基于高压输电线路双端故障测距的优化算法及评估
基于PMU的双端同步故障测距算法的研究
Ｏ 引 言
高压 输 电 线路是 电力 系统 的 重要 组成 部 分 ． 随
着 电力 系统 规模 的 日益 扩大 ，输 电线 路是 否正 常运 行对 电力系 统的安 全稳定 具有 十分重要 的作 用 。高
法。 当输 电线 路发 生故 障时 ， 故障 点会产 生沿输 电 在 线 路传播 的行 波 ． 波的传播 速度 接近 于光速 ， 行 根据 行波 传输 理论 ．通过测 量 由于故 障扰动 而产生 的行 波在 故障线 路上 的传播 时 间 ，实现输 电线 路故 障定 位 ， 定位 的准确 性在理 论上不 受线 路类 型 、 障电 其 故 阻及两 侧系统 的影 响 ，但 在实 际 中则受 到许 多工 程 因素 的制约 。故障分 析法是 利用 故障 时记 录下来 的 工频 电压 、 电流 量 的一 种故 障定位 方法 。 系统运行 在
ｐ ｒ ｍｅｅ ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｃ ｒｅ ｔ ａ ｄ ｖ ｌ ｇ ｈ ｓ ｒ ｂ ｆｒ ａ ｌ ｏ ｃ ｒ ｄ ａ ａ ｔｒ ａ ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｕ ｒ ｎ ｎ ｏｔ ｅ ｐ ａ ｏ ｅ ｏｅ ｆｕ ｔ ｃ ｕ ｒ ．Ａｌ ，ｂ ａ ｅ ｓ ｏ ｙ ＰＭＵ ｏ ｆ ｕ ａ ｉｎ ｓ ｈ ｍｅ Ｔ ｃ ｎ ｇ ｒ ｔ ｃ ｅ ，Ａ Ｐ ｉ ｏ ｓｍｕ ａ ｉｎ ｒ ｋ ｎ ｉ ｎ ｉ ｗ － ｅｍｉ ａ ＭＵ ａ ｄ ｓｎ ｌ ＭＵ。 ｈ ｅ ｕ ｔｓ ｏ ｈ ｔ ｈ ｇ ｒ ｈ ｉ ｆ ｃｉ ｅａ ｄ ｉ ｌｔ ｓ ａｅ ｔ ｅ ｎ ｌ ｅ ｗ ｔ ｔ ｏ ｔｒ ｎ ｌＰ ｏ ａ ｉ ｈ ｎ ｉ ｇｅ Ｐ Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗｓｔ ａ ｅ ａ ｏ ｉ ｍ ｓｅ ｆ ｔ ｎ ｔ ｌ ｔ ｅ ｖ
中 图分 类号 ： Ｍ７ ６１ Ｔ ２． 文 献 标识 码 ： Ａ
高压输电线路双端量时域故障测距新算法
高压输电线路双端量时域故障测距新算法
徐也童;齐军
【期刊名称】《内蒙古电力技术》
【年(卷),期】2010(28)1
【摘要】快速准确的故障定位对电力系统的安全、经济、稳定运行具有重要的作用.文章提出1种新的双端量时域快速故障测距算法,该算法以高压输电线路π模型和存在于各种故障类型的一模网为基础.采用故障后20 ms的同步数据进行故障测距.该算法不需要识别故障类型,不需要故障选相.考虑了数据通道传输问题;测距方程形式简洁,计算简便,不存在伪根识别问题:测距结果不受过渡电阻、系统运行方式、故障位置和故障起始时刻的影响.EMTP仿真表明,该算法具有良好的精度和鲁棒性,能够与差动保护配合实现在线测距.
【总页数】4页(P15-18)
【作者】徐也童;齐军
【作者单位】华北电力大学,河北,保定,071003;内蒙古电力科学研究院,内蒙古,呼和浩特,010020;华北电力大学,河北,保定,071003
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于纵向阻抗的双端量故障测距新算法 [J], 夏经德;张向聪;黄新波;康小宁;邵文权;刘毅力
2.高压输电线路双端故障测距新算法 [J], 丁士长;宋国兵;刘林林;许庆强
3.利用正序故障分量的双端量精确故障测距算法 [J], 安艳秋;高厚磊
4.一种实用的高压输电线路双端电气量故障测距新算法 [J], 蔡华嵘;范春菊;郁惟镛;高翔;聂宇本
5.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 [J], 陈铮;董新洲;罗承沐
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高压输电线路故障测距分析
高压输电线路故障测距分析摘要：该文章以当前基于同步相量测量技术的故障测距算法研究情况进行了对比和总结，且对其定位效果做了相应点评。
关键词：输电线路；故障测距；同步相量；故障定位1.在线参数预估输电线路的参数包括特性电阻抗、传播系数、线路总长等都能以已知参量进行计算。
上述参数的真实程度与故障测距的精准度直接相关。
大多数情况下，已知参量在线路建设初期就已经被确定，然而后期因为天气状况、环境改变或地理因素导致实际状况与已知参量有或多或少的差异。
所以，若能适时的测定或计算出线路运行中出现情况的参数，具有相当重要的作用。
依据WAMS供应的线路两侧电压电流作用和线路参数之间的相互关系就可以便捷的计算输电线路的众多参数。
2.两侧同时测距原理两侧同时测距必须满足线路两侧数据采集同时出现，并将获得的电压和直流电进行统一的时间划定以作为根据进行参考。
依据采用的数据显示，可将两侧故障测距算法大致分为三种情况：一是两侧电流电压直接法，二是一侧电压电流对侧电流法，三是两侧电压控制法。
2.1两侧电流电压直接法面对当前两侧同时电压、电流测距计算法，作者大致总结了如故障方程解析法、搜索代换法、时区基础法等几种常见方法。
(1)故障方程解析法此方法主要是依靠线路两侧采集的电压和电流数据对波进行换算，将其分解为多种谐波，并分别得到频率分布;然后再依据分解原理和分解状况建立线路正逆顺序制作参数分布，并根据线路故障特点认真填写故障测距方程公式，通过求解准确计算出故障所在。
这种测距方式可以根据线路变化而进行相应的电流电压数据滤波调整，通过分解得到的各种波形确定测距算法的适应程度和适合的计算方式，以便不受故障处的过度影响，而导致电阻率过大，完成不同程度的二次故障。
为避免此类情况就必须具备足够的测距精度。
因故障发生后的一段时间内，系统内部电流电压频率分布均处于混乱状态，所以对系统设备的滤波接收处理能力有很好要求。
(2)搜索代换法此类方法操作相对简单些，只需要采集线路两侧电流电压的频率分布程度和相关位置就可以进行统计计算，此外，通过故障线路两侧距离故障位置处的电压分布以下降趋势为突出特征而采用线路数据参数方程式进行故障线路的搜索，从而确定由于电压下降而导致的故障线路的具体位置。
基于双端数据和算法融合的输电线路故障测距新方法
基于双端数据和算法融合的输电线路故障测距新方法罗毅;田吉华【摘要】针对输电线路故障测距中工频法和行波法在不同情况下的缺点，本文提出了一种基于双端数据和算法融合的输电线路故障测距的新方法。
首先根据故障发生的位置将输电线路划分为5个区间，利用双端数据结合双端不同步工频法进行初步测距，确定故障发生的区段，为行波法识别行波波头提供可靠性保证；然后根据工频法确定的故障区段采用不同的测距策略，利用波头到达时间与波速、线路长度之间的关系建立方程组消除波速不准的影响，同时引入比率变量表示测距结果以降低因线路长度变化造成的影响，进而提高了测距的准确性和可靠性。
仿真实验表明了算法的有效性。
