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(guò)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(lái)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(shū)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(guò)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(guò)負(fù)荷跳閘、開(kāi)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(wèn)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(guò)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(wèn)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(guò)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”。