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混合输电线路故障测距算法研究

混合输电线路故障测距算法研究

作者：张艳华山东大学

学位级别：硕士

随着电缆-架空线混合输电线路的广泛应用,其测距已成为当前颇受关注的问题。论文以混合输电线路故障测距算法为研究内容,在查阅大量文献的基础上,首先对故障测距的研究现状进行了综述性介绍,并对常用的线路模型以及滤波算法做了简要的阐... 详细信息

随着电缆-架空线混合输电线路的广泛应用,其测距已成为当前颇受关注的问题。论文以混合输电线路故障测距算法为研究内容,在查阅大量文献的基础上,首先对故障测距的研究现状进行了综述性介绍,并对常用的线路模型以及滤波算法做了简要的阐述,然后提出了基于混合输电线路分布参数模型的单端、双端两种故障测距算法。本文提出的比相式单端测距算法的基本原理为：利用相模变换和反变换对混合输电线路沿线各点发生故障相的相电压及相电流进行估算,根据线路上故障点处发生故障相的相残压的相位与故障分量电流的相位相同这一故障特征来实现故障定位。理论上,该算法的测距精度不受过渡电阻的影响。基于分布参数模型的混合输电线路双端测距算法首先利用有效的判据对混合输电线路上发生故障的区段进行判定,然后利用线路上故障区段两端的电压及电流量来计算故障距离。该算法无需双端数据同步,且故障点的过渡电阻、故障类型以及故障点的位置对该算法的测距精度影响较小本文中所提出的算法都是基于电压电流的工频量,对信号的采样率要求不高,可以结合在现有的录波器和保护装置中,在工程应用中具有很大的价值。利用EMTP仿真软件所做的大量仿真,验证了本文所提出的算法的有效性。

关键词：混合输电线路故障测距分布参数模型 EMTP仿真

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混合输电线路行波故障测距分析与应用

混合输电线路行波故障测距分析与应用

作者：盛远中国矿业大学

学位级别：硕士

输电线路故障测距对提高电力系统运行可靠性、减少故障停电时间及降低经济损失具有极其重要的意义。行波测距法因其具有简单可靠、适应性广、测距精度高等优点在电网故障定位中获得了持续关注。然而,电网规模的不断扩大及城市土地资源... 详细信息

输电线路故障测距对提高电力系统运行可靠性、减少故障停电时间及降低经济损失具有极其重要的意义。行波测距法因其具有简单可靠、适应性广、测距精度高等优点在电网故障定位中获得了持续关注。然而,电网规模的不断扩大及城市土地资源的日益紧缺使得架空线-电缆混合输电线路应用越来越广泛,但由于线缆连接处波阻抗不连续性使得故障产生的暂态行波在混合输电线路中的运动过程极其复杂,导致单端行波测距法难以有效检测并识别故障点反射波与对端反射波。同时,波速度的不一致性也增加了线缆混合输电线路故障测距的难度。小波变换能够在时频域有效处理电力系统暂态高频行波及含奇异点的信号。因此,本文利用小波变换模极大值对行波信号进行奇异性检测以识别行波波头到达测量端时刻,进而建立基于时间搜索的混合输电线路双端行波故障测距模型。本文主要研究内容包括以下三个方面:1)研究行波产生原理及折反射过程,分别分析纯架空线和线缆混合输电线路行波运动方程,为后续故障暂态行波波头有效识别提供基础。同时,搭建仿真模型研究故障类型、故障初始角、过渡电阻等各因素对行波波形产生的影响。2)研究小波变换及模极大值基本原理,并将小波变换模极大值应用于故障暂态行波波头到达测量端时刻的检测与识别。通过搭建220kV纯架空线输电线路仿真模型验证小波变换的有效性,并分析故障类型、故障距离及过渡电阻对单端行波故障测距精度的影响。3)研究并建立基于时间变量的双端行波混合输电线路故障测距算法,通过小波变换模极大值准确识别故障初始行波首次到达测量端的时刻,依据故障时间与行波在各区段运动时间的对比确定故障点大概位置,进而结合确定的波速度实现故障测距。

