不受波速影响的特高压直流输电线路单端故障测距方法

现行特高压直流输电线路故障测距大多采用行波法,但单端/双端行波测距受行波波速影响较大,加上输电线路弧垂效应,测距精度较差。利用对端行波到达本端测距装置的时刻,通过公式推导消除行波波速的影响,推导出一种不受波速影响的特高压直流输电线路单端故障行波测距方法,将无需准确计算线路沿线波速也能实现直流输电线路故障测距。在PSCAD/EMTDC中搭建哈郑±800 kV特高压直流输电系统模型,在不同故障位置和不同过渡电阻下进行仿真。大量仿真结果表明,该改进单端测距方法不受输电线路沿线波速和故障位置影响且耐受过渡电阻能力强。     

现代行波故障测距原理及其在实测故障分析中的应用—D型原理

输电线路上的实际暂态行波波头总是存在一定的上升时间,这使得故障初始行波浪涌到达线路两端测量点的时刻难以被准确标定,从而导致现有的双端行波故障测距方法存在不可避免的测距误差。在分析D型双端现代行波故障测距原理及其准确性的基础上提出了带补偿量的D型双端行波故障测距算法,该算法利用故障初始行波浪涌波头起始点所对应的绝对时刻与测距装置直接检测到该行波浪涌到达时绝对时刻之间的相对时间差来对测距误差进行补偿。实测故障分析表明,D型现代行波故障测距原理具有很高的可靠性,其绝对测距误差不超过1km。     

现代行波故障测距原理及其在实测故障分析中的应用--D型原理

输电线路上的实际暂态行波波头总是存在一定的上升时间,这使得故障初始行波浪涌到达线路两端测量点的时刻难以被准确标定,从而导致现有的双端行波故障测距方法存在不可避免的测距误差.在分析D型双端现代行波故障测距原理及其准确性的基础上提出了带补偿量的D型双端行波故障测距算法,该算法利用故障初始行波浪涌波头起始点所对应的绝对时刻与测距装置直接检测到该行波浪涌到达时绝对时刻之间的相对时间差来对测距误差进行补偿.实测故障分析表明,D型现代行波故障测距原理具有很高的可靠性,其绝对测距误差不超过1 km.     

输电线路双端行波故障定位新算法

双端行波故障定位原理简单,但受行波波速的不确定、输电线路长度差异以及行波波头到达时间记录不准确等因素的影响,容易出现较大的定位误差.在常规双端行波故障定位原理的基础上,提出了一种新型输电线路双端行波故障定位算法,通过记录故障初始行波到达线路两端的时刻、参考端记录的故障点反射行波和对端母线反射行波到达时刻,解方程组得到不受波速和线路弧垂影响的故障定位结果.实际应用结果表明,该算法具有较高的定位精度.     

双极HVDC输电线路行波故障定位

为准确定位双极HVDC输电线路故障,介绍了基于小波模极大值理论的双端D型行波故障测距方法及该方法在双极HVDC输电系统中的应用并用PSCAD和MATLAB软件仿真分析双极HVDC系统,得到故障点初始行波波头分别到达整流侧母线和逆变侧母线的时刻,从而算出故障点到达两侧母线的距离,完成故障定位。该结果表明,小波变换的模极大值能够刻画出故障行波信号的奇异点和奇异性,用小波变换提取高频暂态信号可准确找出故障极线路,识别出故障极初始电流行波的波头,实现双极HVDC输电线路高度精确的故障定位。     

基于数学形态学的VSC-HVDC电缆故障测距

电压源换流器型高压直流输电VSC-HVDC系统大多采用地下电缆作为其输电线路,但由于地下电缆行波色散严重,导致在对长距离输电线路进行故障测距时,难以准确测量出故障行波的到达时刻。本文提出了一种基于双端故障信息的单端故障测距方法,即当故障距离小于总长度一半时,采用前端的故障行波进行测距;当故障距离大于总长度一半时,采用后端的故障行波进行测距。该法采用数学形态学算法,当获取故障行波后,用数学形态学梯度算法进行故障发生时刻的提取。采用PSCAD和MATLAB进行建模仿真和数据处理,仿真结果表明,该法测量准确度较高,400 km的电缆线路上,误差在总线路长度的0.5%以内。该法测距精确,所需设备少,且不受噪声和过渡电阻的影响。     

基于D型行波原理的T接线路故障测距方法

介绍了一种基于D型行波原理的T接线路故障测距方法,无需故障分支判断,计算简单。对T接线路故障时的行波过程进行了分析,直接利用故障时刻产生的初始波头到达T接线路三端的时刻,基于D型行波原理,进行两次双端故障测距,然后选择两次双端测距结果中的较大值作为最终故障测距结果。用ATP仿真软件和MATLAB软件对该方法进行了仿真分析。仿真结果表明,在T接线路发生故障时,此方法能够利用故障初期很短时间内的行波信号实现快速、准确的故障测距。     

