应用于输电线路故障测距的行波波速仿真分析

基于输电线路故障时产生的暂态行波进行故障定位,既能满足超高压输电线路对保护装置迅速动作的速度要求,还能对故障进行精确定位,且基本不受故障类型的影响。影响行波故障测距精度的主要因素有行波的速度和行波波头准确到达时刻的标定。针对常用的行波波速确定方法——公式法和在线测量法,通过在不同线路长度、不同故障距离下的仿真分析得到相对应的行波波速,并将所得到的波速用于同一故障距离测量,通过对测距结果对比分析,找出在某种故障距离下的最优波速,从而达到提高测距精度的效果。通过仿真分析发现,在线实时测量波速在合适范围内的测距精度比固定波速的测距精度高,满足规范标准对测距误差不超过1%的要求。     

基于ATP-EMTP的电弧建模及工程仿真

采用电磁暂态计算软件(ATP-EMTP)仿真分析直流线路与接地极线路同塔共架线路杆塔遭受雷击后的响应。验证改进Mayr电弧模型对研究的适用性,建立具有频率响应的输电线路仿真模型、多波阻抗的杆塔模型、基于先导法的空气间隙击穿模型,分析接地极线路对直流线路反击耐雷水平的影响,以及接地极线路招弧角的放电情况。研究表明:由于接地极线路差绝缘的保护作用,直流线路的反击耐雷水平提高约45.9%;单极大地运行情况下,雷击点处多基杆塔的招弧角间隙建立持续电弧,引发接地极线路多点接地故障。     

基于遗传算法优化神经网络的直流输电线路故障测距算法

针对传统直流输电故障测距方法存在的缺陷,提出了一种基于遗传算法优化神经网络的直流输电线路故障测距新算法。通过比较不同过渡电阻下故障行波的频谱特征,得出自然频率主要由故障位置所决定的结论。选择故障电压信号固有频率的主频及其2倍频率作为样本属性,采用遗传算法优化神经网络的结构,对神经网络进行训练、测试。MATLAB和PSCAD联合仿真结果表明,该算法具有快速性、可靠性、精确性。     

基于WOA-SVR算法的高压直流输电线路故障测距

为提高高压直流输电线路故障定位的准确度,提出了一种基于行波固有频率法和单端行波法时域定位相结合的新方法。线路端点故障时利用固有频率法测距存在死区问题,而采用行波法时域定位不受频变影响,将两种方法结合可以有效提高定位准确度。将变分模态分解（VMD）后的变分模态能量值与小波模极大值提取的行波波头到达测距装置的时间作为特征值,利用支持向量回归（SVR）拟合特征值与故障距离之间的非线性关系,并用鲸鱼优化算法（WOA）优化SVR的参数,形成WOA-SVR故障测距模型。仿真结果表明：该方法具有较高的测距精度和收敛速度,耐受过渡电阻能力强,具有较高的实用价值。     

±800 kV直流接地极线路带电作业方式

直流接地极线路是直流输电系统的重要组成部分,对其开展带电作业对于保障直流输电系统的可靠运行具有重要意义。该文通过计算得到接地极线路的最大接地故障过电压为288 kV。针对接地极线路的带电作业间隙进行了操作冲击放电试验,采用惯用法计算得到了带电作业最小安全距离为0.65 m。在安全防护方面:由于带电作业时的人体体表场强低于240 kV/m的限制,作业人员无需进行电场防护;但作业人员和绝缘工具需考虑单极大地运行时高温导线的影响,应采取隔热措施,为了保证安全,建议采用绝缘杆作业法,若需采用直接作业法,则应采取必要的安全距离控制措施。     

利用超定方程组的行波故障定位新方法

针对行波速度参数具有一定不确定性,而对行波故障测距结果带来一定误差影响的问题,提出利用超定方程来消除波速影响的输电线路双端行波故障测距方法。测量故障到达输电线路两端的初始行波,以及对端初始反射故障行波到达本端、本端初始反射行波到达对端母线的时间,通过时间和线路长度参数构建超定方程组,通过求解消除波速的影响。仿真结果表明,该方法不受行波波速、故障距离与接地电阻的影响,相较于传统行波测距方法有更高的准确性和可靠性。     

基于双端原理的中压电缆潜伏性故障定位方法

提出一种基于小波包变换和相关性分析的中压配电电缆潜伏性故障行波双端测距方法。利用小波包变换对电缆故障相信号进行处理,提取故障特征信号,确定故障行波到达电缆双端的准确时间。通过相关性分析确定故障行波到达双端时刻的时间差,结合一般情况下的高频行波波速及行波测距公式对故障进行定位,并通过仿真验证本研究所提潜伏性故障行波双端测距方法的有效性。     