%Considering the disadvantages of frequency method and traveling wave method,this paper presents a new transmission line fault location method based on double-ended data and algorithm-fusion. Firstly,the transmission line is divided into five intervals by the location of the fault,then frequency method can determine the fault zones using unsyn⁃chronized data at the two ends of line,which will guarantee the reliability for identifying the wave front of traveling wave. Secondly,a different location strategy will be applied according to the fault section,which can use the relationship among the arrival time of wave front,wave velocity and line length to establish an equation to eliminate the influence of wave speed. Moreover,the location result is replaced by ratio variable to reduce the influence of length change,which improves the accuracy and reliability. The simulation result indicates the effectiveness of the proposed method.【期刊名称】《电力系统及其自动化学报》【年(卷),期】2016(028)012【总页数】6页(P1-6)【关键词】输电线路;故障测距;双端数据;算法融合;工频法;行波法【作者】罗毅;田吉华【作者单位】华北电力大学控制与计算机工程学院，北京 102206;华北电力大学控制与计算机工程学院，北京 102206【正文语种】中文【中图分类】TM77输电线路是电力系统中发生故障频率最高的地方。
高压输电线路双端故障测距新算法
路 故 障测 距 实用算 法 它采 用线路 的分布 参数模 型， 根 据 线 路 发 生 故 障 时故 障分 量 电压 沿 线 的 分 布规 律 ，采用 简单 搜 索迭代 的方 法便捷 地 计算 出故 障点
法 得 到更 加广 泛 应 用 。文 献 ［］ 出 了基 于 集 中参 ５提
数 电路 的 双 端 非 同 步数 据 的 测距 方 法 ，分 析 了两 侧 测 量信 息 “ 同步 ” 的算 法 。实 际高 压 输 电线路 特
随着 电 网 自动 化 水 平 日益 提 高 ， 波 通 信 、 微 光 纤 通 信 在 电力 系统 中的 普 遍应 用 ．基 于 通 道 的 双 端 测 距算 法正 越 来 越 得 到 人们 的关 注 【 根据 对 引
两 侧 数据 同 步要 求 的不 同 ．双端 测 距 又 分 为 同 步
渡 电 阻和对 端 系统 阻抗 变化 对 测距 精度 的影 响 ． 而 双端 测距 则可 以克服单 端测距 的这 些缺点
搜 索迭 代 的方 法 ．该 方法 避 免 了求 解 复 杂 的长 线
路 方 程 ． 现 简 单 但 文 中并 未 给 出迭代 收 敛 性 的 实 证 明 以及 步 长 的 修 正 原 则 。 文 献 【０ 对 文 献 ［］ １］ ９ 中
收敛 性 给 出 了定 性 分 析 ．得 出 的结 论 是 迭 代 过程
高压输电线路的故障测距方法
高压输电线路的故障测距方法摘要：随着我国的基础建设的不断完善，我国的高压输电网设施也有很多的建设，但是在高速发展的同时高压输电网也出现了一系列的故障。
结合实际情况，针对高压输电线路故障原因、方法以及差别进行了分析，可为以后的高压输电线路故障测距提供一些参考意见。
关键词：高压架空;输电线路;故障测距引言随着我国的经济实力的提高，基础建设也越来越多，其中电力能源的运输方法主要采用的是架空线路，因此，架空线路的故障也就随之增多，影响电力系统的运转。
并且，架空输电线路分布的地域广且地形复杂，所以极易出现故障，一旦出现了故障，若是采用逐条排查，不仅工作量大、耗时长、效率也低，若是故障不及时排除，容易引起一系列的反应。
所以，采用有效的线路故障排除方法十分有必要，能有效的保障电力系统正常的运转。
1.高压输电线路的故障分析法故障分析法如今已经得到了较为广泛的应用，具体来讲，如果系统运行方式和线路参数已经被掌握，那么我们可以将测量装置得到的电压电流给应用过来作为函数，之后加上故障录波记录的故障数据，就可以有效地构建电压电流回路方程，这样故障距离就可以计算出来。
1.1利用单端数据的故障分析法阻抗法、电压法以及解方程法等都是借助于单端数据的故障分析法，阻抗法指的是有故障出现时，对线路一端的电压电流进行计算，然后将故障回路的阻抗给求出来，因为有正比关系存在于测量点和故障点之间，那么故障距离就可以被求出来。
电压法指的是如果输电线路的某一部位出现了故障，将故障点处电压的最小值给充分利用起来，来科学计算故障相电压的沿线分布情况，在找出来故障相电压的最低点之后，就可以实现故障测距的目标。
通过对比我们可以发现，前者计算方式太过复杂。
1.2利用双端数据的故障分析法借助于双端数据的故障分析法，包括多种类型，如借助于两端电流一端电压的方法、解微分方程的方法等。
1.3影响故障分析法测距精度的因素（1）线路参数的测量，要对多种条件进行假设，方可以计算输电线路参数，但是无法符合现场实际情况，很多因素都会影响到高压输电线路的参数，如沿线地质、气候、大地电阻率的分布等，并且季节的改变，也会影响到线路长度，容易有测距误差产生。
基于ACO-ENN算法的高压直流输电线路故障测距技术
Telecom Power Technology设计应用技术 2023年5月25日第40卷第10期· 15 ·Telecom Power TechnologyMay 25, 2023, Vol.40 No.10李 迎：基于ACO-ENN 算法的 高压直流输电线路故障测距技术式中：Z s 为系统输电侧的阻抗；Z F 为故障位置阻抗；Z c 为线路传输阻抗。
求解式（1），得出M F k(2π),2πa a k d f k ++=（4）式中：a M 、a F 表示a 1与a 2所对应的反射角。
分析故障行波频谱发现，频谱内首个峰值对应幅值达到最大，与该频率相对应的是主频，本文提取主频对故障测距算法展开研究。
1.2 可行性分析在高压直流输电系统内部，母线出现比较少，极易提取故障行波暂态信号[3]。
因此，自暂态信号内进行固有频率的提取，计算固有频率和故障距离的函数关系，以计算故障距离。
图1为暂态行波频谱。
图1 暂态行波波形、频谱分析图1可知，故障行波传播输电线路时，其幅值会呈衰减态势，且波头畸变严重，自时域内很难将行波波头提取出来[4]。
本文自频域角度展开测距，有效避免了由于识别反射波头产生的误差。
即使图1内故障行波波头畸变与衰减状态下，也可将精准固有频率提取出来，因此该测距方法具有较高稳定性与可靠度。
2 ENN 分析2.1 神经网络ENN 在反馈网络中具有代表性，最初的ENN 主要功能在于处理语音，且ENN 和普通网络存在差异性，不仅具备隐含层、输入层以及输出层，而且增加了特殊联系单元，特殊联系单元能够用于存储隐含层的历史输出数据，因此将该单元叫作结构层，ENN 具备动态记忆功能[5]。
图2为ENN 的结构。