LCC-VSC混合直流输电线路的组合型单端故障定位方法

电网换相换流器—电压源换流器(LCC-VSC)混合直流输电线路中的故障行波传播特性有别于常规直流和柔性直流的输电线路。文中针对混合直流输电线路分析了行波折反射过程及两端边界反射角的频变特性,确定了单端法故障定位装置的合理安装侧,提出了一种组合型单端故障定位新原理。首先,利用定位精度略低的固有频率法进行故障位置初测,以此粗略计算故障点第1次反射波的大致到达时刻。然后,再利用故障点反射波与对端母线反射波的波到达时刻的对称性质在行波传播时序图中匹配找到这2种反射波的精准波到达时刻。最后,根据初始行波、故障点第1次反射波和对端母线第1次反射波到达时刻实现故障定位。仿真实验表明,固有频率法的引入有效避免了由于无法准确区分故障点第1次反射波与对端母线第1次反射波所带来的定位误差,所提方法在LCC-VSC混合直流输电系统中能实现较准确的故障定位。     

基于行波瞬时振幅的高压直流输电线路故障测距方法研究

在研究高压直流输电线路行波到达时刻与行波特定瞬时振幅关系的基础上,分析瞬时振幅影响行波测距的机理,提出一种基于瞬时振幅的三端行波故障测距方法。利用希尔伯特黄变换形成故障暂态信号的瞬时振幅一阶微分图,根据瞬时振幅一阶微分图确定行波到达时刻与该时刻特定的瞬时振幅,形成高压直流输电线路故障测距算法。Simulink仿真实验结果表明,该方法与小波变换或行波瞬时频率的定位方法相比,具有更高的定位精度,几乎不受故障距离、故障类型、故障电阻的影响。     

考虑强非线性和波速变化特性的特高压直流输电线路故障测距方法

特高压直流输电系统具有强非线性。采用小波变换方法的传统直流输电线路行波测距原理在实际工程中存在适应性问题。现阶段行波测距技术存在行波到达时刻与行波波速难以有机统一的问题。针对此问题,提出一种考虑强非线性系统和波速变化特性的特高压直流输电直流线路故障测距方法。从测距方法的适应性角度出发,提出非常适合暂态信息处理的改进的希尔伯特-黄算法,利用该算法可准确标定故障初始行波波头。从测距精度角度出发,分析故障行波波速变化特性,发现线路参数的频变特性和行波波头的衰减造成行波波速与故障距离呈非线性关系。据此提出神经网络算法,利用该算法将不必计算行波波速便能实现故障测距。大量仿真结果表明,该测距方法在不同故障距离和不同过渡电阻下的测距精度较高,鲁棒性较好。     

基于零模行波波速量化的高压输电线路双端故障定位方法

结合行波零模分量传播的依频特性和衰减特性,提出基于零模行波波速量化的高压输电线路双端故障定位方法。利用最小二乘法拟合零模行波波速与故障零模行波到达首末端的传输时间差之间的关系。基于故障发生后实际测量行波信号的传输时间差,获取对应首末端的零模行波实际波速代入改进的双端行波测距方程实现故障定位。在PSCAD/EMTDC中搭建500 kV高压输电线路依频特性模型对所提方法进行仿真验证,结果表明该方法基本不受故障位置和故障电阻的影响,具有较高的故障定位精度。     

基于双端行波法的电缆线路短路故障定位改进

为实现电力电缆线路上的短路故障精确定位,对双端行波法故障定位原理进行了改进。使用仅需要本地时钟同步的方式替代传统的远距离双端同步方式,从原理层面解决了双端行波法的同步问题,改进后的故障定位方法只与故障行波到达电缆线路两端监测点的时间差有关。并且用归一化的故障点判据代替具体的数值判据,从而降低了对线路电气参数精准性的依赖。因此,改进后的方法有更高的故障定位精度。用PSCAD软件对双端结构的电缆线路进行了仿真,结果表明改进后的方法具有更高的定位精度,且在任意故障点位置条件下的故障定位精度优于传统的双端行波法。     

基于双端行波法的电缆线路短路故障定位改进

为实现电力电缆线路上的短路故障精确定位,对双端行波法故障定位原理进行了改进。使用仅需要本地时钟同步的方式替代传统的远距离双端同步方式,从原理层面解决了双端行波法的同步问题,改进后的故障定位方法只与故障行波到达电缆线路两端监测点的时间差有关。并且用归一化的故障点判据代替具体的数值判据,从而降低了对线路电气参数精准性的依赖。因此,改进后的方法有更高的故障定位精度。用PSCAD软件对双端结构的电缆线路进行了仿真,结果表明改进后的方法具有更高的定位精度,且在任意故障点位置条件下的故障定位精度优于传统的双端行波法。     

