同步相量测量技术用于输电线路故障定位和分类分析

⃝⃝可在www.sciencedirect.com上在线ScienceDirectICT Express 5（2019）266www.elsevier.com/locate/icte同步相量干扰下输电线路故障试验分析S. Ashok Kumar，D.钱德拉莫汉Jyothishmathi Institute of Technological Sciences，Hyderabad，505481，India Madanapalli Institute of Technology，Madanapalli，India接收日期：2018年2月6日;接受日期：2018年在线发售2018年摘要电力供应的分配必须提供可靠、优质的电力。为了获得良好的电能质量，输电线路故障识别应更加准确、一致和完整。输电线路和配电线路的故障会影响电能质量。输电线路的主要故障有线路接地故障、线路间故障和三相故障。本文提出了一种独特的有组织的相互关联的结构，故障定位和分类技术的输电线路通过一个实验装置类似的传输和分配的良好的电能质量。该方法利用同步相量测量期间的干扰，从输电线路和比较理想的条件信号故障定位和分类。根据结果，同步相量测量在初始阶段识别故障。通过回归建模对相量测量结果进行建模，以实现精确测量。各种故障建模的早期检测在输电线路。c2018韩国通信与信息科学研究所（KICS）。Elsevier B.V.的出版服务。这是一个开放获取CC BY-NC-ND许可证下的文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。关键词：故障测距;容错;数据采集;磁通量1. 介绍输电线路故障产生的超高频行波可以在保守保护电流互感器Transformer的二次侧检测到。因此，通过在一个位置捕获从二次电流获得的分量，可以利用它来调节故障及其位置中涉及的相位[1]。电磁暂态中的传输线（TL）不稳定性后果及其调查对于检测故障至关重要[2]。特高压输电线路是电力系统之间的重要联系，因为大量电能以近似光速的速度直接传输到遥远的距离Jyothishmathi Institute of Technological Sciences，Hyderabad，505481，India.电子邮件地址：ashokvaasan@gmail.com（S.A. Kumar）。同行评审由韩国通信和信息科学研究所（KICS）负责https://doi.org/10.1016/j.icte.2018.03.003这些线路穿过复杂的地形，由于其对环境不稳定性和电气缺陷的敏感性，容易发生不同类型的故障[3]。输电线路和配电网经常发生故障。采用保护系统和下列故障定位通过这种方式，精确的故障定位对于通过减少停电和服务恢复时间来提高系统可信度至关重要[4]。传统的方法使用充分独立的信息，这将是不准确的故障期间。可以肯定的是，传输线可能会失去其准确性，或者在某些情况下，其在故障开始后的过渡期内正确识别故障后信号的能力[5，6]。有许多保守的方法来预测这些故障，如Z总线矩阵技术。毫无疑问，断路器和继电器属于开关设备的范畴，但主要的瞬时故障不会得到纠正。故障发生时变化且必须控制的最重要参数是故障电流[7]。的2405-9595/c2018韩国通信和信息科学研究所（KICS）。出版社：Elsevier B.V.这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。S.A. Kumar和D.Chandramohan/ICT Express 5（2019）266267===∑222t=x[（）]取于t=tk+1N. 正常Δt K+1N大量的数学手册的方法来估计故障电流，如母线阻抗矩阵，Z总线矩阵等。这些技术被认为是复杂的，用于解决复杂的输电线路和配电网络，以及用于保持不恒定的输电线路参数，并且随着网络长度的增加，计算会变得更加复杂，从而导致计算转换成问题[8]。