图2 ENN 的结构分析图2可知，网络结构主要包含结构层、输入层、隐含层以及输出层，其中结构层可存储隐含层的历史输出值，能够自隐含层对反馈信号进行接收，在延迟存储后输入隐含层，由此不仅能够提升网络的动态信息处理能力，而且能够增强其对历史数据的敏感性。
基于双端测距的高压输电线路故障定位
基于双端测距的高压输电线路故障定位摘要：为了降低电能在输送过程中的损耗，我国大力发展高压、特高压输电，成为现代输电的主流。
由于距离上跨度大，常常进行远距离输电，输电线路安全稳定运行是决定高压输电成功的关键。
高压输电线路常处在野外，容易受到恶劣天气以及周围环境的影响，从而产生故障，对于一般的故障，可以通过自动重合闸装置等设备进行故障的切除，保障输电线路的正常运行，在一定程度上提高了线路的稳定性。
对于一些永久性故障，比如线路断路，采用保护装置就不能立刻对线路起到保护的作用，对电能的运输造成极大的危害。
针对这种永久性故障，就需要检修人员的参与，进行人工处理。
关键词：双端测距；高压；输电线路；故障定位在检修过程中，如果能准确判断出故障发生的位置，就能够及时派出人员进行处理，在短时间内使得输电线路恢复到正常的运行状态，并且也能够减小故障对电网的冲击影响，降低故障带来的经济损失，所以，能够加快检修的速度，就能够提高输电线路的经济运行。
现在对输电线路中故障定位的方法有很多，常用的有双端同步测距法、行波法、故障分析法、数字滤波算法、智能化测距法。
这些方法的出现，提高了故障检修的效率，具有很重要的经济价值。
通过将差分算法运用到测距方法中，提出一种新的行波奇异点检测方法，通过仿真模型验证了该方法的有效性；将变分模态分解与Teager能量算子相结合，解决了在测距过程中容易受行波波速、线路长度等因素影响的问题；以500Kv输电线路为模型，并考虑了线路中并联电抗器，验算了均匀传输线方程的效果；利用仿生算法的寻优特性，改善测距算法误差高的缺点，通过仿真验证模型的有效性。
本文采用双端法来对高压直流输电线路中的故障进行定位，避免了单端法中行波折反射现象的影响，采用Matlab软件搭建双端输电线路仿真模型，模拟在不同故障下，对故障定位的精准程度，具有良好的准确性。
2 基本原理当故障发生时，线路中会出现暂态行波，可以通过GPS等方法来获取具有故障距离和故障类型信息的信号，这些信号的获取是准确定位故障发生点的关键因素。
基于双端电压故障分量的输电线路故障测距实用算法研究
目前 ， 国正 处 于 建 设 坚 强 智 能 电 网 的关 键 时 我 期， 电网正 向超 （ ） 特 高压 、 大容 量 、 系统 发 展 ， 供 大 对
短路 故 障时 ， 否 实 时在 线 地 进 行故 障测 距 、 速 准 能 快 确地 找 到短路 点 的位 置 对 运 行检 修 部 门来说 相 当重
第３ ３卷
第 ５期
三峡大学学报 （ 自然 科 学 版 ）
Ｊ ｏ ｉ ａ Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｉ ． Ｎａ ｕ ａ ｃｅ ｃ ｓ ｆ Ｃｈ ｎ ｒ ｅ Ｇｏ ｇ ｓ Ｕｎ ｖ （ ｔ ｒ ｌＳ ｉｎ ｅ ）
Ｖ ｏ１３３ Ｎ ｏ ． ．５
２１ ０ １年 １ Ｏ月
０Ｃ ． ０ １ ｔ２பைடு நூலகம்１
Ｏｎ ａ ｔｅ ｌＭ ｅ ｈｏ ｆ Ｆａ ｌ ｃ ｔｏ ｏ ａ ｍ ｉｓ ｏ ｎｅ ｅ Ｐｒ ｃ ｉ ａ ｔ ｄ ｏ ｕ ｔＬｏ ａ ｉ ｎ ｆ ｒ Ｔｒ ｎｓ ｓ ｉ ｎ Ｌｉ ｓ
Ｂａ ｅ ｎ Ｄｕ ｌｖ ｌａ ｅ Ｆａ ｌ ｍ ｐｏ ｅ ｔ ｓ ｄ ｏ ａ 。 ｏ ｔ ｇ ｕ ｔＣｏ ｎ ｎｓ
在 仅 给定 故 障前后 电压 相量 的基础 上 ， 用 叠 加 原理 和 对称 分 量 法 建 立 故 障 后 的 附加 网络 ， 导 运 推
出测 距公 式 ， 过 故 障分量 电压 ， 时地 求 出 系统 阻抗 ， 而提 高 测 距精 度 ． Ｐ Ａ Ｐ 与 Ｍａｌ 通 实 从 在 ＳＳ ｔｂ ａ 中进 行仿 真 实验 ， 别 得到 了在 不 同 的故障 类型 和过 渡 电阻 下 的测距 结 果 ， 分 通过 仿 真 结果 看 出， 测 距结果 几 乎不 受 以上 因素 的影 响 ， 能够 精 确 地 进 行 故 障 测 距 ， 并且 不 需解 长 线 方 程 ， 易于 实 现 ， 符
不受波速影响的输电线路双端行波故障测距算法
不受波速影响的输电线路双端行波故障测距算法随着电力系统的不断发展，高压输电线路已经成为电力系统的重要组成部分。
然而，由于环境和设备等因素的影响，输电线路会发生各种各样的故障，如短路、接地故障等。
及时准确地测距故障点对于保障电网的稳定运行至关重要。
传统的故障测距方法主要基于行波理论，即利用行波在输电线路上的传播速度来计算故障点的位置。
然而，由于环境和设备等因素的影响，行波的传播速度会受到很大的影响，从而导致测距的不准确性。
为了解决这一问题，学者们提出了一种不受波速影响的输电线路双端行波故障测距算法。
该算法基于双端行波法，即在故障发生时，同时向故障点的两端发送电压波和电流波，通过测量两端的电压波和电流波的相位差，计算出故障点的位置。
该算法不仅可以克服行波传播速度的不确定性，而且可以提高测距的精度。
具体来说，该算法分为两个步骤。
首先，通过双端测量法分别测量故障点两端的电压波和电流波，计算出它们之间的相位差。
然后，根据相位差和线路的特性参数，如线路长度、电容、电感等，利用数学模型计算出故障点的位置。
该算法的优点在于不需要事先知道行波传播速度，因此可以适用于各种环境和设备条件下的输电线路。
此外，该算法的计算精度高、测距范围广，可以用于各种类型的故障，如单相接地故障、两相接地故障等。
然而，该算法也存在一些局限性。
首先，该算法需要准确测量电压波和电流波的相位差，因此需要使用高精度的测量设备。
其次，该算法需要准确测量线路的特性参数，如线路长度、电容、电感等，因此需要事先获取这些参数的准确值。
总之，不受波速影响的输电线路双端行波故障测距算法是一种新兴的故障测距方法，可以克服传统行波法的不足之处，提高测距的精度和可靠性。
随着技术的不断发展，该算法有望在电力系统中得到广泛应用。
高压架空输电线路的故障测距方法
高压架空输电线路的故障测距方法【摘要】高压架空输电线路的故障测距方法是电力系统中非常重要的一项技术。
本文首先介绍了测距原理，包括信号传输和故障定位技术。
然后详细介绍了测距设备和数据处理方法，以及测距误差分析，这对于准确测量故障距离至关重要。
总结了高压架空输电线路的故障测距方法，探讨了未来的发展趋势和应用前景展望。
通过本文的学习，读者可以深入了解高压架空输电线路的故障测距方法，为电力系统的故障诊断和维护提供指导和参考。
【关键词】高压架空输电线路、故障测距方法、测距原理、故障定位技术、测距设备、数据处理方法、测距误差分析、总结、未来发展趋势、应用前景展望1. 引言1.1 高压架空输电线路的故障测距方法高压架空输电线路的故障测距方法是指在高压输电线路发生故障时，通过特定的测距原理和技术手段来快速准确地定位故障点，以便及时修复和恢复电力供应。
随着电力系统的发展和普及，高压架空输电线路已成为电力传输的主要途径，因此故障测距方法的研究和应用显得尤为重要。
传统的故障定位方法主要依靠人工巡线和单相测距，存在着定位不准确、效率低下等缺点。
而现代化的故障测距方法则借助先进的技术手段，如全数字式测距装置、GPS定位技术等，实现了快速、准确的故障定位。
在实际应用中，高压架空输电线路的故障测距方法还面临着数据处理复杂、测距误差分析等挑战。
