基于沿线电流故障分量差值的交叉互联电缆故障测距

为解决长距离高压电缆采用交叉互联接地方式时故障测距较为复杂的问题,提出基于沿线电流故障分量差值分布的交叉互联电缆故障测距方法。首先,通过故障发生前后护层环流判断电缆故障区段。其次,考虑线芯与护层之间的耦合关系,基于双π模型推导电缆不同区段发生故障时的沿线电压、电流方程。在此基础上,通过求解电流故障分量差值函数零点得到故障距离,并结合切线方程对所得故障距离进行修正。最后,搭建电缆故障模型对测距方法进行仿真验证。结果表明,所提方法测距误差为1%左右,具有较高的准确性,对采用交叉互联接地方式的电缆实现故障测距具有一定的参考意义。     

基于无监督学习的交叉互联电缆行波测距方法

为提高交叉互联电缆故障测距精度,提出了一种基于无监督学习的交叉互联电缆行波测距新方法。首先结合直埋敷设方式的实际工程背景分析了电缆各个电流模量之间的关系,给出了采取三相护层电流之和作为故障测距信号的依据。其次,通过无监督学习的主成分分析法对由直接接地箱和交叉互联箱中采集到数据组成的高维矩阵降维,采用密度聚类算法对降维后的样本进行聚类。最后选取含样本量最少的簇类所匹配的区段为故障区段并用双端测距公式测距。PSCAD仿真结果表明,所提方法可避免交叉互联点对护层电流行波的影响,使得故障测距在不同故障距离下仍有较高的准确度和可靠性,且不受过渡电阻的影响。     

计及金属护层结构的电缆单端故障测距方法

单芯电缆大部分故障均与金属护层相关,仅考虑导芯电气结构参数的模型无法实现护层的相关故障测距。基于双π模型,提出了计及电缆金属护层的单端故障测距方法。利用导芯及护层首端电气量得到线路沿线的电流值,根据非故障相对应故障点处前后电流故障分量相等的特征,可迭代搜索得到故障距离。该方法只需利用导芯及护层首端故障分量的相量值,能够实现护层对地故障、芯–护层故障以及芯–护层对地故障的准确测距。大量仿真结果表明,该方法测距精度高,且不受故障距离、故障类型、故障电阻、故障初相角以及电缆护层接地方式的影响。     

基于泄漏电流的高压电缆线路故障测距方法

为实现高压电缆线路短路故障发生后准确故障定位,提出一种利用故障通道泄漏电流的离线故障测距方法。该方法在短路故障发生后于电缆终端加直流电压,泄漏电流主要通过故障击穿通道沿金属护层流入两端接地点,在线路两端接地点检测护层电压,通过单位长度金属护层阻抗与泄漏电流和护层电压的关系,可计算出故障点位置。仿真结果表明,该方法能够有效的定位故障点位置,其相对误差不超过8%,绝对误差不超过50 m。     

基于护层电流构建新型判据的高压输电电缆在线监测

为及时发现高压电缆交叉互联接地系统中的故障问题,基于电缆金属护层首末两端的接地电流,构造了一种新型判据来实现电缆故障的分类与定位。该方法通过测量电缆交叉互联主段首末两端直接接地箱中金属护层接地电流的幅值与相位,并以同一金属护层回路首末两端接地电流幅值与相位的比值、以不同金属护层回路首末两端接地电流相位差的绝对值构造新的特征量,根据多维特征融合建立故障判据对应的特征量矩阵,以此进行故障诊断。分析了电缆中间接头开路、交叉互联接地箱进水和中间接头短路等常见的电缆故障,并通过仿真验证了新型故障判据的可行性,为高压电缆线路故障的在线监测提供了新的方法。     

基于决策树的新型高压电缆在线监测策略

为解决高压电缆护层交叉互联接地系统故障判据复杂、判断过程麻烦、不易实现的问题,提出一种基于主成分决策树的高压电缆在线监测方法。该方法提取接地系统缆芯电流以及两端接地护层电流,利用主成分分析对故障时的数据进行处理,最后使用决策树算法进行训练,从而达到护层故障的准确判别。性能评估和实例分析表明,所提出的策略具有良好效果,有一定工程应用前景,为110 kV电缆护层交叉互联系统故障的在线监测提供了新的方法。     