关键词：混合输电线路故障测距双端行波小波变换时间搜索算法

固有频率与行波时域定位结合的多端直流混合输电线路故障定位方案

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电力系统及其自动化学报 2020年第4期32卷 104-110页

作者：郝勇奇王倩宋文峰李亚楠王昕钰北京城建设计发展集团股份有限公司北京100161 西南交通大学电气工程学院成都610031

为解决多端直流混合输电线路故障定位以及传统故障定位存在的波速影响的问题,本文对不同拓扑结构的线路提出定位方案。利用变分模态分解与Teager能量算子结合固有频率和行波时域定位确定了新型的定位方案,同时利用固有频率识别不同拓扑... 详细信息

为解决多端直流混合输电线路故障定位以及传统故障定位存在的波速影响的问题,本文对不同拓扑结构的线路提出定位方案。利用变分模态分解与Teager能量算子结合固有频率和行波时域定位确定了新型的定位方案,同时利用固有频率识别不同拓扑下的故障区域,并将Schavemaker电弧模型应用于弧光高阻故障影响分析中。PSCAD/EMTDC平台仿真结果表明,本文方案能准确定位不同区段的故障,综合的定位误差为+/-500 m。在方案稳定性分析中,结果表明在高阻、高噪声以及弧光高阻情况该方案仍能表现良好。最后,将本文方案与行波双端时域定位方案对比,本文方案可有效避免线路参数变化的影响。

关键词：多端直流混合输电线路故障定位变分模态分解 Teager

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基于混合输电线路下故障测距方法研究

电子器件 2022年第3期45卷 701-709页

作者：侯伟李宁国网北京市电力公司城区供电公司北京100010 国网北京市电力公司电缆分公司北京100020

为了保障混合输电线路的稳定运行,需要提高混合输电线路的故障测距效率,提出了一种基于混合输电线路下故障测距方法。首先研究混合输电线路的故障行波传播特性,包括反射特性和折射特性,并建立混合输电线路故障测距模型,通过搭建仿真模... 详细信息

为了保障混合输电线路的稳定运行,需要提高混合输电线路的故障测距效率,提出了一种基于混合输电线路下故障测距方法。首先研究混合输电线路的故障行波传播特性,包括反射特性和折射特性,并建立混合输电线路故障测距模型,通过搭建仿真模型对线路上不同位置出现直接金属接地和经过渡电阻接地故障的情况进行仿真,对线路两端相电压和相电流进行采集。仿真结果得到:在混合输电线路上不同位置出现金属性直接接地故障和经60Ω的过渡电阻接地故障时,利用所提方法能够较为准确判断和定位到混合输电线路上出现两种故障的区间和距离,且距离计算最大误差为120 m。此外,经过过渡电阻故障时,其故障波形只有幅值受到影响,对故障行波传播时间并无影响。进而表明所提方法能够有效弥补因线路长度与行波传播时间不同步所引起的误差,其结果该对混合输电线路故障更好的定位和测距有重要意义。

关键词：架空线路电缆线路混合输电线路故障测距

一种基于GA-BP的高压混合输电线路故障分类方法

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重庆理工大学学报（自然科学） 2018年第2期32卷 199-206页

作者：陈柏元张红民罗永涛沈洁重庆理工大学电气与电子工程学院重庆400054 中国电力科学研究院北京100192

针对混合输电线路发生故障时,常规的故障分类方法往往不能满足分类准确率要求的问题,提出了一种基于人工神经网络的智能故障分类识别算法。首先从发送端提取电压和电流数据,并对其进行预处理,即将原始数据通过巴特沃斯滤波器、离散傅里... 详细信息

