交叉互联电缆行波故障测距的研究

交叉互联电缆护层的交叉互联点和直接接地点行波波阻抗不连续,行波的折反射比较复杂,行波测距时无法识别出故障点的反射波和电缆对端反射波。通过分析电缆各个模量参数的特性,给出了电缆故障类型的判据,提出以电流模量4作为行波测距信号的行波测距算法,有效解决了行波在交叉互联电缆上折反射复杂给行波波头识别带来的干扰问题以及第二个反向行波的判别问题。在ATP-EMTP中建立220 k V电缆系统的仿真模型,仿真结果表明该测距算法可行性好,测距精度高。     

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。     

基于线芯-护层过渡电阻无功特性的交叉互联电缆故障测距

高压电缆常见的接地方式是交叉互联接地,而交叉互联接地电缆故障时的测距相比单端接地或两端直接接地的电缆情况更为复杂,为此提出了基于线芯-护层过渡电阻无功特性的交叉互联电缆故障测距方法。首先,采集护层故障前后环流,构建不同电缆区段特征电流,判断故障发生区段;其次,考虑电缆金属护层对线芯的耦合作用和线路电容影响,建立交叉互联电缆的故障稳态等效阻抗模型,利用电缆首末两端线芯和护层的电压、电流推算电缆故障发生时不同区段沿线电压、电流,并基于同一位置电压相量对电缆参数进行修正;然后,利用故障点过渡电阻消耗无功功率为零的功率特性建立以故障距离为未知数的测距方程,采用二分法或弦截法等方法迭代计算求解得到故障点;最后,基于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了电缆故障模型,分析了故障距离、故障类型、过渡电阻、故障初相角等因素对故障测距方法的影响。结果表明,该方法的测距误差为0.4%左右,具有较高的准确性和有效性,对交叉互联接地电缆进行故障测距有一定的参考意义。     

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。     

高压电缆故障测距及定位方法

介绍了高压电力电缆故障的各种类型及其预定位和精确定位的方法,特别是对于护层故障的一种新的、更有效的测试方法。     

高压电缆在线行波故障测距算法的设计

研究了模量电流信号在高压交叉互联电缆中的传播特性,提出了以电流模量4作为高压电缆的行波测距信号。并设计了不受电缆波速变化影响的在线行波测距算法,有效解决了交叉互联电缆波阻抗不连续造成的行波折反射复杂问题,以及内外模量行波的交叉透射问题。算法通过提取故障暂态行波中能量百分比比较高的频带进行暂态行波的重构,有效降低了暂态行波的频带宽度,减小了行波色散对测距结果的影响。EMTP仿真及Matlab计算表明该算法适应性好,测距精度高。     

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。     

脐带缆电缆故障电压行波相模分量特征分析及测距方法研究

脐带缆是水下生产系统的生命线,快速有效地定位故障点具有重要的经济意义。分析了脐带缆电缆故障电压行波特征,在此基础上提出一种故障测距方法。根据脐带缆电压行波线模零模分量在故障点发生折射和反射的数值关系,定义了波形特征量并以此判断第一个反射波的性质;基于TT变换标定故障行波到达时间;在此基础上提出一种基于故障电压行波相模分量特征及TT变换的脐带缆电缆故障单端测距方法。最后,以EMTP/ATP仿真结果验证了所提测距方法的准确性和有效性。     

基于时频分量相关分析的高压电缆双端行波测距

高压电缆行波测距需解决2个关键问题:确定行波到达时刻和选取行波波速。由于线路存在损耗且参数随频率变化,导致行波在传播过程中存在波形畸变,不易确定行波到达时刻;另外由于不同频段的波速不同,因此不易选取一个固定的行波波速。针对以上问题,利用正交小波的频段剖分功能和适合表征暂态信号的特点,将暂态行波信号分解成多个频段内的时频分量信号。在各个频段,线路的衰减系数和波速都可近似为常数,因此各频段两侧的时频分量波形相似。用相关分析方法在各个频段确定两侧行波时频分量的时间差,结合各个频段内的波速,即可得出精确的双端行波故障测距结果。用EMTDC仿真对该方法进行了实验验证。     

