基于网络故障的行波定位装置的优化配置方法

随着行波定位装置应用的电压等级越来越低,低电压等级电网的站、线数量多,拓扑结构复杂,如何经济、合理地配置行波定位装置,实现故障定位的全网覆盖,具有重要意义。在行波网络定位算法的基础上,提出了一种网络分解的行波定位装置优化配置方法。该方法通过分析每个变电站与故障线路的连接关系,用简单网络代替原网络中复杂的连接关系,求出各条故障线路下的有效变电站,最终获得全网行波定位装置配置方案。在此基础上,以每退出一套装置导致的网络定位算法失效的线路长度,决定所有装置的安装顺序,并以某输电网络为例,验证了所提算法的可行性及有效性。     

电网行波故障定位装置的优化配置

在研究电网行波故障定位方法的基础上,提出了一种行波故障定位装置的优化配置方法。该方法首先依据配置原则对电网中的变电站配置行波定位装置,然后利用模拟退火算法对初始方案进行优化,将配置过程和优化过程有效结合后提高了初始配置方案的质量,缩小了模拟退火算法的寻优范围,从而提高了求解速度。实际系统的配置分析和仿真结果表明适当的优化配置可以在不影响定位可靠性和准确性的前提下减少定位装置的布点,从而有效节省投资。     

电网行波故障定位装置的最优化配置及其改进算法

通过分析行波在电网中的传输特性,根据传输线路故障后的行波方程和电网络拓扑结构,提出了一种基于多自由度的行波装置最优化配置和定位算法。该算法根据行波在电网中传输的自由度,通过求解最大非奇异子集获得最优化配置结果。通过该算法不仅能得到行波故障定位装置的最优化配置,还能有效避免断路器状态的不可靠信息,如断路器发生误动或者拒动对故障定位的影响。利用经过多自由度优化配置的行波装置,通过多点协调实现故障定位。仿真分析表明,该算法简单、可靠,而且能有效地节省行波定位装置的投资成本。     

基于整个电网行波时差的故障定位方法

在分析电网故障行波传输特性的基础上提出了一种基于整个电网行波时差的故障定位方法。该方法在整个输电网中的部分变电站安装行波定位装置,线路故障后各行波定位装置检测并记录初始行波的到达时间,由主站根据整个网络中所有初始行波到达时间和线路长度来辨别有效行波时间,并根据所有有效行波时间来进行综合故障定位。与基于单条线路故障信息的行波定位不同,该方法在故障线路端定位装置故障、启动失灵或记录错误时间后仍能可靠定位。理论分析和仿真结果表明,该方法可以在使用较少的行波定位装置的情况下对电网中所有输电线路进行可靠、准确的故障定位,有助于进一步提高行波故障定位的可靠性和经济性。     

复杂输电网行波故障定位方法

为了解决故障发生在双回线路(或多回线路)或故障线路两端某个变电站行波定位装置时间记录失败时,可能出现的双端行波定位算法失灵的问题,论文提出了复杂输电网行波故障定位方法。该方法依次假设电网中每一条线路为故障线路,采用保留故障线路的Dijkstra算法得到经过故障线路的计算路径。若计算路径存在冗余,则根据网络定位算法直接得到故障定位结果;若计算路径不存在冗余,则对输电网络实施单端行波定位装置增配方案,确保网络中任一行波定位装置时间记录失败时故障定位的可靠性。其次,论文还提出了一种复杂测量网络简化方法,能够简化网络定位算法的计算过程,提高定位计算的速度。最后对株洲实际电网进行仿真验证分析,结果表明,该方法实现简单,定位可靠性高,工程实用性强,能够解决复杂输电网的故障定位问题。     

基于网络的故障行波定位算法

为了解决电网故障双端行波定位中任一定位装置故障、启动失灵或时间记录错误等导致的定位失败难题,提出了基于网络的故障行波定位算法,根据电网中故障行波到达各变电站的精确时间和行波传输的最短路径进行综合定位计算。运用Floyd算法计算电网的最短路径矩阵,匹配行波波头到达各变电站的精确时间;分析不经过故障线路的最短路径,在线计算行波传播速度;并寻找经过故障线路的最短路径,在线计算故障点位置;为每个变电站设置权重,对所有不同路径的计算结果加权求和,得到故障点的精确位置。EMTP仿真分析和现场运行结果表明,该定位算法误差小于150 m,可靠性高、鲁棒性强,较好地满足了电网运行要求。     

