随桥电缆-架空混合线路的电缆护套过电压特性仿真分析

随桥电缆作为跨海输电系统的重要组成部分,其安全稳定运行对于整个输电系统的可靠性有重要影响。论文以舟岱大桥220 kV随桥电缆工程为研究对象,考虑架空线路的影响,基于PSCAD/EMTDC暂态仿真软件建立了随桥电缆-架空混合线路的仿真模型,对雷击故障和操作故障下的电缆护套过电压特性进行了研究。结果表明：雷击架空线路时,护套过电压幅值随击距的减小而增大,随杆塔接地电阻的增大而增大,过电压幅值最高可达到46.4 kV;单相接地故障下,接地相角为90° 时护套过电压最严重,过电压幅值最高可达到15.9 kV;非全相操作故障下,电缆护套过电压幅值受故障距离的影响不大,两相断线的护套过电压比单相断线更严重。研究工作为随桥电缆-架空混合线路的绝缘配合设计提供了参考依据。     

基于故障行波过程的直流线路单端保护

分析了直流线路区内和区外故障的行波过程,利用故障过程中的初始和后续行波分量,提出了基于故障行波过程的单端保护原理。使用小波变换对故障行波进行多分辨率分析,能够有效提取区内和区外故障行波的特征。最后,基于PSCAD/EMTDC对保护算法进行仿真验证,仿真结果表明该原理能正确判别直流线路区内和区外故障,且能够正确识别高阻接地故障,弥补了现有保护原理在高阻接地故障下灵敏性较低的缺陷。     

线缆混合输电线路故障组合行波测距方法及影响因素研究

电缆-架空线混合输电线路的故障暂态行波具有复杂多变的传播特性。通过理论分析和仿真验证,深入研究电缆-架空线混合线路故障暂态行波的产生机理及传播特性。并基于此阐明混合线路的单双端组合行波测距原理,详细探究了过渡电阻、故障初始相角、故障类型、故障距离对混合输电线路故障电压行波、电流行波的传播特性及组合行波测距精度的影响。同时计算分析了电缆金属屏蔽层单端接地线上的故障电流随故障距离的变化关系。过渡电阻、故障初始相角、故障类型对220 kV电缆-架空线混合线路的故障电压行波、电流行波幅值有显著影响,但对行波的第一个波头到达线路两端所需时间无影响。不同故障位置下,混合线路故障行波的幅值及第一个波头到达两端所需时间不同。电缆金属屏蔽层采用单端接地方式时,电流行波幅值随电缆故障距离增大呈非线性单调递减的特性。     

基于多参数的混合线路故障类型识别方法

随着城镇化建设的推进以及跨海输电工程发展,采用架空-电缆混合线路越来越多,快速准确识别混合线路中发生的故障类型和故障点是保证电网稳定运行的基础。根据混合线路实际情况建立单相金属性接地、单相高阻接地、两相金属性短路、直击雷故障(包括绕击情况和反击情况)、感应雷故障这5种故障源,通过改变故障距离等参数得到对应电流数据;基于各种故障情况下对电流数据的整体分析,定义震荡指数、谐波畸变率、波形相似度均值、能量指数这4种特征量,针对每种特征量定义阈值,对数据分层定量分析,达到故障类型识别的目的。     

架空-电缆混合输电线路故障定位方法综述

对国内外学者关于架空线-电力电缆混合线路故障定位的研究进行了梳理和综述。首先分析了混合线路故障定位存在的特殊问题,然后对架空-电缆混合输电线路故障定位方法的研究现状进行了总结。现有的混合线路故障定位方法有故障分析法、行波法、频率分析法以及智能法等。其中,故障分析法和行波法的准确性主要受混合线路参数不均一的影响,行波法因故障行波会在线缆连接点处发生复杂的折反射过程而导致反射波头难以识别。对于频率法,能否准确地确定故障暂态信号的固有频率值将直接影响其故障定位精度。智能法需对样本集进行离线训练,且需存储大量数据,应用起来较为困难。最后,对下一步需要开展的研究工作进行了展望。     

