全站仪测距故障分析

本文介绍全站仪在测距过程中出现的一种“无论照准任何位置的棱镜,测出的结果总是为一个定值”的测距故障,该故障是采用相位式EDM的仪器出现频率相对较多的一种。这里对该故障的发生进行一些简单分析,和大家一起探讨学习。此外,对“调制光相位均匀性引起的照准误差”超标故障也做一简单说明。

一起CRH5A型动车组200C型ATP测速测距故障的分析与处理

针对沈阳局CRH5A型动车组短期内集中发生多起ATP测速、测距故障,通过试验数据和现场调查结果综合分析,该类故障是由于速度传感器连接器安装不可靠引起,据此提出可靠的安装方案,并经过实际考验,效果显著。

基于改进注入法的直流配电网双端测距故障定位方法

设计了1种主要由电感、电容、直流电源和开关组成的故障测距模块,通过调整其电容、电感的大小,使测距模块与故障线路构成欠阻尼振荡的二阶放电电路,利用非线性最小二乘拟合确定放电电流衰减的振荡频率和衰减系数,通过引入双端信息量改进了传统注入法中的故障测距算法,得出了以线路总长、测距模块电感和电容值为参数的故障距离计算公式,消除了直流线路电感和电阻对故障定位的影响。通过搭建±10 kV的10 km直流配电网模型并考虑线路分布电容和过渡电阻影响进行了仿真,且与其他方法作了比较分析,结果表明本文所提方法在考虑分布电容以及过渡电阻改变的实际情况下定位精度较高,具有实际应用价值。

基于波形群灵敏角特征的输电线路故障单端行波辨识与测距

针对输电线路单端行波测距难以可靠、有效辨识第二个波头的不足,该文提出基于波形群灵敏角检测的单端行波辨识与测距方法。首先,对线路故障波过程的解析和规律分析,发现波头局部波形呈现灵敏角和非轴对称性的特点。进而提出利用Radon变换变角度投影检测最灵敏角并判别最灵敏角两侧非轴对称特性,实现单端故障初始行波及多次同极性行波群的可靠辨识。最后,基于多次同极性行波到达时差构造多测距算式,输出最合理测距结果。所提方法将时域波头辨识转化为波形图像空间域最灵敏变化方向和几何轴对称性的检测,抗干扰能力强,大幅提升检测可靠性和后续波头的识别能力,提升单端测距算式冗余性。大量实测和仿真数据测试表明,算法有效、可靠、直观,适用范围广,为单端行波分析故障测距及扩展应用提供了新思路。

基于固态断路器主动注入式直流故障测距方法

随着直流配电网的快速发展与深化应用,准确可靠的故障测距技术对直流故障检修和恢复至关重要。该文提出一种基于固态断路器(SSCB)主动注入式直流故障测距方法。首先,利用SSCB开断主动注入不同脉冲宽度的信号,并检测注入脉冲首末端和反射波首末端的时间差作为注入波形传播时间间隔,能够减小采样频率带来的误差。然后,提取电缆线路电压线模量作为检测量,削弱正负极线路之间的耦合作用,获得稳定波速。最后,基于小波变换原理提出改进自适应模极大值方法来检测脉冲首末端时刻,减小噪声和过渡电阻对测距精度的影响。仿真结果表明,基于SSCB主动注入式测距方法在直流配电网单极接地和极间短路故障情况下均能够实现准确且快速的定位。

多能互补发电系统故障识别与测距方法

随着大量新能源的接入,使得多端柔性直流系统(modular multilevel converter based multi-terminal direct current, MMC-MTDC)故障特征愈加复杂,快速准确的故障识别与测距是亟需解决的关键难题之一。为此,提出了一种风-光-储-蓄互补发电站经柔性直流输电外送系统故障识别与测距方法。首先,搭建风-光-储-蓄互补发电站经柔直外送系统,在此基础上,提出了一种Teager能量算子能量熵的新方法,利用测量点正负极Teager能量算子能量熵的比值构建故障选极及区段识别判据。接着,针对已识别的故障线路,提出变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)与Teager能量算子(teager energy operator, TEO)相结合的故障测距方法。最后,利用PSCAD/EMTDC进行仿真,结果表明所提识别方法可以准确判断故障所在线路,所提测距方法能在故障发生2 ms时间窗内实现故障测距,误差率不超过2.55%,并具有较高的耐过渡电阻能力。

基于主动探测原理的直流配电线路短路故障测距

为克服对端系统助增作用的影响,实现直流配电线路短路故障的准确测距,提出一种主动探测式的故障测距原理。故障发生后,设计限流策略限制短路电流,进而切换至主动探测控制策略下,向直流线路注入特征频率探测信号。根据特征频率下故障等效电路的激励与响应特性,构建故障测距方程,实现了基于故障分析法的单端量故障测距。基于PSCAD电磁暂态仿真软件搭建了对应模型,仿真验证了不同故障位置和故障过渡电阻情况下测距原理的性能,采用特征频率探测信号构建测距方程,克服了对端电源助增作用的影响,测距结果的相对误差在0.5%以内。