此外，故障分类和检测是通过使用各种先进的做法，并将通过各种软件，如Matlab，PSCAD和EMTDC高精度该方法包括采用同步相量测量的输电线路自适应故障保护方案。本文讨论了故障分类、定位和检测的各种技术。2. 方法对于电压、电流等电现象的测量，采用计算机数据采集（DAQ）。与传统的测量系统相关联，基于计算机的DAQ系统首先具有降低的处理能力、高生产率、高质量的显示和行业标准PC的连接能力，并提供额外的强大、灵活和具有成本效益的测量解决方案。使用DAQ B类放大器，电信号利用经验小波变换可以对电压信号进行识别和分类因此，可以精确地计算所获得的电流和电压信号然后计算出理想信号的相位，并观察到理想信号与实际信号之间的相位差。根据所获得的相位角，可以有效地检测输电线路中存在的故障，分类。3. 同步相量来自传输线的AC波形的数学表示如下，x（t）=Xmcos（ωt+ω t）（1）哪里Xm正弦波形幅度ω2πf，其中f是瞬时频率波形的起始点（角度）从该方程可以清楚地看出，同步相量用余弦函数表示。波形的相量符号为X=Xm轴（2）根据同步相量方程，为了得到与等价量RM S量的所需相关性，必须都是从分布式传输线上提取的。DAQ系统的主要部分是DAQ测量硬件，该计算机具有可编程软件。信号从乘以比例因子1/相量表示为XM2的大小，传输线一定是有噪声的。因此，DAQ由信号调节电路组成 ，该 信 号调 节 电 路将 以 适合 于 输入 到 模数 转 换 器（ADC）的形式操纵所DAQ还可以执行放大-X=102 中国（3）对于传统的单周期、N个样本/周期算法，均方根相量估计是以下中心计算：滤波、衰减和隔离。因此，从传输线获得的模拟信号被转换成数字信号，然后对其进行处理X=N−1Nxk=−N[2007年12月21日]（k+）（1）]2. e−j（k+1）2π（四）通过电脑。在需要的时刻，我们可以得到数字在所述方法的帮助下获得的模拟信号的表示模数转换器。在预定义的速率下，模数转换器从哪里X=一个-Cph[aso（restim）a]te2连续的模拟信号总是随时间变化[9]。这些样本被传送到计算机，在计算机中，原始信号再次由样本构成。由于从DAQ放大器获得的数字化电流和电压信号直流偏置是直接从输电线路获得的电流和电压信号中突然发生的故障，它无非是正弦波突然变得不对称，几个周期后又恢复正常（对称）[10]。该故障将反映在从DAQ放大器获得的数字化电流和电压信号中。DC偏移去除模块去除从DAQ获得的数字化电流和电压信号中存在的DC在 去 除 直 流 偏 移 后 ， 对 信 号 进 行 经 验 小 波 变 换（EWT）。由于所获得的电流的频率和=电流或电压样本268S.A. Kumar和D.Chandramohan/ICT Express 5（2019）266124. 结果和讨论在实验装置中，负载在一端与10 m的传输电缆连接，并产生故障通过连续地每秒切换功率，并且测量用于故障识别的理想和瞬态条件的相量。图4示出了理想条件，图5示出了瞬态条件下的信号。得到理想信号与暂态故障磁通相位差为248.6675Ω。在实验装置中，负载与10米的传输电缆的一端，故障是创建通过插入电容器和电感器，测量理想和具有故障电容电感条件的信号的相量，用于故障识别。图6示出了具有电容电感故障条件的信号的S.A. Kumar和D.Chandramohan/ICT Express 5（2019）266269−Fig. 1. 方框图。图二. 偏移误差。图三. 同步相量得到理想信号与电容和电感故障的磁通相位差为123.973Ω。在实验装置中，负载在一端与10 m的传输电缆连接，通过使用调节器高速运行来产生故障，并且测量理想信号图（a）显示了理想状态，图7显示了高压信号故障状态。得到的理想信号与高压故障时的磁通相位差为17.0127Ω.在实验装置中，负载在一端与10 m的传输电缆连接，通过使用调节器以非常低的速度运行来产生故障图8示出了低电压信号故障条件。得到的理想信号与低压故障时的磁通相位差为190.4086Ω。见图4。 理想信号。图五. 理想信号之间的磁通相位差暂态&故障。见图6。理想信号电容与电感故障磁通相位差。