輸電線路架設(shè)環(huán)境惡劣，故障發(fā)生率高，及時、準(zhǔn)確地定位故障位置，對于加快恢復(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故障時難以實現(xiàn)準(zhǔn)確故障定位。故障暫態(tài)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(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)隊介紹

本文作者來自長沙理工大學(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。團(tuán)隊依托電網(wǎng)輸變電設(shè)備防災(zāi)減災(zāi)國家重點實驗室、10kV配電網(wǎng)真型試驗場，長期致力于電力系統(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)對象，IEEE PES 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制分委會副秘書長；全國黃大年式教師團(tuán)隊核心骨干成員、教育部課程思政示范課程教學(xué)名師。

近五年，鄧豐副教授主持國家自然科學(xué)基金項目2項、主持湖南省自然科學(xué)基金杰出青年基金項目，主持省部級、國網(wǎng)公司科研項目10項，作為研究骨干主研國家重點研發(fā)計劃項目2項；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，相關(guān)科技成果獲日內(nèi)瓦國際發(fā)明展金獎（2021年）、湖南省科技進(jìn)步一等獎（2020年）、中國電工技術(shù)學(xué)會科學(xué)技術(shù)獎三等獎（2020年）。

研究背景

截至2022年7月，我國電力裝機(jī)容量達(dá)24.4億千瓦，各大區(qū)域電網(wǎng)已通過超/特高壓輸電線路實現(xiàn)互聯(lián)。輸電線路輸送容量與線路長度日益增大，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，進(jìn)而引發(fā)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(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)，對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行意義重大?；跁簯B(tài)量的故障定位方法具有定位精度高、不受系統(tǒng)運行方式影響等優(yōu)點，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(dá)時刻難以精確標(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)信號中的多源故障特征量，擺脫了對波頭精確標(biāo)定和波速度準(zhǔn)確選取的嚴(yán)重依賴，具備較強的容錯性能，線路末端高阻故障或過零點故障下仍能實現(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

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)而實現(xiàn)故障定位，實施流程如圖2所示。

圖1 故障定位流程圖

2）創(chuàng)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(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，基于波形相似度實現(xiàn)了故障位置與多源暫態(tài)特征匹配，擺脫了對單一特征量的嚴(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、噪聲干擾及量測端連接短線路情況下均可實現(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》，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”。