基于单端量的超高压交流输电线路单相接地故障测距方法研究

基于单端量的高阻接地故障测距精度与过渡电阻和故障点两端故障电流分量相位角有关,通常基于其为金属性故障或故障点两端故障电流相位一致进行求解,这样往往会产生较大的误差。在频域内利用保护安装点电压电流变化量与故障点故障前后电压之间的关系推导回路方程,仅利用保护安装点单端可测的电压变化量准确补偿故障点两侧故障电流分量相位角不一致引起的误差。为充分利用故障信息以及提高测距速度,将包含误差补偿量的方程用R-L模型原理转换到时域内,连续采样积分求解故障距离。PSCAD搭建输电线路模型进行故障仿真。结果表明该算法可解决相位不一致带来的误差,在高阻故障时能准确快速测出故障位置,且灵敏性受分布电容的影响小。     

基于金属护层模型参数辨识的电缆单相故障单端测距方法

电缆大部分故障均与金属护层相关,仅考虑缆芯电气结构参数的模型无法实现护层相关的故障测距。为解决配电网电缆单相故障测距困难的问题,提出了基于金属护层模型参数辨识的电缆单相故障单端测距方法。以配电网单相故障零模等效网络作为辨识模型,将故障距离、过渡电阻、对地电容作为模型的未知参数,利用电缆单相接地故障后缆芯和护层中的暂态信息并结合故障状态网络和零模等效模型,建立时域测距方程作为参数辨识目标函数,用最小二乘算法进行最优参数求解,得到故障距离。ATP-EMTP仿真结果验证了所提方法的有效性,且测距精度高。     

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。     

基于改进线路参数模型的配网电缆单相接地测距方法

基于构建的考虑多阶距离无穷小的配网电缆分布参数数学模型,提出一种基于线路分布参数模型的配网电缆单相接地故障测距方法。该方法利用线路两端的电压、电流同步故障信息来定位配网电缆单相接地故障,通过最小二乘法和搜索法的仿真结果比较,选择测距精度更高的搜索法来作为测距方法。搜索法是在整条线路上从两端搜索计算零序电压值误差最小的对应距离,该距离即为实际故障距离。仿真结果表明,所提测距方法具有较高的测距精度,并且不受中性点运行方式、采样窗口、过渡电阻和故障位置的影响。     

交叉互联高压电缆护层保护器故障对同回路两端护层电流相量差的影响

高压电缆护层保护器故障对同护层回路两端护层电流相量差的影响规律是制定护层接地故障判据的理论基础。为识别护层保护器故障，在器件级别构建了电容和非线性电阻并联的护层保护器故障等效电路，在系统级别构建了三相9段交叉互联电缆在护层保护器正常和故障时的数学物理模型，推导了护层保护器故障阻抗与同护层回路两端直接接地点护层电流相量差的传递函数。以110 kV电缆为仿真案例，结果表明：同回路两端护层电流相量差既可以区分正常和故障状态，又可以区分不同位置护层保护器金属性接地故障；护层电流相量差相角对金属性接地和低阻接地敏感，同回路首端和末端护层保护器发生100Ω接地故障时，护层电流相量差相角偏差范围分别为17.9°～24.9°和33.4°～51.1°；216Ω接地故障时护层电流相量差相角偏差范围分别为9.4°～13.6°和12.4°～17.5°。护层电流相量差受电缆3小段不等长和相电流影响显著，受地阻抗和相电压波动影响不显著。     

基于节点阻抗矩阵的配电网故障测距算法

提出了一种基于节点阻抗矩阵的配电网故障测距改进算法,故障后,系统的网络拓扑结构及参数会随之改变,引起节点阻抗矩阵的变化,形成故障后的节点阻抗矩阵,其中含有未知量故障距离和过渡电阻,利用节点阻抗的物理意义建立测距表达式。该算法仅需要变电站出线电压、电流作为输入量,迭代计算故障区段上游母线的电压、电流,代入已建立的测距表达式求出故障距离和过渡电阻;为适应配网中负荷特性不统一、时变的特点,提出采用静态电压特性的负荷模型模拟负荷,采用此模型可以更加精确地计算故障后各负荷及分支的分流,使得故障测距结果更加准确;并提出结合配电系统的馈线自动化功能减少伪故障点个数实现故障点的定位;文章最后在PSCAD中搭建配电网IEEE 34节点模型,在 Matlab 中实现文中提出的故障测距算法,仿真测试表明该算法的有效性。     

基于改进阻抗法的有源配电网故障测距算法

考虑有源配电网中分布式电源、分支、中间负荷和电缆-架空线混合线路等元件及各种不确定性因素,如过渡电阻、负荷波动等,提出一种基于相量分析法的改进阻抗型故障测距算法。利用故障点过渡电阻消耗无功功率为零的功率特性,建立适用于各种故障类型、关于故障距离的一元二次测距方程。故障测距算法中,利用FTU同步监测各电源故障前后电压、电流,迭代计算更真实的负荷功率,并提出适用于有源配电网的逐区段故障后电压、电流计算方法。在PSCAD中搭建了改进IEEE 34节点系统模型进行仿真分析,结果表明测距算法具有较高的测距精度和鲁棒性,且能承受一定的负荷波动,受负荷模型影响较小。     