基于信息融合的故障行波定位网络算法

提出一种基于整个输电网行波信息的故障定位算法.通过分析故障行波到达电网中各变电站的时间关系,运用最短路径原则将复杂的输电网络简化成无环网的辐射型网络,将远端变电站记录的初始行波到达时间折算为故障线路出口侧变电站的初始行波到达时间.通过剔除无效时间数据,并对所有折算得到的有效初始行波到达时间进行融合处理,实现基于整个输电网的故障行波定位.该算法有效解决了电网中某台行波定位装置时间记录不准确或故障导致的故障定位失败问题.仿真结果表明,该算法具有较高的可靠性、准确性,绝对误差不超过100 m.     

基于网络分解的行波定位装置优化配置算法

针对500 kV以下电压等级的电网拓扑结构复杂,初始行波传播路径分析困难的问题,提出一种基于网络分解的行波定位装置优化配置方法。首先将原复杂网络从根节点处分解成简单的树形网络和环形网络,分别求解各分解网络的最短距离矩阵;然后运用分解网络最短路径算法求解网络中任意变电站之间的最短距离,依据有效变电站的判断依据求出各条线路故障下所对应的有效变电站;最后求取有效变电站的最小共集,即为所需装配定位装置的变电站。以某输电线路为例,验证了该方法切实可行。     

基于图论的电网故障行波定位装置最优配置算法

为了确保全网故障行波定位系统的可靠性和经济性,基于图论,提出了一种网络故障行波定位装置最优配置算法.通过分析指出,不同的网络结构和具体的故障点位置影响故障行波第一波头最短传输路径,进而影响故障行波定位装置的配置.该算法首先依次将网络中的每条线路设置成故障线路,采用保留故障线路的Floyd算法将复杂网络转化为简单网络,然后根据简单网络中故障点位置将故障线路两端的节点划分成2个数组,对所有故障情况下故障线路两端的节点分别取最小公共集,即得到需要配置定位装置的节点;并对影响网络故障定位算法的特殊情况提出了相应的增配方案.该算法建立在网络故障行波定位原理之上,网络故障定位结果证明了该配置算法的可靠性.     

基于遗传算法的电网故障行波定位装置的优化配置

为了提高电网故障行波定位系统的稳定性和经济性,提出了一种电网故障行波定位装置的优化配置方法。该方法首先根据配置规则建立的约束关系进行故障行波定位装置的初始配置,然后运用遗传算法对得到的初始配置方案进行优化,最后对于行波定位装置配置数目相同的方案根据配置冗余度进行方案优选。该方法将优化过程与配置过程有效结合,可缩小遗传算法的寻优范围,从而提高遗传算法的求解速度。最后对某系统进行仿真验证表明,经过优化后的配置方案可以在不影响电网故障定位鲁棒性和准确性的基础上适当减少故障行波定位装置的配置,有利于节约投资。     

An adaptive PMU based fault detection/location technique fortransmission lines. II. PMU implementation and performance evaluation

Part I of this paper set sets forth theory and algorithms for adaptive fault detection/location technique, which is based on phasor measurement unit (PMU). This paper is Part II of this paper set, A new timing device named “Global Synchronism Clock Generator, GSCG” including its hardware and software design is described in this paper, Experimental results show that the synchronized error of rising edge between the two GSCGs clock is well within 1 ps when the clock frequency is below 2.499 MHz. The measurement results between Chung-Jeng and Chang-Te 161 kV substations of Taiwan Power company by PMU equipped with GSCG is presented and the accuracy for estimating parameters of line is verified. The new developed DFT based method (termed as smart discrete Fourier transform, SDFT) and line parameter estimation algorithm are combined with PMU configuration to form the adaptive fault detector/locator system. Simulation results have shown that SDFT method can extract exact phasors in the presence of frequency deviation and harmonics, The parameter estimation algorithm can also trace exact parameters very well, The SDFT method and parameter estimation algorithm can achieve accuracies of up to 99.999% and 99.99%, respectively. The EMTP is used to simulate a 345 kV transmission line of Taipower System. Results have shown that the proposed technique yields correct results independent of fault types and is insensitive to the variation of source impedance, fault impedance and line loading. The accuracy of fault location estimation achieved can be up to 99.9% for many simulated cases, The proposed technique will be very suitable for implementation in an integrated digital protection and control system for transmission substations     