需要不断完善测距设备、优化数据处理方法，提高故障定位的准确性和可靠性。
高压架空输电线路的故障测距方法是电力系统运行中至关重要的一环，其不断发展和完善将为电力供应的稳定和可靠提供有力保障。
未来随着技术的不断进步和应用场景的扩大，高压架空输电线路的故障测距方法将迎来更广阔的发展空间和应用前景。
2. 正文2.1 测距原理测距原理是指根据高压架空输电线路故障产生的电磁信号特征和传播规律，通过一定的技术手段和设备进行测量和分析，从而确定故障距离的方法。
在测距原理中，主要涉及到信号的采集、传输和处理过程。
高压架空输电线路的故障测距方法
高压架空输电线路的故障测距方法高压架空输电线路由于其远距离输电和环境复杂等特点，容易发生各种故障，如短路、接地、断线等。
及时解决故障是保障电网运行稳定的重要措施。
而故障测距方法则是解决高压架空输电线路故障的关键技术之一，本文将重点介绍该方法的几种原理及应用。
一、经典故障测距法经典故障测距法又称“时域反演法”，是一种基于反演原理的故障测距方法，与传统的电磁波测距不同。
该方法的基本原理是在分析故障发生的瞬间产生电压波形的特点基础上，借助于纵波和横波在故障点反向传播的特点实现故障距离的精确测定。
首先，根据故障区域的纵波和横波的传播速度计算故障距离，然后利用时域反演算法，通过所测量到的电压波形和电流波形的差异反演出故障距离。
具体流程如下：1．记录故障现象的瞬态波形，并提取幅值；2．将幅值通过恢复算法得到理论波形；3．比对理论波形和实际波形的形态差异，确定故障距离；4．通过不同测点的测量结果对故障距离做修正，得出最终的故障位置。
该方法计算精度高，可以反演多种故障类型，但是需要使用脉冲发生器和高速数字化存储和处理器等设备，在现场操作和实现的难度较大。
二、多元测量方法多元测量方法是一种通过多个物理量的测量计算故障位置的方法，如电流、电压、功率变化等。
这些物理量的变化在故障点处会产生特殊的响应，通过不同物理量响应的交叉比对，可以确定故障位置。
多元测量方法主要包括以下几种：1．电流反演法电流反演法是通过采集两端的电流信号，根据故障发生的瞬间对电流的突变进行反演故障距离的一种方法。
该方法测量简单，操作灵活，但仅适用于单相故障。
2．电压比对法电压比对法是采用不同位置处的电压信号比对故障瞬间发生时的电压响应差异，来确定故障位置的方法。
该方法与电流反演法相同，也仅适用于单相故障。
3．功率变化法功率变化法是测量事故前后线路功率的变化率，并根据功率变化率的计算公式反演故障位置的方法。
该方法可以应用于多种故障类型，但需要注意考虑环境因素的影响。
基于非同步双端量的高压架空输电线路故障测距
基于非同步双端量的高压架空输电线路故障测距李侠(佛山市三水恒通电力工程安装有限公司，广东佛山528000)H“一j j|?i?j j l+^44：?15j?。
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～i ：懒要】高压输电线是电力系统的命脉，当线路发生故障后，要求迅速找到故障点并加以修复，尽快恢复供电。
本文首先通过对目前各种?：故障测距方法的研究和分析，比较了各自的优钝最，提出了一种新型的基于非同步双端量的高压架空输电线路故障测距，完成了相应的故障? j7测距软件的开发，为了验证该算法的正确性和测试影响其精度的因索，本文进行了大量的仿真计算。
仿真结果表明算法是正确的，具有较高7 7的精度。
，』／i饫键词]高压输电线；故障测距；仿真。
j?1绪论高压输电线是电力系统的命脉，当线路发生故障后，要求迅速找至Ⅱ故障点并加以修复，尽快恢复供电，因此对故障测距进行研究有重大。
的社会和经济：效益。
各国学者在如伺提高故障测距的准确性上做了大量的工作，特别是70年代以后，随着计算机技术的发展，微型计算机在故障测距中被大量使用，基于微机或微处理器的故障测距方法大量地应用在故障测距之中。
这样就为准确的找到故障点提供了保障，也大大的提高了故障测距的精度，为保证电网安全、稳定和经济运行提供了保障。
本文以图1．1所示双电源单回线单相接地故障为例介绍架空输电线路的故障测距算法。
图1-1双电源单回线单相接地蜘章线路参数：，=O．0208披姆’公里，=O．9984毫亨，公里c=O．01291极法一公里p々=O．1148欧姆’公里厶t2．288缱亨，公里缸=O．00523微法，公里系统等效阻抗：忍。
高压架空输电线路的故障测距方法分析
高压架空输电线路的故障测距方法分析摘要：高压架空输电线路是电力传输的重要组成部分，随着电力网络的不断发展，对于线路的运行效率和安全性的要求也越来越高，因此线路故障的检修和维护显得尤为重要。
故障测距是线路故障检修的重要步骤之一，本文以高压架空输电线路的故障测距方法为研究主题，分析了基于工频量的故障测距方法、时域测距法等方法的原理和步骤，并探讨了这些方法在实际应用中存在的问题和未来发展方向。
关键词：高压架空输电线路；故障测距；方法分析引言随着电力系统的发展，高压架空输电线路已经成为电力传输的重要手段之一。
在线路运行过程中，经常会发生各种故障，例如短路、断线等，这些故障会导致线路的中断和电力系统的不稳定。
因此，故障的检修和维护对于保证线路的正常运行和电力系统的稳定性具有非常重要的作用。
故障测距方法是线路故障检修的重要步骤之一，目的是确定故障点的位置，以便将故障排除并修复线路。
一、基于工频量的故障测距方法基于工频量的故障测距方法是常用的一种故障测距方法，主要利用线路上的电压、电流等工频量，通过复杂的计算来确定故障发生的位置。
具体来说，该方法实现的基本步骤包括以下几点：1.测量电压、电流等工频量：在发生故障的线路上对电压、电流进行实时测量，获取相应数据。
2.建立模型：根据测量的电压、电流数据，建立表示线路状态的电路模型。
3.计算故障点阻抗：基于线路模型，计算故障点处的阻抗值。
4.计算距离：利用计算出的故障点阻抗，和电压和电流的测量值，通过复杂的计算可以推算出故障点的距离。
特别是该方法只涉及线路的基本参数量测，不需要对线路进行改造，且能够检测到复杂的故障类型，如多重故障等。
传统基于工频量的故障测距方法也存在着一些缺陷，例如由于各种因素（如 e 极性影响、地策略、远端干扰等）会影响阻抗测量的精度，可能会对测量结果造成干扰，使得测量结果不够准确；另外该方法只能探测低阻故障（如短路），高阻故障（如地闸）的探测则较困难。
高压输电线路的故障测距方法
高压输电线路的故障测距方法摘要：高压输电线路多数会通过空旷地区,其涉及面较广、自身距离较长,所以恶劣天气易对其造成影响,出现破坏或短路的现象。
另外,高压线路经过区域较为荒芜或区域不发达,也会在一定程度上为检修与判断故障带来难度。
所以,在进行故障分析时,选用正确的方法,对企业的进一步发展有着至关重要的意义和促进作用。
关键词：高压输电线路；故障；测距方法1高压输电线路的故障类型及识别1.1弧光性故障及识别弧光性故障属于不稳定的接地故障,统计显示,弧光性故障比例占10%,其具有如下特点:对地绝缘降低,当相电压升至一定程度时会引发绝缘击穿,导致沿面或经空气放电,电压降低后可使绝缘恢复,并循环多次。
一旦输电线路绝缘子出现裂缝、损伤,或与建筑物过近等,均会引发弧光性故障。
弧光性故障具有多次击穿现象,短时间内电荷迅速移动,引发循环多次的瞬时大电流,幅值高达百安,破坏力极强。
针对输电线路中的弧光性接地故障与雷击故障,可采用电流故障行波的2个特征频带中的频谱能量比与波形系数加以识别,借助电磁暂态软件建立仿真模型对输电线路故障加以仿真,并对故障行波信号加以识别,可取0~3kHz为首个特征频带,对其能量加以计算;取3~6kHz为另一特征频带,对其能量加以计算,以二者的能量比作为依据来识别雷击故障与弧光性故障。
