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。     

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。     

基于暂态特征模量分析的配网三芯铠装电缆故障感知与测距

配网三芯铠装电缆各相导芯、金属屏蔽层和铠装层之间存在显著的电磁耦合,其故障暂态分析较为复杂。为了实现对配网三芯铠装电缆故障感知,首先提出暂态信号时域解耦矩阵的一般计算方法,定义解耦后的新模量,筛选出能够有效反映故障的特征模量。然后,分析故障前后特征模量的状态变化,建立三芯铠装电缆故障辨识判据。最后,基于暂态模量在电缆中的传播特征,考虑实际测量条件,利用暂态模量到达时刻和频率分量幅值比,构建了4种故障测距方案。利用PSCAD/EMTDC搭建配网三芯铠装电缆模型并进行故障仿真。计算结果表明:所提方法能有效辨识电缆故障,实现不同故障条件下的故障精确测距。     

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。     

基于场路结合的电力电缆发热故障分析

电力电缆的发热是制约其通流容量并影响绝缘老化的重要因素.针对某水电厂电缆发热导致的外绝缘层熔化故障,采用场路结合方法对电缆发热原因进行了计算,利用电磁暂态分析软件ATP-EMTP建立电缆的路分析模型,提取电缆缆芯、屏蔽层和铠装电流的幅值和相位;利用有限元分析软件建立涡流场分析模型,对电缆不同布置情况下的各个导电层电流密度、热能密度进行计算.通过分析得到了不同布置方式下电缆发热量及发热点位的分布情况,并对电缆发热损坏原因进行了说明.     

直流输电线路行波采集二次回路阻抗匹配问题研究

行波信号的准确采集是输电线路行波故障测距的基础,直流输电线路二次回路阻抗不匹配对行波采集存在负面影响。针对此问题,本文研究二次回路波阻抗不匹配的原因,分析由此导致的行波折反射问题及其对单端行波故障测距的不利影响。为解决二次回路阻抗不匹配问题,提出在二次回路传输电缆首端并联电阻的方法,并对常用的传输电缆进行实测和电磁暂态仿真,分析传输电缆的波阻抗变化范围,验证匹配电阻的行波折反射抑制效果。结果表明,本文提出的阻抗匹配方法可有效消除二次回路行波折反射现象,有助于提高单端行波故障测距的可靠性,具有良好的工程适应性。     

基于小波分析的电缆-架空线混合输电线路行波故障测距方法

根据电缆–架空线混合输电线路上行波信号在连接点处发生突变的特点,提出了一种基于小波分析的电缆–架空线混合输电线路行波故障测距方法。向待测混合线路的电缆端注入脉冲电流,利用小波分析对注入的采样信号进行多分辨分析,得到模极大值点的位置。利用非故障相信号反射点的位置判别混合线路的连接点位置,再利用故障相与非故障相的差信号判别故障点,从而调用不同的算法实现混合线路的故障测距。采用ATP/Matlab的仿真结果表明,该方法可对混合线路上任意点的短路故障进行测距,也可对断线故障进行精确的测距。基于小波分析的方法可准确识别反射脉冲,减小电缆线路分支和近区故障反射波对测量精度的影响,测距精度高。     

基于小波分析的电力电缆行波故障测距

提出了基于小波分析的电力电缆行波故障测距方法。该方法向待测电力电缆注入脉冲电流,利用小波分析对采样信号进行多分辨分析,得到模极大值点的位置,也就是采样信号突变点的位置,该突变点的位置反映了故障点的位置,从而实现电力电缆的故障测距。ATP/Matlab下的仿真计算结果表明,较之于传统的行波测量方法,该方法可以准确识别反射脉冲,降低电缆线路分支和近区故障反射波对测量精度的影响,测距精度不受故障类型的影响,测距误差小于一个采样距离。     

基于小波分析的电力电缆行波故障测距

提出了基于小波分析的电力电缆行波故障测距方法.该方法向待测电力电缆注入脉冲电流,利用小波分析对采样信号进行多分辨分析,得到模极大值点的位置,也就是采样信号突变点的位置,该突变点的位置反映了故障点的位置,从而实现电力电缆的故障测距.ATP/Matlab下的仿真计算结果表明,较之于传统的行波测量方法,该方法可以准确识别反射脉冲,降低电缆线路分支和近区故障反射波对测量精度的影响,测距精度不受故障类型的影响,测距误差小于一个采样距离.     

电缆-架空线混合线路故障行波测距新方法

电缆-架空线混合线路的故障测距存在2个难点:电缆依频特性突出.波头不易准确捕提;线-缆接头处波阻抗不连续,行波发生反射,增加了故障点反射波识别的难度.分析了电缆-架空线混合线路不同区段故障时,连接点处的负序电流分布特征,提出了一种电缆-架空线混合线路的故障测距新方法.对确定的电缆-架空线混合线路,于故障附加负序网络利用线路两端电气量推导线缆接头处的分布电流,藉此判断故障区段;此后,根据确定的线-缆长度所对应的行波折反射规律,剔除线缆接头处的反射波干扰:根据电流线模分量与零模分量模极大值的极性规律确定故障点反射波,实现电缆-架空线混合线路的单端故障测距.同时,揭示了线路发生单相接地故障的模量耦合现象与规律.大量电磁暂态仿真表明,不对称接地故障存在线模与零模耦合,该电缆一架空线混合线路的故障测距方法有效.     