基于行波相位特征的海上风电柔直电缆故障保护方法的研究

电缆线路对行波的色散和衰弱性质会导致常规的行波法在电缆线路上的应用受到限制。-本文提出一种适用于电缆线路的保护方案,该方案通过提取线路极线量进行相模变换,进而得到线模和地模行波分量构建整体保护方案。利用复小波Morlet获取故障模量中的相位信息,之后通过区内外故障的相位差异可以有效识别故障。基于PSCAD和Matlab仿真验证了该方法的有效性。与传统行波保护方案比较,该保护方案具有更强的耐受过阻能力。     

架空-电缆混合线路接地故障距离保护整定研究

针对架空线与电缆的线路参数不均一,提出了架空-电缆混合线路接地距离保护的整定优化方法。分析了零序电流补偿系数对测量阻抗的影响,两侧保护分别采用从母线起混合线路全长70%的正序阻抗和零序阻抗来计算零序电流补偿系数;分析了故障处于不同位置时,架空线侧和电缆侧的保护所采集的故障相电压波形特征,发现电缆侧保护所采集的故障相电压含有较大幅值的非整次谐波,故架空线侧保护采用从母线起线路全长70%的正序阻抗作为整定阻抗,而电缆侧保护采用整条线路正序阻抗的70%作为整定阻抗。利用PSCAD建立了架空-电缆混合线路模型并进行故障仿真,结果表明,该方法可有效提高架空-电缆混合线路接地距离保护Ⅰ段的灵敏性。     

电缆-架空线混合线路故障行波测距新方法

电缆-架空线混合线路的故障测距存在2个难点:电缆依频特性突出.波头不易准确捕提;线-缆接头处波阻抗不连续,行波发生反射,增加了故障点反射波识别的难度.分析了电缆-架空线混合线路不同区段故障时,连接点处的负序电流分布特征,提出了一种电缆-架空线混合线路的故障测距新方法.对确定的电缆-架空线混合线路,于故障附加负序网络利用线路两端电气量推导线缆接头处的分布电流,藉此判断故障区段;此后,根据确定的线-缆长度所对应的行波折反射规律,剔除线缆接头处的反射波干扰:根据电流线模分量与零模分量模极大值的极性规律确定故障点反射波,实现电缆-架空线混合线路的单端故障测距.同时,揭示了线路发生单相接地故障的模量耦合现象与规律.大量电磁暂态仿真表明,不对称接地故障存在线模与零模耦合,该电缆一架空线混合线路的故障测距方法有效.     

基于行波固有频率和经验模态分解的混合线路故障测距方法

基于行波固有频率的故障测距方法不依靠识别行渡波头即可进行精确故障测距,测距的关键是正确提取故障行波固有频率的主成分.该方法应用于架空线-电缆混合输电线路时,由于波阻抗不连续,会形成混叠的固有频率频谱,给正确识别和提取故障行波固有频率主成分带来困难.基于此,文中提出一种基于行波固有频率和经验模态分解(EMD)的架空线-电缆混合线路故障测距方法,在提取故障行波固有频率主成分之前先利用EMD进行信号分解,获取故障测距所需的故障行波成分,再对其进行固有频率频谱分析、主成分提取和故障测距计算.对某实际的110 KV架空线-电缆混合输电线路的仿真分析表明,该方法可较好地解决现阶段频域方法进行架空线-电缆混合线路故障测距时存在的频谱混叠问题,具有一定的实用价值.     

带并联电抗器的超高压电缆-架空混合线路三相永久性故障识别方法

针对带并联电抗器的超高压电缆-架空混合线路,分析了两相或三相不同性质故障时故障相的残余电压特性,提出了基于差模电压频率测量的相间故障性质识别新判据。混合线路发生故障且两侧断路器跳开后,利用扩展Prony算法快速获取差模电压频率。发生瞬时性故障时,差模电压频率略低于工频;发生永久性故障时,差模电压频率接近于0。基于上述特征可进行瞬时性故障与永久性故障的有效识别,该方法原理简单,且易于实现。大量的EMTDC仿真验证表明,该方法能够有效可靠地实现超高压电缆-架空混合线路的永久性故障与瞬时性故障的识别,且不受过渡电阻、故障位置及电力电缆所占线路全长比例的影响。