基于接地电流高压电缆交叉互联故障分析

为降低高压电缆金属护套感应电压,通常在电缆交叉互联箱内将高压电缆金属护套进行交叉互联。但是由于电缆铺设环境的复杂性,交叉互联箱会出现受潮、进水、外力破坏等诸多情形,导致高压电缆金属护套出现交叉互联故障,给整个系统的安全运行埋下隐患。文章针对110k V XLPE高压电缆的交叉互联故障进行分析,利用ATP-EMTP电磁暂态软件进行建模和仿真,分析总结出不同故障下的接地电流变化特点,为高压电缆的故障检测提供理论依据。     

基于视在波速的电缆故障行波测距法

在电缆故障行波测距法中,行波在传输过程中会发生畸变,甚至出现反射行波真实起始点被噪声淹没而 不能探测的现象,故用反射波上升沿中间段部分数据拟合出的二次曲线与坐标轴交点为视在起始点,用最小二乘 法建立电缆故障点距离与视在起始点之间的联系。由于视在起始点受噪声的影响比较小,且视在波速来自实验数 据的曲线拟合,故测距精度较高(误差<2m)。     

一种基于区段判别的混合线路组合行波定位方法

为了提高传统组合行波测距方法的测距精度,分析了混合输电线路故障后故障行波的传播过程以及发生折射、反射的情况,并提出一种基于区段判别的混合线路组合行波定位方法。首先利用故障初始行波到达线路两侧的时间差来判定故障区段,由单端法给出准确的测距结果,然后通过线路两端采集到的时间由单端原理给出准确的测距结果,消除了双端法受线路给定长度误差以及同步时钟误差问题的影响,不需要对第二次到达母线侧的故障行波进行假设计算,简化了传统的组合行波测距方法,提高了传统组合行波测距法的测距精度。PSCAD仿真表明,所提出的高压混合输电线路组合行波测距方法是可行的,与传统组合行波测距方法相比,测距精度明显提高。     

输电线路单端行波故障测距新算法

输电线路发生故障后,行波从故障点出发向不同方向行进,基于单端行波测距原理,故障点反射波以及其他折射反射行波到达检测母线的各个行波波头极性组合,反映了线路的不同故障区段,可以直接判断出故障点所属区段。文中对随机故障发生的4个区段,利用各类行波到达检测母线的时间,分别推导了不受行波速度影响的故障测距算法。现场应用验证了该算法的有效性。     

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。     

基于行波法的10 kV电力电缆故障测距算法的改进研究

分析了传输线中的行波过程.在传统的测距方法的基础上,提出了不受波速影响的电缆故障测距的改进算法.仿真实验结果表明,采用改进的测距算法得到的测距比较接近于实际的距离,其精度高于传统算法所得的结果.     

基于行波检测式电缆故障测距的研究

利用小波变换的性质及暂态电压行波与小波变换模极大值的关系,并通过比较波头极性,准确捕捉初始行波与故障点反射波波头到达时刻,确定行波运行时间,完成故障测距.并通过仿真证明了测距的准确性.     

行波故障定位中小波基的选择

在分析行渡信号奇异性的性质和小波基特征的基础上,提出了奇异信号检测中小渡基的选择原则,针对行波信号中出现的2种不同类型的奇异信号分别选出合适的小波基。对于突变奇异信号,使用Gaussl小波能取得较好的检测与定位效果;对于缓变奇异信号,则应选择消失矩为2的Mexican Hat小波。EMTP仿真实验结果表明所选择的小波基具有很强的检测能力和检测精度。     

双正交小波在行波故障测距中的应用

首先从理论上简单阐述了一种关于广义线性相位的紧支撑的双正交小波的构造.然后针对电力系统高压输电线行波故障测距的特点,避免在运用多尺度小波变换检测行波波头时出现相移,将该小波用于对故障信号进行分析.分别对单相接地短路、两相短路、两相短路接地和三相短路等几种情况进行仿真实验,得出具有广义线性相位的紧支撑的双正交小波在输电线行波故障测距中有很高的实用性和优越性.