基于数学形态学的多端柔性直流系统故障测距方案

通过分析多端柔性直流系统直流线路故障后故障电压行波的传播特点,利用能够同时检测信号突变时刻和突变极性的数学形态学滤波器,设计采用双端信号进行故障测距的方案。通过对行波波头间隔取均值,提高了在线路端口附近故障时的测距精度。利用估计的行波速度,确定行波波头的查找区间,提高了测距的抗干扰能力。该方法无需线路参数信息和两端数据同步,采样频率要求较低,抗噪声能力强。搭建了三端柔性直流系统进行仿真分析,仿真结果表明所提故障测距方案在各种情况下均可得到较高精度的测距结果。     

A combined impedance and traveling wave based fault location method for multi-terminal transmission lines

A new fault location method suitable for multi-terminal transmission lines that combines the advantages of both impedance and traveling wave based methods has been developed and presented in this paper. The proposed method first determines whether the fault is grounded or ungrounded by comparing the magnitude of the ground mode wavelet coefficients at the measurement end. Next, the impedance based method is used to identify the faulted half of the line in the case of two-terminal line and the faulted line section as well as the faulted half of the line section in the case of multi-terminal lines. Finally the fault location is determined by taking the time difference between the first two consecutive aerial modes of the current traveling waves observed at one end of the multi-terminal line. The proposed method has been tested on four- and five-terminal transmission lines with different types of faults, fault resistances and fault inception angles using ATP simulation.     

基于三点电流测量的输电线路行波故障定位新方法

鉴于输电线路在线监测取得了长足的进步,针对目前行波定位法中波头检测算法存在缺陷和波速测定精度差的不足,本文提出了基于导线电流三测量点局域均值分解(LMD)的行波故障定位新方法。该方法首先对测量点电流线模分量进行局域均值分解,然后根据分解得到的第一个PF分量瞬时频率曲线的首个频率突变点来确定行波波头第一次到达测量点的时刻。其次,根据相位差动保护原理判断出故障点所在线路段,并利用无故障段线路的长度和故障行波到达其两端测点的时间差之比计算出故障行波波速。最后,通过双端行波法的定位原理计算出故障距离。仿真结果表明,本文定位方法同基于小波变换或希尔伯特-黄变换的定位方法相比具有较高的定位精度。     

基于输电网中故障行波分布和网络依赖图的故障定位算法

由于传统双端行波定位方法用于整个电网故障定位存在着一些不足,故笔者分析了电网系统结构特点,在双端行波定位的基础上,提出了一种依赖图的高压电网输电线路故障定位方法。该方法依据电网对象间的告警关联关系构建相应网络依赖图,当电网内某条线路发生故障后,每个变电站定位装置均记录下电压行波到达该站的时刻,通过分析各站时间信息,首先在电网中判断出故障线路,然后结合依赖图中最优有序对,计算得出故障点的准确位置。运用该方法对故障仿真实例进行了分析,仿真结果表明了方法的可行性。     

基于小波包能量谱的电网故障行波定位方法

为减少电网故障行波传播色散特性对行波波头检测和波速测量的影响,提高电网故障行波定位的准确度,提出了基于小波包能量谱的电网故障行波定位方法。该法结合小波包技术与傅立叶变换的谱分析,对行波信号进行分析,提取能量相对集中的故障频带信号进行故障行波定位计算;行波到达时间由该频带相应尺度下的小波包能量时谱提取的行波特征点位置计算;该频带行波传播速度由输电线路两端对外部扰动的实测行波数据计算。大量的电网故障行波定位ATP仿真分析结果和现场实验测试分析表明,该电网故障行波定位方法能有效提取电网行波特征信号,减少行波传播色散特性和线路长度变化的影响,定位误差<200m。     

融合行波时频信息的HVDC线路雷击点与短路故障点不一致时的定位方法

雷电流在输电线路传播时,可能导致线路的绝缘薄弱环节被击穿,发生短路故障,此时现有时域行波测距算法只能获取雷击点位置而无法获取精确的故障距离。因此,针对高压直流输电线路雷击点与短路故障点不一致的情况,提出一种综合利用输电线路两端电流行波的时域信息和频域信息的故障定位方法。该方法首先根据线路两端故障电流行波的时域信息判断雷击点位置,然后利用雷击点与短路故障点存在的位置关系判断输电线路短路故障点位置区段,最后根据线路双端或单端的故障电流行波固有频率计算短路故障点距离。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,该方法在高压直流输电线路雷击点与短路故障点不一致情况下对短路故障点定位精度高,且不受雷击点与短路故障点位置、过渡电阻及噪声干扰的影响,具有良好的适用性和实用价值。