障快速识别及故障测距研究

直流接地极线路是从换流站的中性母线处引出,通过架设双导线并联的接地极引线连接到极址处,其极址电阻很小。从中性母线向接地极线路视入,接地极线路就是一个确定的多导体传输线(multiconductor transmission lines,MTL)系统,且其起端电压和起端电流可测,而基于反射原理的测距装置往往出现未能对接地极线路瞬时性故障进行及时捕捉、准确测距的情况。基于此,提出一种利用"构造方向电流"来快速判断接地极线故障,并选出故障接地极线的方法。对故障前数据进行小波变换,选其含有直流分量的小波系数来获取直流分量,实现极址电阻在线准确计算和监测。在接地极线故障正确选线和极址电阻准确计算的基础上,提出了基于π型等效线路模型的谐波分量阻抗测距方法。仿真和现场实测数据表明,该测距算法对于接地极线路近端故障有很高的测距精度。     

基于数学形态学的直流接地极线路单端行波故障测距

针对直流接地极线路故障暂态行波的传播特点,提出了一种基于数学形态学的单端行波故障测距算法。该算法采用具有滤波功能的形态学梯度变换来处理行波浪涌,在有效滤波的基础上,利用数学形态学梯度变换分离正、反向行波浪涌,不但能取得暂态行波信号突变点的时刻,还具有一定的抗干扰性,而且不存在时间窗长度的问题,有效提高了测距的精度和可靠性。通过PSCAD和Matlab证明了该算法的可行性,有利于提高直流接地极线路单端行波故障测距的可靠性和准确性。     

PEMO2000接地极线监测特性分析

南网超高压公司的几个换流站采用PEMO2000 装置来监测接地极线故障。通过对PEMO2000 监测特性的分析, 可知PEMO2000 可以准确监测接地极线上的永久性单线金属接地、线间短路和接地极线开路故障, 但是无法监测到故障时间小于2 s 和高阻抗接地故障。PEMO2000 的测量与线路行波测距中的利用重合闸信号测距方法接近, 国内厂家可以考虑借用双端测距的方法实现接地极线的实时检测。     

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。     

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。     

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。     

直流接地极线路单端行波故障测距算法

相关函数法是单端行波测距中的经典算法,然而由于故障距离未知,时窗宽度难以确定,宽时窗时,相关函数极值点容易偏移,测距精度较低;窄时窗时,受噪声和波形畸变的影响较大,容易误判。在分析接地极线路的故障暂态行波的特性基础上,提出了基于多分辨相关函数理论的直流接地极线路单端行波故障测距算法。在该算法中,时窗宽度采用2进递减方式,第1层宽时窗作为参考窗口,逐级递减,充分利用宽窄时窗各自的优点,提高测距的可靠性和准确性。通过对接地极线路仿真故障数据的处理,证明该算法能同时保证测距的可靠性和准确性,具有很高的实用价值。     

线缆混合输电线路行波故障定位系统的研发与应用

由于架空线和海底电缆的波阻抗不同,基于双端定位原理的行波故障定位装置在线-缆混合输电线路中无法发挥作用。根据海南联网工程的需要,开发了分布式行波故障定位系统。通过在架空线和海底电缆交界处安装行波故障定位监测终端,记录故障行波方向、GPS时间和行波在不同介质中的传播速度,从而实现故障的区间定位和精确定位。该系统应用于海南联网工程500 kV福港线,其运行情况显示系统工作是安全、可靠的。     

基于差值矩阵的多端输电线路故障定位研究

针对现有多端输电线路故障行波检测困难、定位精度不高、判定算法复杂等问题,提出一种基于变分模态分解(VMD)算法和Hilbert变换相结合的行波检测法和一种基于差值矩阵的多端输电线路故障行波定位算法。首先通过行波传感器采集故障行波信号,利用VMD分解算法对故障行波进行分解,结合Hilbert变换提取模态分量IMF1的瞬时频率,根据第一个瞬时频率的奇异点位置确定故障行波的达到时刻。然后利用行波到达各端的时间和行波传输原理,得到多端输电线路故障分支判定矩阵。最后根据故障分支判定矩阵确定故障支路,实现故障点的精确定位。ATP/EMTP仿真结果表明,所提检测方法能够准确检测故障初始行波的到达时间,多端输电线路定位算法能够准确判定故障支路,相比于HHT检测方法下的定位算法,进一步提高了定位精度。     

结合决策系数和ESMD-TEO的集电线路故障定位方法

为降低海上风电场结构复杂、故障行波信号微弱等因素对集电线路故障定位的影响,提出一种基于决策系数与极点对称模态分解-Teager能量算子ESMD-TEO(extreme-point symmetric mode decomposition-Teager ener?gy operator)的集电多分支线路故障定位方法.分析...     