1.2过渡阻抗性故障及识别过渡阻抗性故障是因外界物体接触线路二引发的对物放电故障,其涉及种类较多,并时常有电弧放电现象发生,而有些诸如鸟闪、闪络、异物接线等故障也可能无电弧现象。
此类故障多因接地故障通过介质产生,因而其阻抗特点多源自介质阻抗,故障阻抗主要包括两部分:(1)介质与大地所产生的非有效接触阻抗;(2)诸如杆塔、设备、树枝等介质所引发的有效接触阻抗,在所有介质中,将金属性及阻值趋零的介质划入金属性故障之中,不在此类故障研究范围。
通常而言,非有效接触所引发的阻抗不会随着外加电压变化而发生变化,可视为一个线性电阻;而其他介质因多含水、内部结构参数不同,因而可能引发的过渡阻抗值不尽相同,但有研究显示,其故障阻抗幅值呈线性增长。
高压架空输电线路的故障测距方法
高压架空输电线路的故障测距方法【摘要】高压架空输电线路的故障测距方法是保障电网安全稳定运行的重要手段。
本文首先介绍了背景信息，包括高压输电线路的重要性和存在的故障隐患，以及对该领域研究的意义。
接着详细阐述了高压架空输电线路故障测距的基本原理，通过分析传统的测距方法的不足之处，提出了三种新的故障测距方法：方法一、方法二和方法三。
随后，通过对故障测距方法的影响因素进行分析，探讨了影响测距准确性的关键因素。
在结论部分对文章进行总结分析，强调了新方法的优势和应用前景，并展望了未来在该领域的研究方向和发展趋势。
通过本文的研究，将为提高高压架空输电线路故障测距的准确性和效率提供重要参考。
【关键词】高压架空输电线路、故障测距方法、基本原理、故障测距方法一、故障测距方法二、故障测距方法三、影响因素分析、总结分析、展望未来。
1. 引言1.1 背景介绍高压架空输电线路是电力系统中非常重要的组成部分，起着输送大电流、长距离输电的关键作用。
由于各种原因，高压架空输电线路在运行过程中难免会出现各种故障，如短路、接地故障等。
及时准确地对故障进行测距是确保电网安全稳定运行的关键环节。
传统的故障测距方法存在着一定的局限性，为此，研究人员不断探索新的技术手段和方法，以提高测距的准确性和可靠性。
近年来，随着科学技术的不断发展，诸如计算机技术、人工智能等新技术的应用，为高压架空输电线路故障测距提供了更为广阔的空间。
本文旨在探讨高压架空输电线路的故障测距方法，并分析不同方法的优劣及适用场景，为电力系统运行和维护提供参考。
同时也希望通过本文的研究，为未来高压架空输电线路故障测距方法的研究提供一定的借鉴和启发，以推动电力系统的发展与完善。
1.2 研究意义高压架空输电线路的故障测距方法在电力系统运行中起着至关重要的作用。
研究高压架空输电线路的故障测距方法具有重要的意义，主要体现在以下几个方面：高压架空输电线路是电力系统中承担大量电能传输任务的重要组成部分，一旦出现故障可能导致广泛的停电，影响供电可靠性。
高压输电线路故障测距算法
皿
90N.77OOO. ， 7FO&E JLY 07N 8 H O E O
。
工 业 技 术
高 压 输 电 线 路 故 障 测 距算 法
宋明 刚 肖黎丽
(大连供电公司电网调度中心
辽宁大连
1160 11)
摘 耍 高压输电线路故阵的准确定位不仅可以及时恢复供电， 还能使高压电网结构在尽可能短的时间内恢复正常因 此具有非常重要的 意义。近些年， 故障测距问题的研究一直受到电网运行、管理部门的普追重视。但 由于故障捌即技术本身发展的历史并不长和相关 技术条件的限制， 具有较高精度的故障侧距装置在实际中的应用并不多。随着通信技术的发展和微机保护装置在电力系统中的广泛应 用， 实现高压轴电线路故障的准确定位已 经成为可能。本文首先通过对 目 前各种故障侧距方法的研究和分析， 评述 了 的优点和不足。 各自 关艘词 高压 故障定位 算法
重 合 闸 ，多 由机械 外力 造 成。
法有时候可能会出现收 敛于伪根或难于收 敛 、甚至于不收敛的情况 。 解二次方程法则 可能会出现伪根， 所以阻抗法的主要问题仍然 是 测距精度。 3 2 行波法 行波法的研究始于本世纪四十年代初， 它 是根据行波传输理论实现输电线路故障侧距 的。现在行波法已经成为研究热点。 ( 1) 早期行波法 按照故障测距原理可分为 A ,B ,C 三类: ①A 型故障测距装置是利用故障点产生 的行波到达母线端后反射到故障点 、 再由故障 点反射后到达母线端的时间差和行波波逮来 确定故障点距离的。但此种方法没有解决对 故障点的反射波和对侧母线端反射波在故障 点的透射波加以区分的问题， 所以实现起来比
中 图分类号 T M 72 文献标识 码 : A 文童编 号 : 1672- 3791(2007)10 (a 卜 00 10- 02
基于双端电压故障分量的输电线路故障测距实用算法研究
基于双端电压故障分量的输电线路故障测距实用算法研究王成江;张铂雅;朱斌;李红艳【摘要】In the two-terminal fault location of the transmission lines in a new method of transmission line fault location which only depends on dual-voltage fault components is introduced in this paper. In order to a-void the error of location result due to the impaction of system resistance, transition resistance and TA saturation and improve the accuracy of distance location. Using given fault voltage vector only, basing on the linear superposition principle and symmetrical component method, the additional positive sequence network was established, then the fault location Formula has been derived. Real-time system impedance derived through the fault voltage component. The simulation is carried out with PSASP and Matlab, location results were obtained respectively under different fault types and transition resistance. The simulation results show that the results are scarcely affected by the above three factors, and fault location could be accurately carried out, besides, the results are easy to achieve without solving the long-term equation which comply with the requirements of fast and accurate in the on-line fault location.