基于护套电流和的110 kV GIS终端电缆行波故障定位研究

为了在不拆开GIS替换原有电磁型电流互感器的条件下仍能够采用行波法对电缆进行在线故障定位,以110 kV交联聚乙烯绝缘皱纹铝护套电力电缆为原型,研究故障暂态电流行波在护套交叉互联电缆中的传播特性。提出利用三相护套电流和作为行波测距信号,其在护套交叉互联点和护套接地点处大小不发生变化,且主要成分为传播特性稳定的模量。在PSCAD/EMTDC中建立电缆系统模型进行各种故障电阻和故障距离的仿真,采用小波变换模极大值进行波头识别,故障测距结果都表明该方法可行并具有较高的准确性。     

不同电压等级同杆并架多回线路的故障定位

基于分布参数模型,提出了一种不同电压等级的同杆并架多回线路故障测距方法：利用两端同步的电压和电流的正序分量,根据均匀传输线方程从线路两端分别推导出故障点处的正序电压,进而得出故障测距公式。所提出的故障测距方法只需用到线路两端的电压电流的正序分量,消除掉耦合线路之间零序互感对测距的影响。该算法原理上不受过渡电阻、系统阻抗、分布电容以及故障种类的影响,解决了在不同电压等级的同杆线路中精确故障测距问题。PSCAD仿真证明该方法定位精度高,不受过渡电阻及故障类型的影响。     

不同电压等级同杆并架多回线路的故障定位

基于分布参教模型,提出了一种不同电压等级的同杆并架多回线路故障测距方法:利用两端同步的电压和电流的正序分量,根据均匀传输线方程从线路两端分别推导出故障点处的正序电压,进而得出故障测距公式.所提出的故障测距方法只需用到线路两端的电压电流的正序分量,消除掉耦合线路之间零序互感对测距的影响.该算法原理上不受过渡电阻、系统阻抗、分布电容以及故障种类的影响,解决了在不同电压等级的同杆线路中精确故障测距问题.PscAD仿真证明该方法定位精度高,不受过渡电阻及故障类型的影响.     

基于状态估计的含分布式电源树状配电网故障测距算法

多电源配电网的故障定位和测距对快速排除故障、提高供电可靠性具有重要意义。以含分布式电源(DG)树状配电网的区间定位为基础,按区间特性将配电网分为两电源区段和单电源区段,建立故障等值回路与其相应的微分方程和最优估计离散模型。以电源端口电压电流、各FTU电流为输出量,以故障距离为状态量,利用强跟踪的卡尔曼滤波器算法求解最优估计离散模型,跟踪相间短路故障测距。通过搭建含DG的树状配电网,分析负载、故障点过渡电阻对故障测距结果的影响。算例分析表明,该算法跟踪速度快,受初值的影响小,不受DG接入位置和数量的影响,不受故障点过渡电阻的影响,受负载和树状分支结构影响较少,测距精度满足工程精度要求。     

基于幅值特征和Hausdorff距离的配电网故障定位方法

为了消除单相接地故障下配电网区段定位受系统中性点接地方式、不同过渡电阻以及线性相关法定位盲区等因素对定位准确性的影响,提出一种幅值特征下基于Hausdorff距离算法的故障区段定位方法。首先,分析了零序电流暂态分量故障特征,明确健全区段、故障区段两端零序电流暂态分量幅值特征的关系。其次,引入Hausdorff距离算法,测算馈线区段两端零序电流暂态分量幅值特征匹配度,进一步通过与设定阈值的比较,可以有效区分出故障区段。仿真验证结果表明,所提方法无定位盲区,在不同系统接地方式、不同接地过渡电阻下均能够准确定位故障区段。     

基于零序电压分布特征的小电流接地故障测距初探

故障测距能够大大提高故障巡线与修复速度,但现有配电网小电流接地故障测距技术存在经济性较差的问题。为此,提出一种基于零序电压分布特征、可在现有配网自动化系统上实现的小电流接地故障测距方法。首先,利用小电流接地故障分布参数等值电路,验证零序电压分布特征作为故障测距判据的可行性。其次,在故障区段已知的基础上,利用配网自动化系统获取有限检测点的故障零序电压信息,并通过函数拟合得到故障点上、下游区段的零序电压分布函数。最后,求解两区段零序电压分布函数的联立方程组,得到故障点位置。仿真和现场数据的测试结果表明,该方法的测距精度较高,且可以利用现有设备实现,具有良好的经济性。     

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。