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。     

基于故障高频电压稀疏量测的直流配电网双极短路故障定位

直流配电网分支密集,支持数据高速通信的测点相对较少,同时故障特性受配电网中电力电子设备控制策略的影响较大,导致传统配电网的故障定位方法难以适用于直流配电网。基于此,文中提出一种适用于直流配电网的双极短路故障定位新算法。基于暂态高频电流回路构建了不受控制策略影响的模块化多电平换流器和DC/DC换流器高频阻抗等值模型,然后,利用小波变换提取稀疏测点处的暂态高频电压形成节点高频电压方程。最后,将节点高频电压方程与基于贝叶斯算法的压缩感知理论相结合,求解节点高频电流稀疏向量,实现基于稀疏量测的准确故障定位。所提算法对测点数量要求低,同时不受换流器控制策略的影响,无需数据严格同步测量,理论上不受过渡电阻和负荷变化的影响。在PSCAD中搭建32节点直流配电网的仿真模型,测试数据验证了所提算法的定位效果。     

基于压缩感知技术的大型光伏电站汇集系统故障定位研究

大型光伏电站汇集系统内线路分支密集,架空线与电缆共存,故障跳闸后巡线困难。而分布式与集中式并网光伏发电系统在拓扑和控制上有显著区别,造成相同电压等级的配电网故障定位方法在光伏电站内难以适用。为此,该文提出了一种符合站内实际运行控制的汇集系统故障定位方法。首先,结合现场逆变器控制,对站内故障电流特征进行分析。然后,利用光伏发电单元在不对称电压条件下不输出负序电流的特点,将故障后稀疏测点对应的节点负序电压方程和压缩感知理论相结合,利用贝叶斯压缩感知重构算法求解节点负序注入电流向量来进行故障定位。所提算法对测量数据无同步要求,所需数据较短。基于68节点系统的仿真数据表明,所提方法能够有效定位故障节点,且不受故障类型、过渡电阻等因素影响,抗噪能力强。     

基于贝叶斯压缩感知理论的配网故障定位研究

配电网结构复杂、分支众多、架空线与电缆共存,故障后巡线困难。目前已有很多方法很够实现故障区域定位,但该类方法得到的最小故障区域只能确定在两个测点之间,测点较少时,定位的区域大,仍需较长时间来排查故障。为此,该文提出一种利用稀疏测点来进行故障定位的方法。首先,证明了可将故障点的负序注入电流等效为故障区域两端节点的虚拟负序注入电流。然后,利用支路追加法推导了节点阻抗矩阵所含特性,以此说明负序电压方程元素取幅值的可行性,以及测点分布需要满足的条件。之后利用贝叶斯压缩感知理论求解节点负序电压方程,利用重构负序电流向量来进行故障定位。所提算法对测量数据无严格同步要求,所需采样频率不高,仿真中为4kHz,所需数据时间窗长较短。基于69节点多电源配电系统的仿真数据表明,所提方法仅利用9个测点的电压信息,可以有效定位故障线路,且不受故障类型、过渡电阻、线路参数少量误差等因素影响,抗噪声能力强。     

基于高频暂态稀疏测量的复杂直流配电网故障定位

为了解决直流配电网中高速通信测量点不足、故障特征复杂等导致的故障定位精度差的问题,提出了一种适用于复杂直流配电网的新型直流极间短路故障定位算法。首先,根据高频瞬态电流环路,构建含有电平转换器和DC/DC转换器的高频阻抗等效模型为故障过程提供稳定的阻抗值。其次,利用BCS理论推导与稀疏测量点相对应的节点高频暂态电压方程。最后,结合节点高频瞬态电压方程和贝叶斯压缩感知理论,求解节点高频瞬态电流稀疏矢量实现故障定位。实验结果表明:所提算法对测量点的数量要求较低,不需要严格同步地测量数据,且不受转换器的控制策略和过渡电阻影响,具有较高的故障定位准确性。     

一种适于多分支输电线路的故障定位新方法

提出一种适于多分支输电线路的故障定位新算法,该方法首先定义了一种节点电流不平衡量,经证明发现该不平衡量仅出现在故障支路所在的节点;利用该指标仅在故障所在支路的节点阻抗矩阵出现非零元素的特性,提出一种基于节点电压假设的故障辨识方法来实现故障支路的准确判断、故障位置的精确定位,并最终将复杂的故障定位算法转化为一元二次方程的求解。大量的仿真实验表明上述方法能有效地解决多分支输电线路的故障定位问题,工程应用适用性强、计算速度快且精确度高。     

