消除零模波速影响的配电网单端行波故障测距算法

配电网线路分支众多,末端往往具有三相不平衡负载,传统的单端行波法需在复杂的折反射波中提取故障点的反射波,不易实现。而基于模量行波速度差和基于线模行波突变这两种故障测距方法的精确度都受制于不稳定的零模波速度。基于此,将两种方法结合,利用零模检测波速度与传播距离成对应关系的特点,获得不受零模波速度影响的故障定位新方法,该方法避免了传统故障测距算法需要多次从复杂的折反射波中提取信息的缺点,能够简洁、快速、准确地对复杂的分支线路进行故障测距。此方法首先检测故障暂态行波的零模和线模分量到达首端的时间差,然后在首端对三相同时注入相同的高压脉冲并检测线模行波首个波头到达检测点的时间,进而利用稳定的线模波速度进行故障距离的测量。最后,利用PSCAD仿真验证了所提方法基本不受故障位置、过渡电阻大小以及故障初相角的影响,各种情况下绝对误差均在100 m之内。     

基于行波折反射特征的单相接地故障区段定位方法

配电网单相接地故障的单端行波定位方法主要通过检测线模和零模初始波头的到达时刻而实现,但存在零模波速不稳定的问题。提出一种新型的基于行波折反射特征的故障区段定位方法,利用故障行波在线路故障点、分支点和线路末端折反射的规律,由测量点测得故障线模行波,经希尔伯特黄变换(HHT)标定初始波和各反射波到达时刻;由线模波速计算各反射波与初始波的路程差,结合配电网拓扑,确定行波可能的传播路径,进而判断故障区段。PSCAD仿真验证了该方法的有效性。     

基于线模行波突变的配电网全架空线路单相接地的多端检测定位新方法

针对配电网单相接地故障,提出了两种有效的故障定位方法。离线状态下,先后在线路的首端和末端向三相注入相同的高压脉冲,并分别在首末端采集线模电压信号的双端注入法。在线路首端向三相注入相同的高压脉冲,并在首端、末端和必要的二级分支末端检测线模电压信号的单端注入多端检测法。两种方法都利用了线模电压首个非零突变点对应时刻与故障点到测量点之间距离的关系进行综合定位。通过理论推导,PSCAD仿真和Matlab分析,证明了单端注入法比双端注入法效率更高,同时单端注入多端检测法能准确定位故障。     

树型配电网单相接地故障行波测距新算法

提出了利用零模行波分量和线模行波分量速度差的故障测距新算法，由于只判断行波的初始波头到达时刻，所以不受分支的影响。针对零模分量波速度随频率变化大的问题，该文通过分析发现了零模波速度的变化规律以及和波头李氏指数的对应关系，两者都只与距离有关，且不受其它因素影响，这样根据波头李氏指数，通过样条插值，就可以估算出零模波速度，解决了零模波速度难以确定的问题。通过ATP对该算法进行仿真，结果证实了该算法的有效性。 关键词：配电网；故障测距；行波；波速度；李氏指数     

基于小波和神经网络的配电网故障测距算法

目前,树型配电网单相接地故障测距问题仍未得到较好解决.通过对零模和线模行波传输规律的分析,发现了零模-线模行波的传输时间差和零模波头的Lipschitz指数随传输距离变化的规律.以此为基础,利用小波的时频分析能力和BP神经网络的强非线性拟合能力,提出了基于小波和神经网络的故障测距算法,通过ATP仿真软件进行了仿真验证.仿真结果表明,该算法不受配电网分支线路、故障初相角、过渡电阻等因素影响,具有较高的测距精度.     

基于线模行波突变的配电网单相接地故障测距方法

为了消除线路结构多变性和不平衡负载对配电网单相接地故障测距的影响,提出三相同时注入高压脉冲后以线模行波突变为判据的测距新方法。通过分析配电变压器的行波传变特性和行波在故障点的传播方程,在理论上证明首端检测到的第一个线模电压行波波头来源于故障点零模电压入射波的反射,进而得到测距公式。根据色散原理及配电网线路一般较短的情况,将波头首个非零点作为行波到达时刻的判别,并选取波速度为光速。在PSCAD(power systemscomputer aided design)中仿真验证了方法的有效性和准确性。     

基于行波模量传输时差的配电网接地故障定位新方法

为解决配电网接地故障的定位难题,在分析配电网接地故障行波零模与线模分量传输特性的基础上,提出了一种配电网接地故障定位新方法。该方法采用合适的小波变换标定零线模行波波头,并根据配电网故障行波历史数据拟合零线模时间差与故障距离、零线模时间差与零模波速的对应关系曲线,然后据此关系曲线提出了基于零线模传输时差的故障区段判别方法,最后研究了基于双端行波零模分量的配电网故障精确定位新方法,可在线路接地故障情况下准确判别故障区段并精确计算故障点位置。该方法具有较高的定位准确度,可有效解决配电网接地故障定位难题,仿真分析验证了该方法的有效性和准确性,有望在配电网中得到实际应用。     