%在输电线路的双端故障测距中,为避免测距结果受系统阻抗、过渡电阻和TA饱和等因素的影响而引起误差,本文介绍了一种仅依靠双端电压故障分量来实现输电线路故障测距的新方法.在仅给定故障前后电压相量的基础上,运用叠加原理和对称分量法建立故障后的附加网络,推导出测距公式,通过故障分量电压,实时地求出系统阻抗,从而提高测距精度.在PSASP与Matlab中进行仿真实验,分别得到了在不同的故障类型和过渡电阻下的测距结果,通过仿真结果看出,测距结果几乎不受以上因素的影响,能够精确地进行故障测距,并且不需解长线方程,易于实现,符合现场测距快速准确的要求.【期刊名称】《三峡大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(033)005【总页数】5页(P31-35)【关键词】故障测距;电压相量;附加正序网络;系统阻抗;故障分量【作者】王成江;张铂雅;朱斌;李红艳【作者单位】三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌 443002;三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌 443002;三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌 443002;三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌 443002【正文语种】中文【中图分类】TM711目前，我国正处于建设坚强智能电网的关键时期，电网正向超（特）高压、大容量、大系统发展，对供电可靠性、安全稳定性要求越来越高.输电线路发生短路故障时，能否实时在线地进行故障测距、快速准确地找到短路点的位置对运行检修部门来说相当重要［1－2］，同时输电线路故障测距是电力系统在线监测与故障诊断的一个重要分支，是加快推进实施电力系统在线监测与故障诊断体系的关键一环.实时在线故障测距是充分利用先进在线监测技术和故障测距算法进行故障点的快速准确定位.现阶段的测距方法按电气量分为两大类:单端测距［3］方法和双端测距方法［4］.单端测距方法受对端系统阻抗和过渡电阻的影响较大［5］；双端测距方法能够克服单端测距方法的不足［6－7］.但在双端测距法中，特别是在大容量超高压电网中，当系统发生金属性短路或经小阻抗接地短路故障时，由于短路电流的直流分量衰减速度很慢，很容易引起TA饱和，TA饱和使二次侧的输出电流发生严重畸变，给基于工频量的故障测距造成很大误差［8］.因此有学者提出了仅利用电压相量的双端故障测距算法.文献［9］和文献［10］提出了电压比指标，通过仿真得到故障点位置与电压比指标的单调曲线关系，进而对两端或三端线路进行匹配测距，但该方法需要大量的事先仿真.文献［11］在Zamora的基础上提出了基于双端同步电压量的故障测距，但是其利用搜索迭代的方法进行测距，耗时较长，不能快速地找出故障位置.一般情况下，输电线路阻抗参数矩阵已知，本文在文献［11］的基础上，推导实用的故障测距算法公式.1 测距原理图1为一个双端电源系统故障模型，当三相对称线路在F点发生故障后，可根据对称分量法和线性叠加原理，将故障状态的电力网络分解为故障前正常状态网络和故障后的附加正序网络、附加负序网络、附加零序网络.对于三相对称故障，不存在负序网和零序网；对于不对称非接地型故障，不存在零序网；但对所有的故障类型，均存在正序网络.因此本研究仅对附加正序网进行分析，如图2所示.如图2所示，在该附加正序网络中，仅故障点有电流源˙I F，电网参数均采用正序等效阻抗，输电线路采用π型电路.其中故障发生于距离母线1的Lkm处；线路的总长为L0，也就是母线1与母线2之间的距离；系统两端正序阻抗分别为ZMS1和ZNS1；输电线路单位阻抗及导纳分别为Z和B.但在长输电线路中，由于系统对地导纳很小，因此可以忽略，即B≈0.根据图2所示的附加正序网络，可得到图中3节点处的节点电压方程［12］:式中，Yij为节点导纳矩阵；为节点i的附加正序电压向量.由公式（1）可得到式中:Z＝ .2 算法实现2.1 故障测距公式推导公式（2）是关于故障距离L的高次复数方程，直接求解会很困难.因此，推导出故障测距公式是很必要的.由式（2）可得将式（1）中导纳对应的值代入式（3），经推导得到其中:YMS1＝；Z为每千米的阻抗值.式（4）中，将系统两端系统阻抗的电导形式变成阻抗形式:利用双端同步相量测量技术进行测量，线路两端同一时刻电压很容易测得，由此可以得到故障前、后节点1、2电压变化量、，因此，式（5）中，只有L未知，整理得到故障距离的表达式如下根据式（6）可以看出，在系统发生故障后，只需要采集故障前后的电压向量数据，即可方便地实现故障测距.2.2 系统阻抗求取由式（6）可以看出，要在线计算出故障距离L，不仅需要测得故障时两端电压的附加正序向量、，而且需要知道两侧的系统阻抗值.由于给定系统阻抗值的测距方法不能实时反映系统两侧阻抗随系统运行方式的变化情况，从而影响测距准确性.据此，本文运用了基于故障分量电压向量的系统阻抗算法，能够实时在线地测量两侧系统阻抗，从而提高测距准确性.对图2所示的故障后的附加正序网络，，为线路 M侧电压、电流的故障附加正序分量；，为线路N侧电压、电流的故障附加正序分量，因此系统两端的等效系统阻抗等效为：这种求系统阻抗的方法可以反映系统运行方式的变化，使得测距精度不受系统运行方式的影响.将式（7）和式（8）代入到式（6）中，便可实现故障测距.3 仿真结果及其分析3.1 搭建仿真模型为了验证式（6）的正确性与实用性，本文用PSASP与Matlab软件分别进行建模与仿真.在PSASP中建立一个双端电源网络，故障示意图如图1所示，系统的基本参数见表1.表1 系统参数表电压等级系统频率电源线路参数220kV 50Hz EMS＝1∠0°ENS ＝1∠0°r1＝0.00624Ω／km，x1＝0.0410Ω／km r0＝0.01872Ω／km，x0＝0.1248Ω／km3.2 仿真与分析利用PSASP仿真得到的故障前后电压向量数据，在Matlab中编程，进行故障距离的计算.在每次故障距离的计算中，取每一测点故障前后电压差得到附加电压正序向量，根据（7）、（8）两式计算出实时系统阻抗ZMS1、ZNS1；然后与附加电压正序分量一起，利用式（6）计算出故障距离.将仿真测得的故障距离记为L′，实际故障距离记为L，则定义测距误差为［13］:以下分别研究了不同过渡电阻、故障类型、故障点的位置以及线路长度对测距的影响.仿真结果具体如下.3.2.1 不同过渡电阻下的测距结果为验证算法对故障点过渡电阻Rf的抗性，以单相接地故障为例，线路总长L0＝300km，在系统模型中设置故障点的过渡电阻Rf分别为10Ω、100Ω以及超大过渡电阻500Ω时进行故障测距的仿真，将仿真数据代入式（8）联合求得故障距离，其结果见表2.表2 不同故障点时不同过渡电阻下的测距结果和误差（AG）L／km Rf＝10Ω L′／km 误差／%Rf＝100Ω L′／km 误差／%Rf＝500Ω L′／km 误差／%1010.050.0510.100.110.090.096059.910.0460.310.0960.140.07100100.1 20.12100.170.17100.210.21160159.890.07160.320.11160.320.14210210.460. 