基于行波自然频率的故障测距方法适应性分析

基于行波自然频率的输电线路故障测距方法利用故障行波自然频率的主成分进行精确故障测距,不依赖行波波头的识别.而实际电力系统中复杂的母线结构或者架空线-电缆混合线路波阻抗不连续,都可能影响故障行波自然频率主成分的精确提取.为此,研究了不同线路型式下故障行波频谱的识别方法,分析了影响自然频率精确提取的相关因素,讨论了电缆线路及架空线-电缆混合线路的自然频率提取方法;并仿真分析验证了该故障测距方法的适应性和精确性.     

基于组合行波测距原理的T型线路测距方法

为解决带T型支路的混合输电线路故障测距问题,结合故障行波在带T型支路输电线路中的传播特性,提出一种基于组合行波测距原理的T型输电线路故障测距方法。首先通过双端测距原理判断故障所在区间,然后利用单端测距原理得到故障距离。与传统T型支路故障测距方法主要适用于单一架空线路相比,该方法适用于带有T型支路的混合输电线路,可进一步提高测距精度。电力系统计算机辅助设计软件(Power Systems Computer Aided Design, PSCAD)仿真验证了该方法的有效性和实用性,满足对故障测距精度的要求,能够简单有效、准确可靠的得出测距结果。     

基于CEEMDAN和TEO的配电网行波故障定位方法

针对传统配电网行波故障定位方法中行波信号复杂,波头难以准确识别的问题,提出一种基于自适应噪声完备集合经验模态分解方法（CEEMDAN）和改进Teager能量算子（NTEO）的配电网行波故障定位方法。该方法采用CEEMDAN对初始行波信号进行降噪和分解,并通过NTEO增强高频分量的故障特征从而得到瞬时能量图谱,根据瞬时能量峰值精确标定初始行波波头达到时间,实现快速准确的故障定位。Pscad/Matlab仿真结果表明,所提方法能够适应不同故障类型和过渡电阻,准确进行故障测距,测距误差均在2%以内,相较于传统EMD方法具有更高的定位精度和更快的计算速度。     

基于EMD和二次多项式拟合的单双端行波组合定位方法

输电线的准确故障定位是电力系统安全稳定运行的重要保障。为解决单端行波法中反射波头的标定难问题, 提出一种基于EMD的单双端组合定位方法。用双端法进行初步故障定位, 预估反射行波到达测量点的大概时间, 从而对反射波头进行准确识别, 再采用单端行波算法进行定位计算。为减小传统故障定位存在的在采样间隔内的定位误差, 采用基于最小二乘法的二次多项式拟合算法对各个时间点进行准确标定。ATP和MATLAB的故障定位仿真结果表明, 基于EMD和二次多项式拟合的组合定位方法既可以保证可靠性, 又能得到较高的定位精度, 对故障定位技术有一定参考价值。     

基于行波理论的电力线路绝缘故障预警系统

电力线路绝缘故障发生频繁,危害严重,目前国内外对线路绝缘故障大多采取被动的检修和预防,无法实现提前预警。针对电力线路绝缘水平监测的技术难题,以精确故障行波定位技术为基础,提出电力线路轻微故障检测和预警方法,设计电力线路绝缘故障预警系统。通过检测输电线路上电压行波的变化,辨识线路绝缘老化、闪络和高阻接地等绝缘故障,并利用双端行波定位原理进行初始闪络定位,实现绝缘故障预警。实验结果表明,预警系统灵敏性高,能准确预判线路绝缘子绝缘性能。     

基于小波变换模极大值的小电流接地系统故障选线

本文讨论了小电流接地系统特点,对现有选线原理进行分析,进而构造出了基于小波变换模极大值奇异性检测原理的选线判据,经过MATLAB仿真证明该方法能够准确、可靠地实现故障选线。     

铁路10 kV自闭/贯通线路故障行波特征分析

10 kV铁路自闭/贯通线路多采用中性点非有效接地方式，供电臂长、沿线环境恶劣，故障（特别是小电流接地故障）频繁发生、故障位置不易查找.为了解决自闭/贯通线路故障自动定位问题，分析了自闭/贯通线路电气结构的特殊性，以行波理论为基础研究了接地故障和相间短路故障产生的暂态电压、电流行波特征，发现接地故障和相间短路故障都存在参数比较稳定的行波线模分量.详细分析了行波在不同结构线路末端的反射规律以及行波在不同线路结构中的传播规律，分析结果为行波测距原理应用到自闭/贯通线路故障定位的研究提供了理论基础.     