面向智能变电站的输电线路综合故障定位方法研究

针对智能变电站条件下,因采样速率过低导致行波测距无法应用的问题,提出了一种面向智能变电站的输电线路工频综合故障定位方法。所提方法可以在现有各种单端工频测距方法中,选择出测距精度最高的方法,从而给出准确的故障位置信息。目前现有的各种工频测距方法的测距精度会受到电源、对端系统阻抗以及过渡电阻等参数的综合影响,在不同的故障条件下,各方法的测距精度会有不同的表现。首先获取输电线路发生故障时的大量训练样本,应用粗糙集理论对训练样本进行属性约简,找出测距精度与故障条件之间的内在关系。在系统发生故障时,应用KNN算法在多种工频测距方法中找到测距结果最准确的方法,计算故障距离。ATP仿真结果及RTDS仿真实验显示,所提方法可以成功避开误差较大的方法,选择实际精度最优的方法,有效提高测距精度。     

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。     

基于最小暂降幅值搜索的电网电压监测点优化配置分析

为了进一步消除电压暂降时的监测盲区,建立了一种基于最小暂降幅值搜索的电网电压监测点优化配置方法。得到不同故障条件下的电压暂降幅值对应的故障位置之间的函数关系,再对所有节点暂降幅值进行黄金分割法搜索获得故障位置信息。研究结果表明:该方法可以利用更少监测点来完成对所有位置故障的监测功能,显著消除了各个监测盲区。当凹陷域扩大后,监测点的数量相对于其它方法都发生了减小,表现出更好适应性。采用该方法相对于文献方法消耗的时间降低了近80%,实现计算效率的显著提升。当电压阈值减小后,配置方案将会产生更大的监测信息冗余度。通过设置最佳的监测冗余度可以确保精确获得电压暂降特征以及完成对故障点的快速定位,不同节点能够承受的电压暂降程度及其负荷变化规律,对各监测点进行合理优化。     

基于HHT小电流接地故障选线与在线故障定位方法

小电流接地系统发生单相接地故障,系统仍可运行1~2小时,要求在不断电的情况下,实现故障选线,并对故障进行定位。提出一种基于HHT小电流接地故障选线与在线故障定位的方法,利用奇异性检测法判断各线路在故障时刻的极性,实现故障选线,在线路参数未知的情况下,采用合闸时产生的操作过电压行波在线测量行波波速,单相接地故障发生后,利用HHT寻找电压行波瞬时频率突变时刻,并运用单端测距法实现对架空线、电缆和电缆-架空线混合线路故障定位。最后,对算例进行数值仿真,仿真结果验证了该方法的可行性和实用性。     

利用小波变换的双端行波测距新方法

提出了行波到达时间由合适的小波变换提取的行波特征点位置确定,行波传播速度由输电线路的结构参数及相应小波变换的分析尺度确定的双端行波测距新方法,并介绍了２种可行的利用小波变换的行波测距方案。大量仿真测距结果及现场验证试验的３１组测距结果,证实所提小波变换测距法精度高、结果准确,且受到影响因素少,能满足精确故障定位的要求。     

基于.NET平台的电网故障行波定位软件开发

开发了一种基于.NET平台的故障行波定位网络软件。该软件采用浏览器/服务器(Browser/Server,B/S)模式的系统架构,与安装在各变电站的故障行波定位装置配套使用,通过通用无线分组业务(general packet radio service,GPRS)网络接收定位装置发送的故障行波波头信息,依据波头到达各变电站的时间差计算故障点位置。现场应用表明该软件运行稳定,为电网故障信息的发布、共享提供了方便。     

Development of reliability analysis system of transmission network for primary substations

This paper describes the development of the reliability analysis system for transmission systems from primary substations on high-voltage trunk line systems to distribution substations. This system has been developed on an engineering workstation. The user can input the network data of power systems from primary substations to distribution substations and the structure of buses and connections of transformers in substations using graphics. This analysis system can evaluate reliability at each distribution substation by simulating outage and recovery process for all fault modes which can occur, defining the capacity of facilities, probability of fault at each facility, the value of load at each bank, and the points where switching elements are turned off in the network as input data. In the calculation of the recovery process of each fault mode, the constraints of operation of radial power systems are considered.