08209.390.39210.370.18表2列出了过渡电阻对测距结果的影响.在不同的故障距离和过渡电阻情况下，测距最大绝对误差为0.605km，最大相对误差为0.20%，平均误差为0.079%.由仿真数据可知，不同的过渡电阻下，其测距精度基本不变.本方法对不同过渡电阻情况下的故障测距显示出了较高的精度.3.2.2 不同故障类型下的测距结果表3为不同故障类型下，不同故障点的仿真测距数据以及误差，取线路总长L0＝300km.表中省略了、、ZMS1、ZNS1的数据.其中:AG 表示 A 相短路接地；AB表示两相短路；ABG表示两相短路接地；ABC表示三相短路；ABCG表示三相接地短路.从表3可以看出，测距精度几乎不受故障距离和故障类型的影响，在不同故障距离和故障类型下，测距最大绝对误差为0.425km，最大相对误差为小于0.142%，平均误差为0.061%.本方法对不同类型的故障测距显示出了较高的精度.表3 不同故障点时不同故障类型的测距结果和误差L／km AG L′／km 误差／%AB L′／km 误差／%ABG L′／km 误差／%ABC L′／km 误差／%ABCG L′／km 误差／%10 9.89 0.11 10.01 0.01 10.05 0.05 10.04 0.04 10.01 0.015049.87 0.08 49.92 0.04 50.11 0.04 50.18 0.36 49.89 0.23100 99.75 0.25 99.95 0.05100.250.08100.230.23100.190.19150 149.80 0.2150.370.19150.280.09150.210.12150.230.14200199.890.05200.420.21200.230.11200.340.17200.290.143.2.3 不同线路长度下的测距结果表4及图3给出了不同线路长度下的测距结果以及误差.便于比较分析，将不同线路总长下不同故障点的测距误差变化趋势描绘如图3所示，为了更清晰地看清误差的趋势，定义实际故障距离的百分之一为横坐标，测距绝对误差为纵坐标，不同颜色的曲线代表不同线路长度下的测距绝对误差.从表4和图3可看出，测距误差也随之变大，这是由于本算法忽略了分布电容参数.随着线路长度的增加，系统分布电容对电压的影响也随之变化.当输电线路距离在400km以内时，测距绝对误差不超过1km.因此，忽略分布电容的方法有一定的局限性.表4 不同线路长度下的测距结果和误差（AG）L／km L0＝270km L′／km 误差／%L0＝410km L′／km 误差／%L0＝450km L′／km 误差／%L0＝480km L′／km 误差／%L0＝580km L′／km 误差／%10 9.84 0.16 9.35 0.75 8.72 0.38 6.45 30.5 15.3750.850 49.69 0.11 49.33 0.16 48.44 1.34 47.17 1.59 41.85 11.3160 159.710.11159.240.18157.891.46157.001.62159.98 8210209.720.10209.310.16208.731.28207.021.62220.795.86330 null null330.740.18327.921.46326.931.64317.6012.3图3 不同线路长度下的测距误差4 结论本文根据线路故障时的附加正序网络，以节点电压的附加正序分量为已知量，推导出基于故障电压分量的测距公式，在PSASP和Matlab中进行验证，得出了在不同过渡电阻、不同故障类型、不同线路长度下的测距结果.仿真结果表明:（1）基于故障电压分量的测距方法可行，能瞬间迅速找到故障点位置，满足现场对测距快速性的要求.（2）在不同过渡电阻、故障类型等因素的影响下，该方法仍稳定准确，满足实用要求.（3）在线路长度超过400km之后，测距误差变大，这是由于忽略了系统分布电容参数的影响.参考文献:［1］王波，江全元，陈晓刚，等.基于同步电压相量的故障定位新方法［J］.电力系统自动化，2009，33（11）:33－37.［2］王增平，林富洪.应用测距函数幅相特性定位高压长线路故障位置新算法［J］.高电压技术，2009，35（7）:1583－1588.［3］束洪春，司大军，葛耀中，等.长输电线路电弧故障定位方法研究［J］.电力系统自动化，2000（21）:27－30，39.［4］黎颖，卢继平，李健.基于在线计算线路分布参数的故障定位方法［J］.高电压技术，2007，33（11）:185－189.［5］刘亚东，盛戈皞，王葵，等.输电线路分布式综合故障定位方法及其仿真分析［J］.高电压技术，2011，37（4）:923－929.［6］全玉生，王晓蓉，杨敏中，等.工频双端故障测距算法的鲁棒性问题和新算法研究［J］.电力系统自动化，2000（10）:28－32.［7］李永坚，黄绍平，唐剑东.几种工频双端测距算法对测量误差的适应性研究［J］.电力系统保护与控制，2010（14）:134－139.［8］施世鸿，何奔腾.不受TA饱和影响的高压输电线路故障测距算法［J］.电力系统自动化，2008，32（2）:67－71.［9］Zamora I，Minambres J F，Mazon A J，et 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由式 ( 1) 和式 ( 2) 解得 代的初始角 : = arg Ump ch (
角 , 可作为后续迭
L ) - Z c I m p sh ( U np
L)
=
:
靳
希 , 等 : 基于高压输电线路双端故障测距的优化算法及评估
313
F (x ) = Un j ch[ Unp ch[
Um j ch ( Ump ch (
Opti m ization A lgorithm s and Evaluation Based on HV Transm ission Lines Two Term inal Fault Location
JI N X, i W U Sh i m in, W U W en hui
( S chool of E lectric Pow er and A uto m ation Engineering, Shanghai University of E lectric P o w er, Shanghai 200090, China )
!f 2, real ( Dm F , ) ! D mF !f 2,
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( 9)
L ) - Z c I m p sh ( L ) + I m p ch ( L)
L)
( 1) ( 2) ( 3) ( 4)
Um p sh ( Zc
( Dm F , ) ! D mF
(D mF , ) ! D mF
取幅值并相减作为伪根和最优解判断依据 : g (DmF ) = Um F - U nF 1 . 2 非线性状态估计法 对分布参数的双端不同步方程为目标函数进 行迭代 , 可得 : f (DmF , ) = Um j ch ( Un j ch[ Z c Inj sh[ Dm F ) - Z c I m j sh ( ( L -D mF ) ] ( L -D mF ) ] e
2 仿真算例
对 500 kV 单回 线进行 AT P 仿真 , 如图 2 所 示 . 采样频率为 5 k Hz , 每周波采样 100 个点 .