基于CRS-LMD和SVD的MMC-HVDC线路故障测距方法

直流输电线路故障行波波速不确定、波头提取困难以及噪声干扰等因素制约了直流电网中故障测距技术的应用。为了降低上述因素对定位准确性的影响,提出一种基于局部特征有理样条插值均值分解(LMD based on characteristic rational spline,CRS-LMD)和奇异值分解(singular value decomposition,SVD)的故障测距方法。首先,利用特征尺度选取最优极点系数,结合有理样条插值调节拟合曲线的松紧程度,实现对故障电压行波的局部均值分解。其次,采用奇异值分解对故障行波波头进行准确提取。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了张北±500 kV柔性直流电网的仿真模型,模拟各种故障情况并输出故障数据,利用Matlab对故障数据进行处理并验证定位算法。最后,仿真结果表明,所提故障测距算法在不同故障距离和故障类型下均能实现故障测距,且在叠加噪声和过渡电阻的情况下也能保障较高的精确性。

基于小波神经网络的特高压直流输电线路故障测距方法

传统特高压直流输电线路故障测距方法直接对故障区段进行识别,未对故障电压信号空间状态模型进行构建,这导致了传统方法测距的精度存在较大误差。针对这一问题,文章提出了基于小波神经网络的特高压直流输电线路故障测距方法。通过构建故障电压信号空间状态模型进行故障区段识别,最后基于小波神经网络实现故障测距。对比实验结果表明,本文研究方法测距精度误差较小,具有重要的实际应用价值。

基于参数优化VMD和TET的柔直线路单端故障测距方法

单端行波故障测距方法在考虑频变波速影响时需要提取故障行波时频域特征,但现有方法存在时频分辨率较低、波头识别困难和波速计算不准确的问题。为此,提出一种基于参数优化变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)和瞬态提取变换(transient extraction transform,TET)的单端故障定位方法。首先,利用麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)优化VMD参数,提取含有故障特征的高频模态分量。然后,对该模态分量进行瞬态提取变换,通过去除短时傅里叶变换中模糊的时频能量,保留与信号瞬态特征密切相关的时频信息,得到故障行波时频域全波形。最后,在故障行波全波形中提取主频分量并标定初始波头与第二反射波头,通过计算主频分量下的波速度,结合行波定位方法实现单端故障测距。在PSCAD/EMTDC中搭建四端柔性直流电网的仿真结果表明,所提算法对过渡电阻和噪声具有较强的耐受性,即使在较低采样率下也能实现准确的故障定位。

基于参数修正的交叉互联电缆单相故障测距方法

由于实际线路参数易受环境影响,基于暂态信息进行参数辨识的故障测距方法的计算结果可能无法代表真实线路参数,因此提出了基于参数修正的电缆故障测距方法。以交叉互联电缆为例,根据线芯与护层间电气耦合关系,建立了基于双π参数模型的电缆单相接地故障测距方程。基于模拟退火算法,利用电缆正常运行状态下的电气信息修正电缆线路参数。应用布谷鸟算法求解所建立的故障测距方程得到故障位置。基于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了电缆故障模型,分析了故障距离、过渡电阻、线路参数变化因素对所提方法的影响。仿真分析结果表明,所提方法在不同因素的影响下,均具有较高的准确度,对交叉互联电缆进行故障测距有一定的参考意义。

基于复频率信号注入的直流接地极线路故障测距方法

在直流输电系统接地极线路配备阻抗监视系统的背景下,可利用高频测量阻抗特性实现故障距离的精确计算。然而,分析发现直流系统接地极线路在不同故障条件下可能产生相同的高频测量阻抗,这意味着测量阻抗与故障距离间不是一一映射关系,由单一测量阻抗难以得到准确的故障距离。文中分析了高频测量阻抗的重合特性随注入信号变化的特征,提出了基于复频率信号注入的故障测距方法,并给出了复频率的选定策略。该方法改进了基于高频测量阻抗幅相特性的接地极线路故障测距方法,实现了故障位置的准确计算。最后,通过仿真算例充分验证了所提测距方法的可行性和精确性。

全并联AT牵引供电系统雷击故障测距多路径行波算法研究

针对AT变压器和并联结构导致行波传播路径复杂,行波波头性质难以有效识别和行波色散现象,线路频变参数特性导致波速不稳定的问题,提出一种基于多路径行波测距方法。基于上下行电流行波传播的差异性,利用电流相似度识别故障区段。探讨全并联AT牵引网结构对行波传播特性的影响,并对电流、电压行波传播路径进行标定。基于多路径电流、电压行波极性分析,筛选出用于故障测距的多路径行波,以推导出消去波速的测距方程。仿真表明:所提测距方法可以有效识别波头性质,且计算故障距离基本与波速无关,不受牵引网区段长度、结构影响。