针对混合输电线路发生故障时,常规的故障分类方法往往不能满足分类准确率要求的问题,提出了一种基于人工神经网络的智能故障分类识别算法。首先从发送端提取电压和电流数据,并对其进行预处理,即将原始数据通过巴特沃斯滤波器、离散傅里叶变换和序分析工具进行处理,得到三相电压、电流和零序电流,将其作为用于分类的输入数据;再采用经遗传算法优化初始权值和阈值的误差反向传播神经网络,对故障数据进行分类;最后进行仿真,并与现有算法进行对比。实验结果表明:提出的算法提高了故障分类识别的准确率,加快了神经网络训练进程,具有一定的研究意义和实用价值。

关键词： BP神经网络遗传算法故障分类混合输电线路

基于分布参数模型的混合输电线路精确测距及重合闸方案的研究

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电测与仪表 2023年第3期60卷 136-144页

作者：杨东海许艳华方正董新涛都磊许继电气股份有限公司河南许昌461000 河南省现代农业智能装备工程技术研究中心河南许昌461000

华东镇海-舟山500 kV线路工程采用复杂的电缆-架空线混合输电线路,发生故障时无法准确对故障位置进行定位,且现有的重合闸方案无法实现自动识别架空线路故障并投入重合闸。文章提出一种基于分布参数模型的混合线路故障测距方案。该方案... 详细信息

华东镇海-舟山500 kV线路工程采用复杂的电缆-架空线混合输电线路,发生故障时无法准确对故障位置进行定位,且现有的重合闸方案无法实现自动识别架空线路故障并投入重合闸。文章提出一种基于分布参数模型的混合线路故障测距方案。该方案采用正序故障分量,利用混合线路各段准确参数,分别采用线路两侧电气量计算沿线各点的电压有效值。根据两侧电气量计算的故障位置电压有效值相等的特点,对故障位置进行准确计算。且针对实际工程对重合闸的需求,提出一种故障位置区段定位方法。该方法通过比较用两侧电气量计算的电缆和架空线交界处电压有效值,对故障所在区段进行定位,以实现故障点位于电缆线路时不重合闸,故障点在架空线时重合闸。仿真结果表明,采用华东镇海-舟山500 kV线路工程各段准确参数,各故障位置、各故障类型测距误差均不大于2.5%或±1 km,测距结果不受过渡电阻影响,且可实现自动识别架空线故障并投入重合闸。

关键词：混合输电线路分布参数故障测距自动重合闸

基于神经网络的柔性直流混合输电线路故障测距

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现代电力 2013年第5期30卷 50-54页

作者：杨明玉杨立红电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室(华北电力大学) 河北保定071003

柔性直流输电线路故障暂态过程具有更强的固有频率信号,因此本文提取固有频率的幅值和频率作为样本属性,提出一种基于神经网络的柔性直流混合输电线路故障测距算法。对于柔性直流线-缆混合输电线路,故障区域不同,固有频率的成分及幅值... 详细信息

柔性直流输电线路故障暂态过程具有更强的固有频率信号,因此本文提取固有频率的幅值和频率作为样本属性,提出一种基于神经网络的柔性直流混合输电线路故障测距算法。对于柔性直流线-缆混合输电线路,故障区域不同,固有频率的成分及幅值也不同,首先根据固有频率频谱中有无"定频"以及主频的大小判断故障发生的区域,然后利用分层分布式神经网络进行故障测距,采用粒子群算法对BP神经网络的权值和阈值进行优化,提高了网络的训练效率,使其收敛速度加快。PSCAD和MATLAB仿真结果表明,该故障测距算法具有较高的可靠性和精确性。

关键词：柔性直流输电混合输电线路固有频率故障测距 BP神经网络

220kV海上风电场混合输电线路工频过电压研究

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水电能源科学 2020年第2期38卷 197-201页

作者：林晨曦陈小月文习山杨建军武汉大学电气与自动化学院湖北武汉430072 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122

