一种适用于混合三端直流输电线路的故障定位方法

针对因结构复杂导致的混合三端直流输电线路故障定位困难的问题,提出了一种结合变分模态分解算法与改进卷积神经网络(CNN)的故障定位方法(VMD-CNN)。首先,利用PSCAD/EMTDC软件构建混合三端直流输电系统模型,获得故障电流数据,应用克拉克变换对其解耦,获取故障电流的线模分量;其次,对得到的线模分量进行变分模态分解(VMD),得到多个本征模态函数(IMF)分量,选取特征信息最丰富的IMF分量作为VMD-CNN模型的输入;然后,利用高效的分类模型支持向量机(SVM)判别故障发生的区域,将提取到的IMF分量作为SVM输入进行训练学习,可以准确判断出故障发生区域;最后,搭建VMD-CNN模型进行故障定位,挖掘出行波信号中蕴藏的故障信息,同时通过麻雀搜索算法优化CNN中的超参数,实现混合三端直流输电线路的精确定位。仿真结果表明:过渡电阻为100Ω,不同故障位置情况下的定位相对误差均在0.17%以内;故障位置为460 km,不同过渡电阻情况下的定位相对误差均在0.25%以内;过渡电阻为50Ω,不同故障类型情况下的相对误差均在0.3%以内。所提方法能够提升不同故障位置、过渡电阻和故障类型下的定位准确性。

基于分层递进架构的实用型变压器保护故障定位方法

与母线、线路、断路器等其他一次设备相比,变压器的结构更复杂,而且跨不同电压等级,加之变压器本身星角变换的影响,使其区内外故障特征复杂多变,故障点定位困难,依赖技术人员经验,缺少完整的自动化故障定位分析体系。鉴于此,本文首先对可能引起变压器保护启动或动作的情况进行分层分类,然后逐一设置故障定位判据,从而大大提升了变压器故障定位的自动化程度,具有较好的工程实施价值。最后,通过多组仿真波形证明了本文所提方法的可行性和准确性。

基于矩阵扰动法和传感器优化配置的光伏阵列故障定位方法

针对现有光伏阵列故障定位方法难以同时考虑组件的定位精度与成本的问题,提出一种基于信息熵原理的传感器优化配置法和矩阵扰动法的光伏阵列故障定位方法。首先根据光伏系统在不同故障状态下的特征数值,通过基于信息熵的传感器配置方法布置传感器并获取光伏阵列侧的输出值;然后构建响应矩阵并将矩阵的迹与谱半径作为故障特征,以响应矩阵的迹与谱半径随光伏阵列输出值在不同故障状态下的对应关系准确定位故障的位置;最后通过实验和仿真对提出的传感器配置和矩阵扰动法进行验证,实验与仿真结果验证所提方法的可行性和有效性。

基于无人机探测的配电线路故障定位方法探究

本文研究通过机载搭配配电线路故障定位仪装置对配电线路故障进行定位的方法,利用无人机电力巡检技术,解决以往配电网线路故障查询定位过程中,作业人员需登塔杆并手持传统电流感应装置逐段排查配电网故障点定位,登塔杆动作重复,存在不安全的隐患。本文结合无人机电力巡检技术和新开发的配电线路故障定位仪,对配电网运行线路接地故障进行查找定位,为配电线路运维提供一种新的思路。

基于过热路径搜索的配网快速故障定位研究

当前,配电网因分布式电源(DER)的大量接入导致故障特性发生了改变,存在现有的馈线自动化系统不能满足配电网安全运行要求的问题。以高密度DER接入的配电网为例,研究了基于过热路径搜索的有源配电网快速故障定位方法。采用基于故障主路径电流幅值大于其他非故障路径的故障电流特性,结合配电终端保护启动信号和配电线路拓扑的广度优先搜索算法,实现了有源配电网的快速故障定位。采用故障电流幅值和方向信息进行辅助验证,实现了对故障点的快速准确判断。通过算例仿真验证,得到了故障主路径的故障电流远大于其他路径的故障电流幅值的特征结果。该方法可有效实现配电线路的故障定位。

智能牵引变电所配电网故障定位及识别研究

针对配电网结构的复杂性、设备的多样性和运行环境的不确定性及保护方法优化的需求,提出了一种智能牵引变电所配电网故障定位及识别方法,通过深入研究智能牵引变电所配电网故障定位及识别方法,并进行对比试验。结果表明,基于多维尺度分析和局部异常因子检测相结合的配电网故障定位算法,以及采用小波变换与支持向量机融合技术进行配电网故障类型识别的方法,能精确定位配电网故障区域并准确识别故障类型,从而提高供电的可靠性。

含分布式电源逆变器的配电网线路故障定位分析

为解决含有分布式电源逆变器的配电网线路故障定位问题,提出了利用电压和电流信号的单端定位方法。分析了分布式电源机组的基本模型,论述了含有逆变器的分布式电源的序阻抗网络。给出了针对单相接地故障、两相接地故障、两相相间故障的故障定位模型,并针对故障后的波形、直流分量衰减的影响进行仿真,说明了故障阻抗对故障定位的影响,且故障定位不依赖于故障前的信息。所提出的方法在应对故障电阻变化以及电弧的动态行为方面表现出较高性能。

