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  • 頭條長(zhǎng)沙理工大學(xué)鄧豐團(tuán)隊(duì):基于多源暫態(tài)信息融合的單端故障定位方法
    2022-11-10 作者:鄧豐課題組  |  來源:《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》  |  點(diǎn)擊率:
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    導(dǎo)語(yǔ)現(xiàn)有基于暫態(tài)量的故障定位方法嚴(yán)重依賴波頭精確標(biāo)定和波速度準(zhǔn)確選取。暫態(tài)信號(hào)不同頻率分量的波速度不同,高阻接地故障、過零點(diǎn)故障下波頭到達(dá)時(shí)刻難以精確標(biāo)定,導(dǎo)致現(xiàn)有方法定位可靠性不高。 針對(duì)上述問題,本文提出了一種基于多源暫態(tài)信息融合的單端故障定位方法,該方法融合寬頻帶暫態(tài)信號(hào)中的多源故障特征量,擺脫了對(duì)波頭精確標(biāo)定和波速度準(zhǔn)確選取的嚴(yán)重依賴,具備較強(qiáng)的容錯(cuò)性能,線路末端高阻故障或過零點(diǎn)故障下仍能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位,有效提高了定位可靠性。

    輸電線路架設(shè)環(huán)境惡劣,故障發(fā)生率高,及時(shí)、準(zhǔn)確地定位故障位置,對(duì)于加快恢復(fù)電力供應(yīng),提高供電可靠性具有重要意義。現(xiàn)有基于暫態(tài)量的故障定位方法大多依賴單一特征量,在高阻故障和電壓過零點(diǎn)故障時(shí)難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確故障定位。故障暫態(tài)量是一種包含時(shí)-頻域特征的寬頻帶信號(hào),可映射全景故障信息。

    長(zhǎng)沙理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院鄧豐課題組充分挖掘多源故障暫態(tài)特征,建立多源暫態(tài)特征量與故障位置的內(nèi)在聯(lián)系,提出一種基于單端量的故障定位方法,為提高輸電線路故障定位可靠性提供了一種全新的思路。

    團(tuán)隊(duì)介紹

    本文作者來自長(zhǎng)沙理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院鄧豐老師課題組,隸屬于“智能電網(wǎng)保護(hù)與控制”湖南省科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)依托電網(wǎng)輸變電設(shè)備防災(zāi)減災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、10kV配電網(wǎng)真型試驗(yàn)場(chǎng),長(zhǎng)期致力于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與故障定位領(lǐng)域的理論研究與工程應(yīng)用。

     

    鄧豐,女,副教授,湖南省杰青,湖南省“湖湘青年英才”科技創(chuàng)新人才、湖南省青年骨干教師培養(yǎng)對(duì)象,IEEE PES 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制分委會(huì)副秘書長(zhǎng);全國(guó)黃大年式教師團(tuán)隊(duì)核心骨干成員、教育部課程思政示范課程教學(xué)名師。

    近五年,鄧豐副教授主持國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目2項(xiàng)、主持湖南省自然科學(xué)基金杰出青年基金項(xiàng)目,主持省部級(jí)、國(guó)網(wǎng)公司科研項(xiàng)目10項(xiàng),作為研究骨干主研國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目2項(xiàng);近五年,以第一作者發(fā)表高水平SCI檢索、中文權(quán)威期刊論文20余篇,授權(quán)發(fā)明專利8項(xiàng),相關(guān)科技成果獲日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明展金獎(jiǎng)(2021年)、湖南省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)(2020年)、中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)(2020年)。

    研究背景

    截至2022年7月,我國(guó)電力裝機(jī)容量達(dá)24.4億千瓦,各大區(qū)域電網(wǎng)已通過超/特高壓輸電線路實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。輸電線路輸送容量與線路長(zhǎng)度日益增大,但出線走廊架設(shè)環(huán)境惡劣,導(dǎo)致故障頻發(fā)。若故障未得到及時(shí)有效處理,可能引發(fā)正常線路過負(fù)荷跳閘、開關(guān)柜與變壓器燒毀、發(fā)電機(jī)組停運(yùn),進(jìn)而引發(fā)連鎖性停電事故,例如2016年我國(guó)西安變電站爆燃事故,2019年美國(guó)紐約大停電事故等。

    準(zhǔn)確可靠的輸電線路故障定位方法是故障快速處置的關(guān)鍵一環(huán),對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。基于暫態(tài)量的故障定位方法具有定位精度高、不受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響等優(yōu)點(diǎn),受到廣泛關(guān)注。

    論文所解決的問題及意義

    現(xiàn)有基于暫態(tài)量的故障定位方法嚴(yán)重依賴波頭精確標(biāo)定和波速度準(zhǔn)確選取。暫態(tài)信號(hào)不同頻率分量的波速度不同,高阻接地故障、過零點(diǎn)故障下波頭到達(dá)時(shí)刻難以精確標(biāo)定,導(dǎo)致現(xiàn)有方法定位可靠性不高。

    針對(duì)上述問題,本文提出了一種基于多源暫態(tài)信息融合的單端故障定位方法,該方法融合寬頻帶暫態(tài)信號(hào)中的多源故障特征量,擺脫了對(duì)波頭精確標(biāo)定和波速度準(zhǔn)確選取的嚴(yán)重依賴,具備較強(qiáng)的容錯(cuò)性能,線路末端高阻故障或過零點(diǎn)故障下仍能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位,有效提高了定位可靠性。

    論文方法及創(chuàng)新點(diǎn)

    1)論文方法

    本文提取能夠反映故障位置信息的5種故障特征量:各次暫態(tài)浪涌到達(dá)時(shí)間差、幅值、極性、高低頻電壓幅值比和主頻分量波速度;構(gòu)建暫態(tài)信息融合矩陣,基于波形相似度定量分析不同故障位置暫態(tài)信息融合矩陣的相似性和差異性,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)故障定位,實(shí)施流程如圖2所示。

    圖1 故障定位流程圖

    2)創(chuàng)新點(diǎn)

    (1) 深入剖析了不同故障位置5種典型時(shí)-頻域故障特征的相似性和差異性,揭示了故障特征量與故障位置之間的內(nèi)在聯(lián)系。

    (2) 提出了基于多源暫態(tài)信息融合的單端故障定位方法。融合多源暫態(tài)特征量構(gòu)造暫態(tài)信息融合矩陣,基于波形相似度實(shí)現(xiàn)了故障位置與多源暫態(tài)特征匹配,擺脫了對(duì)單一特征量的嚴(yán)重依賴,有效提高了故障定位的可靠性。

    結(jié)論

    所提方法有效克服了對(duì)單一特征量的嚴(yán)重依賴,在小初相角故障、線路末端高阻故障、噪聲干擾及量測(cè)端連接短線路情況下均可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位,顯著提高了定位可靠性。

    本文編自2022年第13期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》,論文標(biāo)題為“基于多源暫態(tài)信息融合的單端故障定位方法”。

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