工频过电压是影响220kV海上风电场混合海缆输电线路安全的重要因素。以我国东部某典型的220kV近海风电场输电系统为例,基于ATP-EMTP对海上风电场系统及其送出的混合海缆输电线路进行建模,对混合线路的空载长线电容效应工频过电压进行了... 详细信息

工频过电压是影响220kV海上风电场混合海缆输电线路安全的重要因素。以我国东部某典型的220kV近海风电场输电系统为例,基于ATP-EMTP对海上风电场系统及其送出的混合海缆输电线路进行建模,对混合线路的空载长线电容效应工频过电压进行了理论分析,分别仿真计算了不同海缆类型、海缆长度、海缆架空线比例下空载容升及单相接地三相断开的工频过电压。结果表明,同等截面下,三芯海缆时工频过电压整体较单芯海缆严重;随着海缆占比增大,混合海缆输电线路由于容升效应导致的工频过电压先增大后减小;对于装机容量为200MW的海上风电场,当海缆长度超过27km时,工频过电压将超过规定的1.3p.u.。

关键词：海上风电场混合输电线路工频过电压海缆

高压电缆—架空线混合输电线路重合闸及故障测距方法的研究

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高压电缆—架空线混合输电线路重合闸及故障测距方法的研究

作者：邓雯玲重庆大学

学位级别：硕士

高压输电线路作为电力系统的重要组成部分,担负着输送电能、连接电网以及电气设备的重任,输电线路的正常运行是电力系统安全稳定运行的基础。近年来,随着电缆-架空线混合输电线路的广泛应用,混合线路的重合闸及故障测距问题引起了众多... 详细信息

高压输电线路作为电力系统的重要组成部分,担负着输送电能、连接电网以及电气设备的重任,输电线路的正常运行是电力系统安全稳定运行的基础。近年来,随着电缆-架空线混合输电线路的广泛应用,混合线路的重合闸及故障测距问题引起了众多学者的关注。电缆-架空线混合输电线路发生故障后,一方面需要快速准确地判定故障区段,以便重合闸正确动作,从而提高电力系统的供电可靠性;另一方面,需要求解出精确的故障距离,以便加快恢复供电、减少经济损失。因此,本文对混合线路重合闸及故障测距方法进行了研究。首先,提出了一种基于连接点正序电流相位变化的混合线路重合闸方案。该方案推导了不同区段发生短路故障时,故障前后流经混合线路连接点处正序电流相位变化的表达式,并分析出不同区段故障时,对应的相位变化呈现不同特征,能够有效判别故障区段,由此提出重合闸动作的判据。对于不同类型的短路故障,该方案能准确判别故障区段,且判别结果不受线路参数误差的影响;对于混合线路连接点附近的短路故障,均能正确判别故障区段,从而使重合闸正确动作,不存在判别死区。其次,提出了一种基于系统一端的电压电流和流经连接点的电流求解故障距离的方法。该测距方法利用前一章的判别方法判别故障区段,在已知的故障区段内利用过渡电阻的纯电阻性质,分别推导了系统发生不同类型短路故障时,对应的故障距离的计算公式。该方法基本不受故障位置、故障类型及过渡电阻等因素的影响,具有较高的测距精度。最后,提出了一种基于双端非同步数据的混合线路故障测距方法,该方法可以从原理上消除双端数据不同步的影响。针对不对称短路故障,利用系统两侧的电流、电压推算故障点电压,通过正序电压分量与负序电压分量的比值消除不同步角,并以此构造混合线路故障测距函数,根据测距函数的单调性可知仅在故障点处其函数值为零,因此可采用二分法等搜索算法求解故障点。同理,对于对称短路故障,可采用正序电压分量与正序电压故障分量的比值消除不同步角,从而求解出故障点。该方法具有较高的测距精度,且基本不受故障位置、过渡电阻和不同步角等因素的影响。

关键词：混合输电线路重合闸故障测距相位变化双端非同步数据