基于微分时间反演算子的电缆线路故障定位

传统的行波法在配网电缆线路故障定位中,常常面临分支较多、反射信号复杂难辨的问题,实际效果较差。为此提出一种基于微分时间反演算子的电缆故障定位方法。基于故障和无故障线路多端口散射参数,构造频域内的微分时间反演算子,消除线路拓扑结构和末端反射的影响,并通过算子矩阵的特征向量分解,将反演波形从线路各个端口注入,结合线路各处的时域响应和空间能量谱,实现故障点定位。不同测试算例结果显示,该方法能有效克服线路拓扑对行波法的影响,实现故障点的准确定位。

基于GWO-LSTM算法的智能变电站二次设备故障定位研究

目前,根据运行信息人工甄别并定位智能变电站的二次设备故障已无法满足新型电力系统对高可靠性的要求。提出一种基于GWO-LSTM算法的智能变电站二次设备故障定位的方法,首先分析智能变电站二次设备的建模关键信息,其次利用Apriori算法建立故障现象和故障位置的映射关系,得到智能变电站二次设备故障定位模型,再次利用长短期记忆神经网络和改进的灰狼算法训练模型,实现对故障位置的精准定位,最后通过仿真验证所提方法的有效性。结果表明,所提方法可以有效提升智能变电站二次设备故障定位的准确性。

基于改进随机梯度下降的光伏发电系统直流电弧故障定位方法研究

采用自回归模型(Autoregressive Model,AR)表示光伏发电系统直流输出信号后,为光伏发电系统构建了传递函数,并采用傅里叶变换对处理,使其转化为可量化的光伏发电系统功率谱;引入随机梯度下降法,设置确定直流电弧故障对应光伏发电系统功率谱相位的目标函数,并在原始梯度参数的基础上,设置允许波动阈值,对非故障扰动下的离散波动进行过滤,将满足目标函数的位置作为最终的定位结果。在测试结果中,当电弧故障电流在额定电流的50%以上时,均能够实现对故障位置的精准定位;当电弧故障电流在额定电流的50%以下时,具体的定位误差也仅为1个单位节点距离。

面向接地故障定位的异频信号注入频率估计研究

当噪声较大时,注入频率估计性能大幅下降,设计面向接地故障定位的异频信号注入频率估计方法。设计由供电单元、感应单元、数字单元构成的信号采集器,采集接地故障定位的三相电压信号与零序电压信号。分别设计模拟滤波器与数字滤波器,滤波注入信号。通过SDFT算法估计滤波后注入信号的注入频率,实现面向接地故障定位的异频信号注入频率估计。在SNR固定为40 dB的情况下,测试注入频率估计性能。测试结果表明,随着频率的升高,该方法的频率估计结果标准差始终较低,整体变化较为稳定,证明了该方法具有较好的抗噪性能,可以准确估计接地故障定位时注入的异频信号频率。

基于STM32的配电网单相接地故障定位系统的设计

配电网故障定位系统对电网供电可靠性具有重要意义。针对配电网单相接地故障,利用某高压实验平台搭建10 kV配电网仿真模型,提取零序电流暂态分量作为故障特征量,以STM32为主控芯片,设计了一套符合中小型企业的配电网故障定位系统。该定位系统硬件设计方面主要包括数据采集模块、数据处理模块、运算控制单元和通信模块;软件设计方面主要包括模数转换程序、故障定位程序。测试表明,该定位系统能够准确、及时地判断出配电网单相接地故障发生的区间段。

电网工程中配电线路故障定位技术的应用研究

随着电力需求的增长,10 kV配电网络的作用日益凸显,但线路故障的快速定位成为保障电力供应的关键。本文探讨了配电线路故障定位技术的原理和应用,及10kV配网线路的常见故障类型,如线路接地故障、单相接地故障和线路短路故障。重点介绍了行波法、现场注入方法、人工巡检定位法、馈线自动化定位方法和使用录波器技术等故障定位技术的应用,并提出了加强配电线路故障定位技术应用效果的方法。研究可为配电线路故障的快速定位提供理论依据和技术支持,对提高电力系统的稳定性和可靠性具有重要意义。

基于物联网技术的高压输电电缆故障定位方法

高压输电电缆周围环境复杂,存在多种干扰因素,影响故障定位的准确性。因此,提出基于物联网技术的高压输电电缆故障定位方法。利用物联网技术对电缆零序电压、电流信号进行监测,对故障信号进行识别、采集、传输,采用小波变换技术对监测信号进行滤波处理,之后利用行波测距理论确定发生电缆故障的地理位置,实现基于物联网技术的高压输电电缆故障定位。实验证明,所提方法定位结果与实际故障地理位置基本一致,最大定位误差为0.02m,基本可以实现对高压输电电缆故障的精准定位。