图 2 仿真线路及参数
为考察算法的收敛性, 将非线性状态估计算 法迭代初始值定于线路两端, 不同步角初始值由 式 ( 5) 确定, 并 最终通过式 ( 7) 的验算得 到最优 解 . 运用比值法时 , 可将迭代初始值设为线路的中 点 . 选取 10 k m, 50 km, 150 k m, 290 k m 的计算结 果作图 , 图 3 采用非线性状态估计法 , 图 4 采用比 值法. 分别取 36 , 108 , 180 , 252 , 324 , 采样采 用全周傅氏差分算法 . 由仿真结果可知 : 采用 N ew ton 与最小二乘迭 代法的收敛性较好, 一般在 5~ 7 次就能达到较好 的精度 , 并可增加观测量的维数以对其他参数进 行状态估计 ; Broyden 的收敛性较差, 往往由于初 始值选取不当而不收敛; 非线性状态估计法不受 过渡电阻、 故障类型的影响 , 具有很高的准确性和 可靠性 . 比值法直接消除了不同步角, 计算量小, 测算 方法较为简单, 通过 Steffensen迭代法能有效加快 收敛速度. 计算完后需要通过实部计算结果进行 从仿真得到的数据可以看出这两种算法对于 故障定位的精度都非常高, 误差都在 0 . 5 % 以内. 测距误差主要来源于两方面: 一是采样误差及数 值计算时产生的误差 ; 二是故障后基频分量的提 取偏差 , 这也是所有应用基频分量实现故障测距 的共有问题 .
312
上
海
电
力
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院
学
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2010 年
小、 性质及双端系统阻抗的影响 , 可以保证测距精 度 , 但需要解决 双端信息采样 的同步问题 . 解 决该问题较典型的方法有 2 类 : 一是基于双端同 步采样数据 , 利用全球卫星定位系统 ( GPS ) 提供 高精度同步时钟 , 保证采样同 步精度
[ 7] [ 6]
Dm F ) - Z c I nj sh ( ( L - Dm F ) ] ( L - Dm F ) ]
Dm F )
两端采样数据的不同步角差 ; 1 , 2 , 0, 分别为正、 负、 零序 ; 故障前状态 ; 线路的特性阻抗 , Z c = 线路的传播常数 , = Z /Y; ZY.
= x - J F (x )
- 1
( 10)
仿真部分将结合 N ew ton 迭代算法和 B royden 算法以及最小二乘迭代算法展开. 1 . 3 两端数据比值法 两端数据比值法考虑了数据来源的统一性和 稳定 ( 鲁棒 ) 性, 利用数据的冗余度 , 对非对称性 故障利用双端的正、 负序或故障前数据相除, 直接 消去不同步角
第 26卷第 4期 2010 年 8月
上
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学
院
学 报
Journal o f
Shan ghai U n iv ersity
ห้องสมุดไป่ตู้
o f E lectric Pow er
V o. l 26 , N o. 4 A ug . 2010
文章编号 :
1006- 4729( 2010) 04- 0311- 04
基于高压输电线路双端故障测距的 优化算法及评估
division m ethod ; AT P si m ulation 现代电力系统的规模日渐庞大 , 输电线路的 电压等级越来越高, 长度越来越长, 所处的环境也 越来越复杂 , 因此发生故障的可能性也不可避免 地会增加. 快速准确的故障测距对及时修复线路、 保障供电可靠性 , 以及改善电力系统的安全稳定 运行起着十分重要的作用
( L -D mF ) ] (L -Dm F ) ] ( 11)
对于对称性故障, 同样要求通过故障前的数 据来代替负序数据以消去不同步角 . 对于目标函 数 F (D mF , ) = F (Dm F , ) + jF (Dm F , ), 化为实虚 部后可以分别对实部和虚部进行迭代计算, 并通 过验算得到最优解. 仿 真 部 分 将 结 合 N ew ton 迭 代 算 法 和 S teffensen 加速迭代算法进行展开.
靳 希, 吴世敏, 吴文辉
200090) ( 上海电力学院 电力与 自动化工程学院 , 上海 摘
要 : 基于分布参数模型的不 同步双端测距算法 , 结合非线性状态估计法和采样数 据比值法提出了对应的
优化方案 , 并对两种算法的可靠性和准确性进行了评估 . 通过 ATP 仿真和 M a tlab 计算验证了算法的有效性 . 关键词 : 双端测距 ; 非线性状态估计法 ; 比 值法 ; ATP 仿真 中图分类号 : TM 755 ; TP391. 9 文献标识码 : A
arg
Um p sh ( Zc
L ) + I m p ch ( I np
L) ( 5)
; 二是基
UF = Um j ch( Dm F ) - Z c I m j sh( Unj ch [ (L -Dm F ) ] - Z c I nj sh [
DmF ) = ( 6) (L -DmF ) ]
于不同步采样数据, 具有较大的工程实用价值 , 但 算法复杂, 并可能出现伪根 . 本文采用非同步数据 , 在双端测距非线性状 态估计与比值算法的基础上, 提出了求解故障距 离的优化方案. 并对两种算法的可靠性和准确性 进行了评估 , 通 过 ATP 仿真及 数据处 理研 究证 实 , 这两种算法具有较好的稳定性和较高的测量 精度.
[ 13]
波法和故障分析法 ; 而根据测距所需的信息来源 [ 4, 5] 又可分为单端量法和两端量 法 . 基于 故障线 路单端量的测距算法由于信息量的限制, 一般都 作一些近似的假设, 存在一定的误差 . 为了改进故 障测距的计算方法, 提高测距精度, 人们提出了许 多基于双端或多端的测距算法. 工频双端故障测 距算法在原理上不受故障过渡电阻 ( 阻抗 ) 的大
j
( 7)
1 双端不同步测距算法原理
1 . 1 基本原理 双端输电线路故障如图 1所示.
Dm F ) ( 8)
将式 ( 8) 分为实部和虚部, 分别进行迭代. 由 于数据的冗余度较高 , 还可将线路参数作为非线 性观测量, 以观测量为 [Dm F , ] 为例, 可得 Jacob i 矩阵: !f 1, real ( Dm F , ) ! D mF !f 1, real ( Dm F , ) ! D mF !f 1,
注 : LG 单相 接地 故 障 ; LL 两 相短 路 故障 ; LLG 两相 短 路 接 地 故 障 ; LLL 三 相 短 路 故 障 ; LLLG 三相短路接地故障 . 图 3 基于 非线性状态不同距离处 各故障仿真比较示意
314
上
海
电
力
学
院
学
报
2010 年
3 结
论
( 1) 采用不同步双端采样数据测距的两种算 法 , 提出了计算过程中的优化方案, 并进行了相应 评估. 在消去了非同步时间的影响后 , 这两种故障 距离算法的解析表达式从原理上都十分准确. 两 种方法均适用于各种故障类型, 不受不同步时间 和过渡电阻的影响. ( 2) 采用非线性状态 估计法时, N ew ton 与最 小二乘迭代法的收敛性明显好于 Broyden 法 . 采 用比 值 法 时, Ste ffensen 的 迭 代 收 敛 性 要 好 于 N ew ton迭代法 . ( 3) 运用这两种算法处理对称性故障时 , 由 于需要用到故障前的数据, 因而会对实时测距带 来一定影响 . 参考文献:
.
现有的故障测距方法按原理来分, 可分为行
收稿日期 : 2009- 10- 14
通讯作者简介 : 靳希 ( 1947- ) , 男 , 教授 , 湖南长沙人 . 主要研究方向为单片机、 数字信号处 理器在电力系统的应用 , 电力系统 暂态与稳态计算 , 电力市场 , 电力需求侧管理等 . E ma i:l jinx iche @ 126. co m. 基金项目 : 上海市科委西 部开发科技合作项目 ( 10595802700).