树型配电网单相接地故障行波测距的组合方法

针对单端定位或双端定位方法都很难准确定位树型配电网单相接地故障的问题,文中提出一种适用于定位树型配电网单相接地故障的行波测距组合方法。利用双端法确定故障点在主干线路上的映射位置,由此判断故障位于主干线路还是分支线路。对于主干线路故障,映射位置即可确定为故障点;当故障位于分支线路时,结合映射位置蕴含的故障距离信息,在模量法测距公式基础上构建零模波速提取算法,但由于小波变换的不同尺度下零模行波的衰减和相移变化明显,导致提取的零模波速误差各不相同,为了提高分支线路的测距精度,分析了提取零模波速与母线端检测零模波速的关系,提出从多个尺度下选取精度最高测距结果的方法。利用PSCAD/EMTDC搭建仿真模型,对不同的故障情况进行仿真,结果证实该方法有效,测距精度高。     

利用行波到达时差关系的配电网故障定位算法

针对现有配电网故障定位技术存在的缺陷,提出一种基于行波到达时差关系的配电网故障定位改进算法。故障前,针对配电网结构一般不变的特点,将全网线路进行等分,根据等分点至各线路末端的距离建立行波路径矩阵,进一步计算行波在各路径上的传播时间,在此基础上建立各节点的行波到达时间差矩阵。故障后,由小波变换准确获取故障初始行波到达各线路末端时刻,建立各分支线路间实际的行波到达时间差矩阵,然后比较故障前后行波到达时差矩阵的差异,通过矩阵差异值找出故障位置,实现故障定位。为了提高构建行波路径矩阵的效率,对线路结构进行归一化处理,并给出通用的行波路径长度计算方法。经大量仿真验证,所提算法可行有效,定位精度较高。     

基于对称注入法反射波特征提取的配电网故障测距算法

针对架空线配电网单相接地故障测距问题,分析了故障点反射波信号和线路行波传输特性,提出了一种向故障线路三相对称注入高压脉冲获取故障特征波的方法。采用母线端首次检测到故障点零模反射波的时间和波前特征参数,作为BP神经网络的输入变量,建立故障测距模型。在提取零模反射波到达时间和波前特征参数时,对行波数据进行小数定标规范化和极值归一化处理,以消除故障距离以外因素对神经网络输入变量的影响。最后采用PSCAD仿真和Matlab编程运行,结果表明该方法不受故障分支、接地电阻影响,可有效测定故障距离。     

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。     

基于脉冲发射原理的配电网故障定位方法的研究

在小波理论的基础上,提出了配电网行波故障定位方案。在故障相的线路首端发射脉冲信号,采集线路首端的行波信号,利用小波消噪原理对采集到的行波信号进行滤波,比较线路正常时的行波信号和线路故障时的行波信号,利用小波变换对信号奇异性的检测原理找出行波信号中的奇异点,得到故障距离。对结构简单的线路,在此基础上分析特征波即可准确定位;对结构复杂的线路,在确定故障距离的基础上,根据电网拓扑划定故障可能的几个分支。然后在线路首端注入电流,通过探测器检验几个分支上是否有电流流过,检测到电流的即为故障点所在的分支。详细分析了该行波定位方案在两次现场试验的应用结果,证明了该方案的可行性。     

考虑短线路折反射的配电网故障定位研究

为了解决连接有短线路的配电网故障测距难题,提出一种考虑短线路折反射规律的故障定位方法。首先在每条线路的首端提取故障电压初始行波及故障电流初始行波,根据电压和电流行波极性是否相同判断故障线路。同时根据故障线路两端测得的模量时间差大小判断故障发生在线路的前半部分还是后半部分。最终依据故障线路的中点处线模电压行波波头的前两个到达时刻,进行故障的精确定位。利用PSCAD/EMTDC搭建连接有短线路的10k V配电网模型,进行不同故障情况仿真验证。结果表明:所提方案能够准确定位故障点,不需要进行时间准确同步,不受故障距离、故障电阻及故障初相角等因素的影响,具有良好的经济性与工程实用性。     

基于脉冲发射原理的配电网故障定位方法的研究

在小波理论的基础上,提出了配电网行波故障定位方案.在故障相的线路首端发射脉冲信号,采集线路首端的行波信号,利用小波消噪原理对采集到的行波信号进行滤波,比较线路正常时的行波信号和线路故障时的行波信号,利用小波变换对信号奇异性的检测原理找出行波信号中的奇异点,得到故障距离.对结构简单的线路,在此基础上分析特征波即可准确定位;对结构复杂的线路,在确定故障距离的基础上,根据电网拓扑划定故障可能的几个分支.然后在线路首端注入电流,通过探测器检验几个分支上是否有电流流过,检测到电流的即为故障点所在的分支.详细分析了该行波定位方案在两次现场试验的应用结果,证明了该方案的可行性.     