基于节点参与度的低压有源配电网故障定位监测装置优化配置方法

低压配电网馈线区段短且分支多,现场情况复杂难以准确进行故障定位,出于对设备投资的考量,无法在每个节点安装故障监测装置,开展低压配电网故障监测装置优化配置方法的研究具有现实意义。文中利用安装在线路分段开关或联络开关处的故障监测装置监测故障电流信息,将边缘计算技术应用于故障定位系统。统计各个馈线区段发生故障时各馈线首端节点的参与频次,依次计算节点参与度。设计综合考虑整体故障监测单元的参与度和监测装置配置均匀程度的优化模型目标函数,考虑经济性约束条件。通过多个算例验证了文中所提出的优化配置方法的正确性和有效性。文中方法可有效确保低压有源配电网故障定位的准确性,提高低压配电网运行的可靠性与经济性。

基于MCS-SBL算法的配电网故障定位方法

配电网拓扑结构复杂,传统方法往往需要大量测点信息且难以实现快速有效的故障定位,本文提出基于少量测点信息的故障定位方法。首先,利用等效原理建立一个欠定的故障节点电压方程;其次,利用多重测量向量模型的贝叶斯压缩感知算法求解方程,根据重构稀疏电流矩阵的非零元素位置求解故障区域,实现故障定位;最后,在IEEE33节点配电系统上进行仿真实验,结果表明,所提方法仅需要少量测点的故障前后正序电压分量便可有效定位故障,计算速度较快,并且基本不受故障类型、过渡电阻的影响,同时适用于单故障和多重故障的场景,具有较强的抗噪能力。

基于FTU的配电网单相接地故障定位与恢复方法

配电网发生最多的故障是接地故障。针对准确地检测隔离接地故障线路并尽快恢复供电,提出基于配电开关监控终端(FTU)的配电网单相接地故障定位与恢复方法。利用配电网各节点FTU的小波包变换暂态选线及相电流暂态特征选线技术,结合故障路径自适应处理控制策略,配合首开关延时合闸逻辑,从而实现多分支配电网故障定位与自动隔离恢复。所提方法能够快速选出故障线路并隔离故障区段,有利于故障快速消除,提高系统运行的安全性、可靠性。

架空配电线路故障电弧的电磁辐射特性及故障定位应用

针对架空配电线路电弧接地故障点定位难题,该文研究架空配电线路故障电弧的电磁辐射特性,探索基于电磁辐射信号的电弧故障定位方法的可行性。通过10 k V配网真型故障模拟试验平台,分析接地电弧电磁辐射的时域与频域特性及传播衰减规律,结果表明:电弧电流的电磁辐射特征频段为20~30 MHz,该特征频段不会受到中性点接地方式、电弧接地介质与线路结构参数的显著影响,且特征频段内辐射信号在传播过程中衰减较慢。在此基础上,设计一种小型化三角形单极子–环形组合平面天线,工作频率为20~500 MHz。利用自制天线开展小型电弧故障定位实验,为后续配网电弧故障定位的应用研究提供基础。

基于电磁时间反演的VSC-HVDC系统架空线-电缆混合线路故障定位方法

针对传统故障定位方法无法应用于架空线-电缆混合直流线路的问题,提出了一种架空线-电缆混合直流线路的故障定位方法,该方法采用先确定故障点所在区段、后在区段中定位的原理。利用故障附加网络的直流分量定义了故障区段判别函数,通过该判别函数在不同区段发生故障时数值不同实现故障区段的判定。然后,分析了电磁时间反演理论在故障定位中的可行性,分析确定了故障特征谐波。利用线路两端特征谐波的电流行进波作为时间反演电路的电流源,设置与原线路拓扑结构镜像的线路,利用时间反演电流源与镜像线路构建时间反演电路。在此基础上,根据时间反演的能量聚焦特性列写故障区段内的故障定位方程并实现区段内故障定位。利用PSCAD/EMTDC搭建的电压源型换流器高压直流输电(VSC-HVDC)系统仿真证明了所提方法能实现线缆混合直流输电线路的故障定位。

基于电磁时间反演P范数判据的配电网故障定位

目前电磁时间反演(electromagnetic time reversal,EMTR)多应用在单一线路故障定位,且现有判据在高阻抗接地情况下效果不理想。针对上述问题,基于EMTR故障定位原理和均匀传输线理论推导了传播过程中线路故障信号与测量信号的传递函数,根据传递函数的相关性提出了P范数判据。利用ATP-EMTP搭建10 kV配电网线路,对比了2范数与P范数判据在复杂配电网中的定位性能,并验证了所提判据在混合配电网线路的适用性。最后,分析了配电网发生低阻抗及高阻抗接地故障下P范数判据的鲁棒性。仿真结果表明,该方法在过渡电阻高达3 kΩ的情况下能准确定位,且定位精度高,受噪声、故障类型和采样频率的影响小。