基于稀疏电压幅值量测的配电网故障测距

目前的配网故障测距算法大多依靠短路迭代计算或模拟大量故障选取最匹配的故障点来实现测距功能,该类方法计算繁琐,且容易得到伪故障点,为此提出了一种基于稀疏电压幅值量测的配网故障测距方法:将故障点的正序注入电流等效为故障区域两端节点的虚拟注入电流;利用支路追加法推导了节点阻抗矩阵所含特性,证明了将节点电压方程元素取幅值的可行性,以及测点分布需要满足的条件;利用压缩感知理论求解欠定的节点电压方程,定位故障区域;求取故障区域两端节点电压和等效阻抗,实现故障测距。文中方法对测量数据无严格同步要求,所需采样频率为4 k Hz,所需故障后数据时间窗长较短(故障后25 ms)。基于33节点的多电源配电系统的仿真数据表明,文中方法仅需7个测点,即可有效定位故障区域并实现故障测距,且受故障类型、过渡电阻、负荷变化影响较小,具有一定的抗噪声能力。     

基于电压偏差向量2-范数的主动配电网故障定位新方法

随着分布式电源在配电网中渗透率的提高,现有的一些故障定位算法可能失效,对此,提出了一种基于最小电压偏差向量2-范数的故障定位算法。首先,根据配电网各节点注入的等效故障电流计算各电源处电压变化值,并比较各电源处电压变化测量值与电压变化计算值之差,搜索差值向量最小2-范数对应的故障电流注入节点从而确定故障区段的第一个节点,其次,通过该节点两侧电压差值变化确定故障区段的另一节点,实现故障区段定位。最后,利用IEEE 34节点三相不平衡系统进行了故障定位分析,结果表明算法物理意义明确、计算过程简单且具有良好的故障定位准确度。     

基于迭代软阈值压缩感知理论的直流输电双极短路故障测距方法

现阶段直流输电线路的故障测距方法主要为行波法,此方法存在波头捕获困难,波速难以确定等问题。因此提出基于迭代软阈值压缩感知理论的直流输电双极短路故障测距方法:在输电线路中根据预设定位精度定义“虚拟节点”, 根据两个“虚拟节点”之间的等效阻抗和两端的模块化多电平换流器（modular multilevel converter, MMC）列出输电线路的节点导纳矩阵,结合输电线路上测点测得的故障电压高频分量值,列写节点电压欠定方程;将故障点的对地注入电流等效为离故障点最近的一或两个“虚拟节点”的注入电流;通过压缩感知算法求解出电流稀疏向量,其中全局最优或局部最优的点即可认定为故障点。仿真结果表明,提出的方法能够准确定位故障点,结果稳定。     

同塔双回线电弧故障单端测距算法

高压输电线路的短路故障多伴随有电弧,针对目前众多故障定位算法中没有考虑过渡电阻的非线性特性的现状,提出了一种使用单端电气量进行故障测距的算法,该算法首先将耦合双回线解耦为同向量和反向量,根据反向量序网两端电压为零的特点,仅利用单侧电流推导故障点处的电压和电流,然后根据电弧故障电压、电流的转移特性构造测距方程,并利用最小二乘方法求解,实现故障测距。该算法使用了最小二乘方法得到故障距离,不需要输入对端系统等值阻抗,从理论上保证了该算法具有较高的测距精度。该算法理论分析简单,电磁暂态程序ATP仿真结果表明该测距算法有效、精度高。     

Ground-fault Location Algorithm for Ungrounded Radial Distribution Systems

This paper proposes a single phase-to-ground fault location algorithm for ungrounded radial distribution systems. The algorithm uses the voltage equation from the relay location to the fault location, which contains three unknown variables: zero-sequence fault current, fault resistance, and fault distance. The zero-sequence fault current can be determined using the zero-sequence relay current. Inserting the zero-sequence fault current into the voltage equation results in an equation that contains only the fault resistance and fault distance. The fault resistance is removed by extracting the components orthogonal to the zero-sequence fault current from the equation and finally the fault distance is estimated. Simulation results indicate that the algorithm performs well regardless of fault resistance and fault distance.     