270S.A. Kumar和D.Chandramohan/ICT Express 5（2019）266见图7。理想信号之间的磁通相位差&高电压故障。见图8。理想信号之间的磁通相位差低电压故障。见图9。磁通相位差理想信号电容故障。在实验装置中，负载在一端与10 m的传输电缆连接，通过插入电容器来产生故障，并且测量理想和具有故障电容条件的信号的相量以用于故障识别。图（b）示出了电容故障条件下的信号得到理想信号与电容故障时的磁通相位差为163.7968Ω。在实验装置中，负载一端与10 m的传输电缆连接，故障是通过插入见图10。磁通相位差理想信号&电感故障。见图11。理想信号之间的磁通相位差自由运行故障。电感器和相量被测量用于理想和具有故障电感条件的信号两者以用于故障识别。图（b）显示了电感故障条件下的信号在理想信号和电感故障之间获得的磁通相位差为137.1856 Ω（见图1A和1B）。1- 3、9和10）。在实验装置中，负载在一端与10 m的传输电缆连接，通过允许电机长时间运行来产生故障，并且测量理想和自由运行条件下的信号的相量以用于故障识别。图11示出了具有自由运行故障条件的信号。得到理想信号与自由运行故障之间的磁通相位差为159.23080。不同类型故障之间的磁通相位差如表1所示。5. 结论本文提出并建立了一种广泛适用、经济高效、精确可靠的输电线路监测技术。这些技术在理想条件下测量来自传输线的磁通量，并将其与实际情况中存在的所获得的传输线磁通量进行比较，从而预测在传输线中发现的故障类型以及它们的适当位置。在此过程中使用的数据采集B类放大器，使这种技术的可行性和实用性。采用直流偏移消除块，在更复杂的情况下解决直流偏移问题S.A. Kumar和D.Chandramohan/ICT Express 5（2019）266271表1理想信号之间的磁通相位差其他类型的故障。号 故障相位差理想信号高压故障与C和L故障vsOL故障与L故障与自由运行故障与C故障与低压故障与瞬时故障vs1高压故障−17.010−140.98−149.38154.19-176.24磅-180.80千克-207.42磅-265.68千克2两个电容器。 &感应器故障123.97140.980-8.3913.21-35.25千克-39.82千克-66.43磅-124.69千克3过载故障132.37149.388.3904.81-26.85千克-31.42磅-58.03磅-116.29磅4电感故障137.18154.1913.214.8104.56磅-26.61千克-53.22磅-111.48磅5空转故障159.23176.2435.2526.85-22.040-4.56千克-31.17磅-89.43磅6电容故障163.79180.8039.8231.42-26.61-22.04磅0-26.61千克-84.87千克7低电压故障190.40207.4266.4358.03-53.2231.17米26.61米0-58.25千克8瞬时故障248.66265.6813.21116.29−111.4889.43米84.87磅58.25磅0多条传输线的问题得到了成功解决因此，这种观测技术具有很大的前景，以增强态势意识，授权动态线路评估，并了解未来智能电网的先进系统测量。利益冲突作者声明，本文中不存在利益冲突引用[1] Q. Yang，J. Ran，R.汉，S.太阳，Y。Chen，F.周，保护半径基于耐压试验的110 kV悬式绝缘子防鸟安装设计，IEEE Trans. 介质Elect. 因苏尔 23（6）（2016）3514-3522。[2] P. Nuutinen，A. Pinomaa，P. Peltoniemi，T. Kaipia，J. Karppanen，P. Silventoinen，共模和RF EMI在低压直流配电网络与PWM电网整流转换器，IEEE Trans. 智能电网8（1）（2017）400-408.[3] M. Abad，M.G. Gracia，N.E. 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