考虑线路参数依频特性的特高压半波长交流输电线路行波传播分析

为分析类似特高压半波长线路的超长线路上行波传播特点,在考虑线路参数依频特性的条件下,对线模行波与零模行波在不同故障距离上所体现出的波速差异进行了理论研究。从理论推导与仿真验证两个方面指出:故障点无法解耦而导致的"模混杂"会造成从故障点反射至线路两端的零模行波包含由线路两端反射至故障点的部分线模行波,渗透进入零模通道的线模行波会使计算得到的零模平均波速趋近于线模平均波速;随着传播距离的增加,零模行波与线模行波的差异逐渐增大,在传播距离达到3 000 km时,零模行波所含高频量极少,波形平缓,利用高频量进行标定的方法容易失效。分别利用小波模极大值与行波幅值10%作为波到时刻判据对零模行波到达时刻进行了标定,指出波到时刻的定义与标定方法有关,且随着传播距离的改变,平均波速也会出现较大变化,不能以单一波速进行测距计算。     

基于图论的配电网故障行波定位新算法

配电网结构复杂,分支多,故障点定位困难。传统基于输电线路单端或双端信息的故障定位算法难以满足配电网高精度故障定位要求。提出了基于多端时间信息的配电网故障行波定位新算法,构建了配电网关联矩阵和距离矩阵,给出了故障分支的判别方法;基于二叉树模型,根据配电网末端的行波到达精确时间信息和配电网拓扑结构矩阵,剔除无效行波波头时间,综合利用有效的行波波头时间信息,实现配电网故障的实时精确定位。EMTP仿真结果表明,该方法能实现配电网故障的准确定位。     

基于分布式行波检测的配电网单相接地故障定位方法

为解决复杂树型配电网长期存在的单相接地故障精确定位难题,分析了故障行波模量的传输特性,提出了一种基于两种行波原理组合的故障定位新方法。该方法首先建立多端定位算法查找故障主干线路,缩小故障定位范围;然后提出基于行波模量时差的双端定位算法,利用行波线模分量与零模分量的行波传输时差准确计算故障距离;最后,综合利用多端与双端定位结果确定故障精确位置。经仿真验证,该方法仅需在部分配电线路末端安装行波定位装置即可实现配电网全网线路的精确故障定位,有效节省了装置投资成本,具有数据处理量少、算法实现简单等优点。     

多分支配电网故障定位方法研究与模拟试验

针对配电网拓扑结构复杂、分支众多导致当前行波故障测距成本不断攀升的问题开展研究,改变配电网内分支线路处行波测距装置配置方案,对无测距装置配置的分支提出双端线零模波速差故障测距方法,实现单相故障定位的全覆盖。利用实物电路元件构建配电网模型,在单相故障的模拟实验中使用高速数据采集卡实际提取模量行波波形并计算模量行波波速,进一步贴合生产实际。试验与计算结果表明,本方法测距精度高,稳定性强,使测距成本明显降低,具有实际推广意义。     

配电网单相接地故障行波定位新方法

针对零、线模速度差和时间差行波定位原理中零模波速度难以确定的问题,提出了在无需时间同步的情况下,利用线路两端信息融合在线实时求取零模波速度的算法和一种配电网单相接地故障行波定位新方法。分析了行波分量在线路上的传播特性,将零、线模行波通过S变换后,发现在零、线模行波频率分别为50 k Hz和500 k Hz的分量下标定初始波头的到达时间,具有较高的灵敏度和稳定性。根据零模波速度与定位公式之间的关系,找出故障点所在最小区域,将该最小区域包含的线路区段分解成多组T型线路进行了故障定位。通过PSCAD/EMTDC进行了全面系统的仿真验证,结果表明所求得的零模波速度和定位方法具有较高的准确度,具有一定工程价值。     

基于零模-线模波速差的配电网单端测距新方法

针对传统行波定位法应用在配电网中产生测距误差大、成本高的问题,提出一种结合单端法与双端法优点的波速差定位新方法。对量测端采集的电压行波信号进行相模变换,得到线、零模分量;利用小波变换模极大值在第五尺度下标定故障初始波头;利用基于零模、线模波速差的单端测距法同时进行单独测距,综合两侧的测距信息后判定出具体的故障位置。PSCAD仿真验证表明,与传统单端测距法对比,该文方法不受过渡电阻、故障初始相角及分支点的影响,具有较好的故障测距准确性。