基于脉冲反射原理的HVDC系统接地极引线故障测距

针对接地极引线的双极运行模式,利用脉冲反射法进行故障测距,分析脉冲信号在接地极引线上的传播特性,以及引线上可能出现的各种故障。以PSCAD为仿真平台,建立高压直流系统模型,模拟各种故障,并利用MATLAB进行数据处理与提取。对比分析不同故障类型下故障暂态行波与脉冲电压、电流反射行波信号,分别通过电压、电流波形求取故障距离,以求平均的方式得出最终测距结果。仿真结果表明脉冲反射法对接地极引线故障能够实现准确定位,此方法比故障暂态行波测距法应用范围广,波形辨识度高,测距精度高。     

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。     

高压电缆护层交叉互联时的行波故障测距

为研究采用三相护层交叉互联方式的高压电缆线路的行波测距方法,讨论了裸露高压电缆(电缆沟或隧道敷设)的相量参数和模量参数的计算方法。通过分析模量参数的特征,将电缆中的模量分为内模量和外模量,分别计算了直埋电缆和裸露电缆的内、外模量波速,计算表明裸露电缆的外模量波速高于内模量。电缆护层交叉互联时,内、外模量会因行波折反射而相互转化,波速较快的外模量会对内模量波头造成干扰,给裸露电缆的双端行波测距造成影响。理论分析和数值计算表明,采用三相芯线电流之和作为行波测距信号,可有效消除外模量干扰,大大加强内模量波头特征,有利于提高行波测距准确度。     

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。     

基于行波波形综合相似度比较的电缆故障选线

针对现有小电流接地故障行波选线方法高度依赖行波初始波头的不足,通过分析三芯电缆故障行波折、反射过程,提出了基于行波电流波形综合相似度比较的小电流接地系统电缆故障选线方法.该方法首先利用S变换提取电缆故障产生的金属护层接地线行波电流时频信息,然后构造行波电流信号的时频能量矩阵和波形相似度矩阵,进而根据波形相似度矩阵计算每...     

脉冲注入法和单端故障行波法相结合的直流输电系统接地极线路故障测距

分析了直流输电系统在单极运行方式下,接地极线路故障暂态行波和外部注入脉冲信号在接地极线路上的传播过程。以此为基础,提出一种将脉冲注入法和单端故障行波法相结合的接地极线路故障测距方案。首先通过在换流站直流中性母线处监测接地极线路故障暂态行波识别线路是否发生故障,在线路故障暂态过程结束后从中性母线向线路注入脉冲信号。根据脉冲注入法得到初步测距结果,并以此确定故障区段。然后,根据确定的故障区段,进一步用单端故障行波法再次获得测距结果。最后,对两次测距结果取平均值,作为最终测距结果。以PSCAD/EMTDC为仿真平台,搭建了直流输电系统在单极运行方式下的接地极线路故障测距仿真模型。并借助Matlab对仿真波形数据进行分析,表明所提出的接地极线路故障测距方案是可行的。     

35 kV电力电缆在线故障测距仿真研究

以35 kV交联聚乙烯绝缘电力电缆为原型,用电磁暂态仿真工具PSCAD/EMTDC建立了35 kV电力电缆系统模型,对不同中性点接地方式下的故障电流波形特征进行仿真,结果表明中性点非有效接地电缆系统也能产生有效的故障行波。文章分析了影响电力电缆在线故障测距精度的因素,采用小波变换局部模极大值法来检测故障行波的突变点,用建立的电缆系统模型进行了多种故障条件的仿真和在线测距计算,验证了行波法在线故障测距的可行性,并对双端和单端故障测距算法的具体应用提出了建议。     

基于小波分析的电缆故障行波测距仿真研究

为了实现电缆故障的精确定位,将小波变换模极大值与信号奇异性关系的理论应用于检测电缆故障行波信号。借助电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,以35kV交联聚乙烯单芯电缆为原型,建立电力电缆故障仿真测试模型。采用Daubechies小波对故障测试波形进行多尺度、多分辨率分析,仿真结果表明利用小波变换的时频局部化特性能够有效聚焦到电缆故障行波信号中脉冲的起始点,为提高电缆故障定位精度提供了有效的检测方法。     

行波法与阻抗法结合的综合单端故障测距新方法

提出了一种基于小波变换模极大值的行波法与阻抗法相结合的单端故障测距方法。首先用行波法进行单端故障测距,利用故障点的反射行波与入射行波到达测量端的时间差计算故障距离。行波法不用区分故障点的反射波和对端母线的反射波以及相邻线路的折射波,故得到多个测距结果,再用单端阻抗法对行波法测距结果进行筛选,选择最接近的一个结果作为最终测距结果。仿真计算表明,所述测距方法不受故障类型、系统运行方式等因素影响,鲁棒性较强。     

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。