基于整个电网行波时差的故障定位方法

在分析电网故障行波传输特性的基础上提出了一种基于整个电网行波时差的故障定位方法。该方法在整个输电网中的部分变电站安装行波定位装置,线路故障后各行波定位装置检测并记录初始行波的到达时间,由主站根据整个网络中所有初始行波到达时间和线路长度来辨别有效行波时间,并根据所有有效行波时间来进行综合故障定位。与基于单条线路故障信息的行波定位不同,该方法在故障线路端定位装置故障、启动失灵或记录错误时间后仍能可靠定位。理论分析和仿真结果表明,该方法可以在使用较少的行波定位装置的情况下对电网中所有输电线路进行可靠、准确的故障定位,有助于进一步提高行波故障定位的可靠性和经济性。     

基于分布式检测的多分支输电线路故障精确定位技术

为解决多分支复杂输电线路故障精确定位的难题,分析了故障行波过程及其检测要求。设计了适用于输电线路安装使用的分布式行波检测单元并提出针对多分支输电线路的基于分布式检测的故障定位新方法。只需要利用故障初始行波波头到达检测点的时间,根据初始行波波头到达各检测点的时间即可确定故障支路,再结合检测点的安装位置利用逐级递归双端法精确定位故障发生位置。理论和仿真表明,分布式故障定位技术很好地解决了多分支输电线路故障定位的问题,同时实现了故障时波速的实时测量,消除了波速不确定性带来的误差,定位精度高。     

基于FPGA的多通道行波高速采集录波系统设计

设计了一种基于FPGA的多通道行波高速采集及录波系统,利用FPGA片内双端口RAM及片外大容量DDR构成分布式两级录波缓存,搭配DSP嵌入式处理器,可实现集中式行波测距装置多通道行波信号的高速采集、连续暂态录波、长过程录波功能。该系统所采用的分级缓存机制,解耦了信号采集的"高速率"与数据缓存的"大容量"应用需求,既实现多路行波数据的实时高速采集、连续暂态录波所需的高数据吞吐率,又具备大容量缓存空间用于故障测距算法离线分析与录波数据转储,很好地满足了电力行业输电线路行波测距相关的技术规范要求。     

基于多端行波的配电网单相接地故障定位方法

配电网多为树形结构,分支多,单端定位或双端定位方法都很难准确定位故障。针对B型行波和配电网树形结构,提出了一种多端行波故障定位方法。该方法利用接地故障时刻产生的行波第1波头到达配电网线路各末端的时刻进行故障定位。利用行波故障定位基础理论,建立了多端行波故障定位的理论依据,考查了定位方案在配电网中的优越性。采用ATP仿真软件和MATLAB软件对该方案在配电网中遇到的各种情况进行了仿真分析。仿真结果表明,在配电网单相接地故障定位中,多端行波定位法只利用接地故障初期很短时间内的暂态行波信号,接地故障后期的故障发展情况对开始的暂态行波信号并无影响,所以运用多端行波定位法能够快速准确地找到故障点。     

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。     

行波理论支持下多电源配电网故障定位系统

由于传统配电网故障定位方法缺少对多个Agent之间的通信协调,导致定位精准度低、可靠性差等问题,因此此次研究提出基于行波理论设计多电源配电网故障定位系统。采用.NET平台三层B/S结构体系设计故障行波定位信息处理子系统,通过数据处理模块处理获取数据信息,筛选多电源配电网故障信息,并在.NET平台上发布多电源配电网故障信息。当故障行波定位子系统发出调用数据命令时,故障行波定位信息处理子系统将故障信息传输到故障行波定位子系统中。通过多个Agent之间的通信协作调用故障数据,同时利用多端行波故障定位方法对故障数据进行定位,实现多电源配电网的故障定位。经过实验证明,与两种对比系统相比,所设计系统故障定位精准度在90%以上,系统故障定位精准度高。