輸電線路架設環境惡劣，故障發生率高，及時、準確地定位故障位置，對于加快恢復電力供應，提高供電可靠性具有重要意義。現有基于暫態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故障時難以實現準確故障定位。故障暫態量是一種包含時-頻域特征的寬頻帶信號，可映射全景故障信息。

長沙理工大學電氣與信息工程學院鄧豐課題組充分挖掘多源故障暫態特征，建立多源暫態特征量與故障位置的內在聯系，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。

團隊介紹

本文作者來自長沙理工大學電氣與信息工程學院鄧豐老師課題組，隸屬于“智能電網保護與控制”湖南省科學技術創新團隊。團隊依托電網輸變電設備防災減災國家重點實驗室、10kV配電網真型試驗場，長期致力于電力系統繼電保護與故障定位領域的理論研究與工程應用。

鄧豐，女，副教授，湖南省杰青，湖南省“湖湘青年英才”科技創新人才、湖南省青年骨干教師培養對象，IEEE PES 電力系統保護與控制分委會副秘書長；全國黃大年式教師團隊核心骨干成員、教育部課程思政示范課程教學名師。

近五年，鄧豐副教授主持國家自然科學基金項目2項、主持湖南省自然科學基金杰出青年基金項目，主持省部級、國網公司科研項目10項，作為研究骨干主研國家重點研發計劃項目2項；近五年，以第一作者發表高水平SCI檢索、中文權威期刊論文20余篇，授權發明專利8項，相關科技成果獲日內瓦國際發明展金獎（2021年）、湖南省科技進步一等獎（2020年）、中國電工技術學會科學技術獎三等獎（2020年）。

研究背景

截至2022年7月，我國電力裝機容量達24.4億千瓦，各大區域電網已通過超/特高壓輸電線路實現互聯。輸電線路輸送容量與線路長度日益增大，但出線走廊架設環境惡劣，導致故障頻發。若故障未得到及時有效處理，可能引發正常線路過負荷跳閘、開關柜與變壓器燒毀、發電機組停運，進而引發連鎖性停電事故，例如2016年我國西安變電站爆燃事故，2019年美國紐約大停電事故等。

準確可靠的輸電線路故障定位方法是故障快速處置的關鍵一環，對電力系統安全穩定運行意義重大。基于暫態量的故障定位方法具有定位精度高、不受系統運行方式影響等優點，受到廣泛關注。

論文所解決的問題及意義

現有基于暫態量的故障定位方法嚴重依賴波頭精確標定和波速度準確選取。暫態信號不同頻率分量的波速度不同，高阻接地故障、過零點故障下波頭到達時刻難以精確標定，導致現有方法定位可靠性不高。

針對上述問題，本文提出了一種基于多源暫態信息融合的單端故障定位方法，該方法融合寬頻帶暫態信號中的多源故障特征量，擺脫了對波頭精確標定和波速度準確選取的嚴重依賴，具備較強的容錯性能，線路末端高阻故障或過零點故障下仍能實現準確定位，有效提高了定位可靠性。

論文方法及創新點

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：各次暫態浪涌到達時間差、幅值、極性、高低頻電壓幅值比和主頻分量波速度；構建暫態信息融合矩陣，基于波形相似度定量分析不同故障位置暫態信息融合矩陣的相似性和差異性，進而實現故障定位，實施流程如圖2所示。

圖1 故障定位流程圖

2）創新點

(1) 深入剖析了不同故障位置5種典型時-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在聯系。

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

結論

所提方法有效克服了對單一特征量的嚴重依賴，在小初相角故障、線路末端高阻故障、噪聲干擾及量測端連接短線路情況下均可實現準確定位，顯著提高了定位可靠性。

本文編自2022年第13期《電工技術學報》，論文標題為“基于多源暫態信息融合的單端故障定位方法”。