电缆-架空线混合线路故障行波定位及自适应重合闸控制

提出一种基于预值查表故障搜索算法的混合线路双端行波故障定位方法．基于各个电缆一架空线连接点产生的行波到达线路两端的时间差建立故障区段预置表,利用故障时初始行波波头到达线路两端的时间差查表搜索故障区段,根据故障区段进行重合闸控制,如果故障在电缆上则闭锁重合闸,反之,则开放重合闸;并根据双端行波定位公式计算出故障点位置．EMTP仿真结果表明,提出的行波定位方法可准确定位故障点位置,误差小于50m,且不受故障点位置、故障类型及过渡电阻的影响,可精确实现重合闸,具有较强的实用性．     

基于压缩感知的电网传输线故障定位方法

文中提出了一种基于压缩感知稀疏重构技术的广域故障定位方法,用于准确定位传输网络中的单故障和双故障位置.与早期传统的故障定位方法不同,该方法只需要通过相量测量单元(PMU)在数量有限的节点中测量即可实现故障定位.测量得到的电压相量和电网的阻抗矩阵产生一个欠定方程组,可以通过压缩感知稀疏重构的方法求解.重构得到了一个稀疏故障电流矢量,通过其中的非零元素判断可能的故障区域.对于没有故障的区域,可以由PMU测量到的电流相量计算相邻节点的电压,然后用新计算的电压和PMU测量值确定故障线路.利用替代定理和最小二乘法计算发生故障前后的节点电压变化量和故障线路两端的电流变化量.文中针对几种典型的故障类型,基于压缩感知和改进的传输线方程精确估计故障位置,消除了复杂的数学迭代过程,进一步提高了故障定位精度.应用PSCAD仿真软件在IEEE39节点系统上进行算例仿真,对故障定位算法进行了测试研究,验证该算法可以实现常见故障的精确定位.     

基于小波变换和神经网络的线路保护启动方法

为满足特高压输电线路超高速保护的要求,结合小波变换原理和神经网络原理,提出一种新的特高压输电线路保护的启动方法。该方法运用小波变换检测突变信号的原理,提取故障特征量,并以此作为神经网络的输入,设计启动神经网络,以判断输电线路的运行状态(正常或故障),进而决定是否启动故障选相装置。在PSCAD建立特高压输电系统仿真模型,仿真结果表明:该启动方法能准确判断输电线路运行状态,动作快速、灵敏且不受过渡电阻、故障位置、故障初始角以及噪声干扰的影响,在特高压输电线路超高速保护方面有一定的实用价值。     

基于相电流增量的故障区间定位新方法

为解决配电网单相接地故障时定位效果不佳的问题,根据故障发生后健全线路及故障线路故障点下游暂态三相电流增量波形相似,而故障线路故障点上游故障相与非故障相暂态相电流增量波形差异较大的特点,提出一种基于相电流增量的故障区间定位新方法。该方法利用各个检测点的三相电流增量求出各自的功率系数并发送到主机,通过对比相邻检测点的功率系数判断出故障区间。其优势在于仅利用电流作为故障区间定位特征量的同时减少了通信系统的压力。通过仿真和数据分析表明,该方法在各种初始电压相位下发生高、中、低阻接地时均能正确的判断出故障区间,具有原理简单、适用性好的特点。     

基于行波波头瞬时频率的输电线路故障无通道全线速动行波保护

提出一种利用区内外初始行波信号的频率差异来区分内外部故障的快速保护原理。首先,详细分析母线杂散电容和阻波器对故障行波的影响;然后,对初始电流行波进行希尔伯特变换（HHT变换）得到各频段的时频图,提取初始电流行波突变点频率,利用行波波头瞬时频率差异作为判据区分内外部故障。理论分析和仿真结果表明,该方法动作快,不易受故障类型、故障角度和故障接地电阻的影响,不存在保护死区,是一种简单有效的高压线路保护方法。     

考虑非平衡特性的辐射状配电网故障定位方法

配电线路通常采用非换相运行方式,存在三相不平衡负荷,造成线路参数不平衡,给故障定位带来困难。该文针对辐射状配电网提出一种新的故障定位方法,仅利用单端故障信息便可实现配电线路的准确故障定位。该算法利用网路矩阵研究配电网结构,降低故障计算的复杂程度;利用斐波那契(Fibonacci)数列搜索方法进行故障搜索,加快搜索过程。最后,利用PSCAD/EMTDC对配电网进行仿真分析,结果表明该文方法具有较高的故障定位精准度。