基于分布参数模型的高压输电线路故障测距算法

输电线路故障定位一直是电力系统亟待解决的难题,快速准确的故障定位对电力系统有极为重要的意义,由于传统的单端法故障测距易受过渡电阻和对端肋增电流的影响,基于集中参数电路模型的故障测距算法又不适用于长线路测距,中提出一种只使用输电线路参数和２端电气量的基于分布参数电路模型的输电线路故障这位方法。并利用相模变化来减少实际线路的不换位和线路参数不平衡的影响,最后在模域求解故障距离。ＥＭＴＰ仿真结果表明,     

基于正序电流故障分量的输电线路故障检测

高压输电系统中传统后备保护定值整定困难,灵敏度易受到高阻接地、潮流转移等影响。文中提出了一种基于正序电流故障分量的输电线路故障检测算法。采用线路两端正序电流故障分量的矢量和幅值与矢量差幅值的比值作为线路的故障判断量,给出严格的公式推导,建立了故障检测的判据。理论分析了线路的故障判断量的分布特性,与本线路阻抗、两端背侧的系统等效阻抗、故障点位置的关系,证明了其与过渡电阻无关。在系统发生振荡时,将求解的故障定位值作为辅助判据。IEEE 39节点系统仿真实验表明,各类故障发生时所提算法均能够正确检测故障线路且不受故障位置、过渡电阻等影响,在非全相运行、负荷潮流转移时也能检测出故障线路,对两端数据的同步性要求不高。     

利用两端非同步电流的同杆双回线故障定位研究

提出一种利用双端非同步电流实现同杆双回线故障定位的时域方法.根据双回线环流网两端电压为零的特点,用电流量计算环流网的沿线电压分布;在设定的双端数据不同步时间范围内,通过数据移动进行数据同步匹配搜索;根据数据同步时由两端电流计算得到的沿线电压分布在故障点处差值最小的原理,构造测距算法实现测距.采用分布参数线路模型,该算法可适用于高压长距离输电线.ATP仿真表明该测距算法精度高,不受故障类型和过渡电阻影响.     

带串联电容补偿装置的高压输电线路双端故障测距新算法

快速准确地得到输电线路故障距离对电力系统运行有着重要的意义。对于带串联电容补偿装置的输电线路(串补线路)，由于串联电容的存在以及串联电容并联保护元件MOVs的非线性，现有的故障测距算法并不能直接应用到串补线路的故障测距中。因此，提出了一种采用双端电气量的串补线路故障测距新算法，该算法对MOVs采用指数模型模拟，MOVs上的电压降通过拟牛顿法求解，线路采用分布参数模型。EMTP仿真结果表明该算法具有很好的准确性和鲁棒性，且不受过渡电阻、故障类型、故障位置故障发生角等的影响，其算例的测距精度均在0．5％以内。     

基于在线计算线路分布参数的故障定位方法

为了提高测距精度,提出了一种不需要双端电压电流同步测量的分布参数模型故障测距算法。该算法根据故障后沿线电压的分布规律,在不要求双端数据同步时,利用线路两端故障前电压和电流相量在线计算线路参数;使用一维搜索方法算出故障点的位置,其具体测距算法是采用前置带通滤波器与全波傅氏算法相结合的滤波算法以提取相当精确的基频分量。仿真计算表明,该算法估算线路参数和故障距离较准确,无需解长线方程,且不受故障类型、线路参数变化和系统运行方式、过渡电阻等因素影响。     

Time domain solution of fault distance estimation and arcing faultsdetection on overhead lines

In this paper a new numerical algorithm for arcing faults detection and fault distance estimation is presented. The solution is given in the time domain. It is based on the line terminal voltages and currents processing. A simple new mathematical model of arc voltage is introduced in the estimation. Thereby, the more accurate approach to fault location is derived, particularly for the close-in faults. The new algorithm can be utilized for blocking the automatic reclosing. The unknown model parameters, including the line resistance and inductance, fault resistance and arc voltage amplitude, are estimated by using the least error squares method. The new algorithm is successfully tested through computer simulation and laboratory tests