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。

考虑配电线路参数误差的相间故障测距方法

针对配电线路参数误差对相间故障测距结果的影响,提出了一种基于随机森林算法的相间故障测距方法。首先,选取并介绍了4种典型的双端测距基础算法,通过分析建立了参数误差、测量误差与测距结果的关联关系,结果发现该关联关系具有非线性且难于显性解析表达的特点。然后,通过建立随机森林模型,构建了以基础算法测距结果为输入,以精确故障位置为输出的非线性模型,表征参数误差、测量误差与测距结果的非线性关系,实现相间故障测距。最后,数字仿真验证了所建模型测距精度高,不受线路参数误差、故障位置、故障起始角等因素的影响,且适用于含高渗透分布式电源的配电网,具有泛化能力和实用价值。

不依赖GNSS的输电线路双端行波故障测距

双端行波故障测距技术是实现输电线路快速故障恢复的有效手段。传统双端行波测距方法依赖全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)同步线路两侧采样数据,存在信号误差、丢失等风险。基于行波的传播时延和时移不变性,该文提出一种不依赖GNSS的双端行波故障测距方案。理论层面,定量分析时间同步误差及其对故障前工频方向行波相角关系的影响,推导证明通过本地计算方向行波相量进行双端故障测距的可行性。算法层面,首先,通过小波变换检测故障初始行波到达时间;其次,通过对故障前工频方向行波的傅里叶变换求解附加相角差,进而完成双端测距。仿真结果表明,在考虑电压互感器传变特性的条件下,所提方案在不同故障情况、采样频率和噪声干扰等影响下均保持了良好的测距性能。由于无须增设GNSS、硬件时间戳等辅助硬件设备,所提方案便于现存设备的技术更新与工程应用。

基于行波原理的高压电缆故障在线测距技术

针对高压交叉互联电缆存在故障波形复杂,离线测距困难以及潜伏性故障难以可靠探测等问题,提出了一种基于双端行波原理的高压电缆故障在线测距技术。首先通过研究三相交叉互联电缆各模量的故障行波过程,给出了不同接线形式下电缆端部故障初始电压电流浪涌计算方法与测距信号的选择方案,然后分析了行波测距信号对传感器带宽的要求,提出了基于线性电流耦合器和电场传感器的行波测量方式。针对现有方法难以可靠检测的潜伏性故障,通过计算半周期内电流突变量真有效值进行检测并利用行波测距定位故障点。在实际系统的试验以及现场在运的测距系统检测结果表明,该方法测距误差小于3.2米,结果稳定,有较高的工程应用价值。

基于行波的电力电缆故障测距主要问题研究

传统的架空输电线路已无法满足城市生活学习的要求,交联聚乙烯电缆由于具有占地面积小、负载大等优点,越来越受到城市输电的青睐。随着越来越多的架空输电线路被交联聚乙烯电缆线路所替代,电力电缆故障测距也成为了输电线路安全生产的重要影响因素。本文从行波法故障测距的角度出发,阐述了现阶段行波法故障测距应用于输电电缆时的主要问题,并对相应的问题做出了总结性归纳,指出了未来行波法故障测距应用于电力电缆时的主要研究方向,为输电电缆行波测距提供了研究方向的参考。

基于最小二乘法的变电站故障录波测距系统设计

当前,变电站故障区域受录波器性能的影响,阻抗值获取难度较大,导致故障区域测距效率较低。为提高变电站故障区域的测距效率、确保变电站的供电稳定,设计了基于最小二乘法的变电站故障录波测距系统。在系统硬件部分,采用分布式的电力故障录波器装置,收集变电站电力数据,利用以太网后台机完成数据传输。在系统软件部分,凭借最小二乘法计算模拟量通道的变比参数,校正电力录波装置通道间的相位误差,以提高录波器模拟量的测量精度。通过故障相电流差与相电压差获得阻抗值结果,计算出变电站故障录波的准确距离。试验结果表明:所设计系统的步角误差与测距误差均较小,故障录波测距误差降到了1%以内。该系统可以有效完成变电站故障点的精准定位,具有较高的参考价值。

基于精细积分法的输电线路故障测距研究

为了研究精细积分法在电力线路故障测距中的应用效果,本文先介绍了该方法的基本原理,建立了用于描述传输线路数学模型的电报方程,再将二者相结合,形成基于精细积分法的电报方程,用于测量线路故障。在效果检测环节,利用MATLAB分别建立单相线路和三相线路的故障模型,将龙格库塔法作为对照组,运用2种测距方法进行仿真试验。结果显示,基于精细积分法的故障测距方法在精确性和工作效率方面均优于龙格库塔法,证明其在输电线路故障测距中具有较好的实用价值。