基于电流行波的输电线路雷击识别和故障定位方法研究

输电线路是电力系统的重要组成部分,线路故障多数是由雷击引起的。雷击干扰识别是保证行波故障分析正确性的重要依据,雷击识别方法的特征量选取不当,容易形成误判。行波测距法在输电线路故障定位中优势明显,但仍存在一些问题没有很好地解决,实际测距结果准确性不高。本文对输电线路的雷击故障识别方法、行波检测方法和行波测距算法等方面进行了研究,并研究了同塔双回线路的行波故障测距方法。论文提出了一种雷击干扰与故障类型识别的新方法。通过搭建220kV输电系统仿真模型,仿真分析了输电线路雷击和短路情况下暂态电流波形的特征差异,分别提取暂态电流行波在时域上的波形特征量和在频域上的高低频能量比值构造识别判据,分步识别雷击干扰与故障类型,提高了识别正确率。论文提出了一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)和Teager能量算子(Teager Energy Operator,TEO)的行波检测方法。通过引入一种新的相模变换矩阵,利用单电流线模分量表征故障类型的特征行波,简化了故障行波的选取过程。取电流线模分量进行VMD分解,计算高频模态分量的瞬时Teager能量,瞬时能量曲线上首个峰值对应的时刻即故障初始行波浪涌到达测量点的时刻。仿真比较了该行波检测方法与小波变换和Hilbert-Huang变换方法的行波检测效果。论文提出了一种不受行波波速影响的双端行波测距优化算法。借鉴当前不受行波波速影响的故障测距算法思路,从故障行波的实际传播途径着手,推导出2种双端行波故障测距优化算法,并确定出最优方案。该算法利用故障初始行波浪涌到达测量点的时刻和线路给定长度计算故障点在线路水平距离上的位置,提高了故障查找效率。将该方法应用于输电线路的雷击故障定位,解决了雷击点与故障点位置不一致时的故障测距问题。论文提出了一种基于VMD-TEO的同塔双回线路行波故障定位方法。通过分析分布电容和运行方式对线路故障测距的影响,利用一种适用于同塔双回线路的相模变换矩阵解决了多模分量传播情况下故障特征行波选取的问题,然后利用基于VMD-TEO的故障测距方法实现同塔双回线路的行波故障定位。大量仿真结果验证了文中所提方法的正确性,故障定位精度较高。