故障测距

精准、高效地辨识故障行波波头是故障测距的主要难点之一，而故障点反射波波头的有效识别则是单端故障行 波自动测距的关键依据于合理短窗截取的故障电流行波波前具有陡斜直线的特征，采用Hough变换直线检测的方法，通过 前几个行波波头的时间间隔和不同分辨率下初始浪涌突变斜率相关性来校验故障点反射波辨识的有效性，来对故障行波 初始波头和故障点反射波进行初定位，再采用小波分析法，对故障行波波头进行精确定位，提出了一种新的故障行波波 头识别方法实验结果表明，该方法能更准确的标定故障行波波头时刻，有效地提高单端行波故障定位的准确性。

针对行波故障测距技术中行波检测准确性和行波波速对测距精度的影响，提出一种新的双端行波故障定位方法。首先，介绍了变分模态分解(Variational Mode Decomposition，VMD)和 Teager能量算子(Teager Energy Operator，TEO)的特点，并将VMD与TEO相结合应用于故障行波波头的检测。其次，在双端行波故障测距原理的基础上，根据故障行波的传播路径，推导出一种不受行波波速和线路实际长度变化影响的行波故障测距新算法。该算法不需要检测行波反射波的波头，测距原理简单。最后，通过EMTDC仿真验证方法的正确性和准确性。大量的仿真结果表明该方法行波波头检测效果较好，测距准确度较高。

单端行波故障测距方法在考虑频变波速影响时需要提取故障行波时频域特征，但现有方法存在时频分辨率较低、波头识别困难和波速计算不准确的问题。为此，提出一种基于参数优化变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)和瞬态提取变换(transient extraction transform, TET)的单端故障定位方法。首先，利用麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)优化VMD参数，提取含有故障特征的高频模态分量。然后，对该模态分量进行瞬态提取变换，通过去除短时傅里叶变换中模糊的时频能量，保留与信号瞬态特征密切相关的时频信息，得到故障行波时频域全波形。最后，在故障行波全波形中提取主频分量并标定初始波头与第二反射波头，通过计算主频分量下的波速度，结合行波定位方法实现单端故障测距。在PSCAD/EMTDC中搭建四端柔性直流电网的仿真结果表明，所提算法对过渡电阻和噪声具有较强的耐受性，即使在较低采样率下也能实现准确的故障定位。

针对小电阻接地系统发生单相接地故障后保护直接跳闸导致的供电可靠性低的问题，提出一种计及相位偏移的电压梯度测距方法。首先，利用小电阻接地系统单相接地故障零序电流流通回路，分析了忽略零序电压相位偏移时和计及零序电压相位偏移时的零序电压幅值分布特征。其次，针对不能忽略零序电压相位偏移的情况，以母线出口处的零序电压为基准，分析了故障线路任一点的零序电压相对量分布特征。最后，在准确获取区段定位结果的基础上，提出了基于零序电压相对量梯度的测距方法。仿真结果表明，对于典型参数的架空线，相比于传统的基于零序电压幅值梯度的测距方法，利用零序电压相对量梯度后，测距精度显著提高。

针对柔性直流输电线路故障定位过程中信号易受噪声干扰、耐过渡电阻能力差的问题，提出了采用小波变换(wavelet transform, WT)进行消噪处理、并结合变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)的柔性直流输电线路故障定位方案。首先利用基于Logistic函数的循环位移小波阈值去噪对故障信号进行处理。然后采用雪消融优化器(snow ablation optimizer, SAO)结合VMD对信号进行有效分解。最后对分解后的高频分量进行S变换(S-transform, ST)，选取对应频率下的幅值曲线进行波头标定。此外，提出了一种不依赖波速的测距算法。在PSCAD/EMTDC平台中搭建双端柔性直流系统并进行仿真验证。结果表明，所提方案不仅对采样率要求低，且能耐受300 的过渡电阻和30 dB的噪声，在不同故障距离下均能准确进行测距。

接地极是(特)高压直流输电系统中不可或缺的重要组成部分，其间通常架设双导线并联的接地极线路。接地极线路走廊复杂，易发生故障。接地极线路发生故障后不仅影响直流输电系统的安全稳定运行，而且还会对直流输电设备安全和沿接地极线路人畜安全造成危害。接地极线路在系统双极平衡运行状态下没有运行电压以及极址点接地电阻很小的特点，决定了接地极线路故障定位有其特殊性和复杂性，多年来一直是影响重大却未解决的技术课题，对此课题研究较少，实际的实体试验和测试研究更少。本项目经过多年的研究，

时频域反射(time-frequency domain reflectometry,TFDR)法具有成熟便捷、分辨率较高的特点，广泛应用于各类电缆的故障测距。为了有效判别和精确定位核电站仪控电缆绝缘屏蔽层断裂缺陷，文中通过介入热应力，提出一种改进TFDR法。对50 m多芯仪控电缆进行不同程度的断裂破损模拟，并使用传统TFDR法和改进TFDR法进行检测实验验证。检测结果显示，改进TFDR法对弱断裂缺陷的定位峰峰值为0.2，是传统TFDR法的2.5倍，且不同程度断裂缺陷下定位误差率均小于2.5%。可得出如下结论：相较于传统TFDR法，改进TFDR法使用热应力浮动方差曲线作为缺陷判别的依据，可显著提高对弱断裂缺陷的判别能力；改进TDFR法通过对原定位距离进行修正，进一步提高了对弱断裂破损的定位精准度，可实现对微弱缺陷的有效识别定位。

随着配电网的发展，T接分支的大量接入使得配电网结构复杂，传统测距算法通常忽略分支，测距精度变低，研究含多分支配电网单相接地故障测距具有重要意义。为此，提出一种基于前后逐段逼近的含多分支配电网单相接地故障精确测距方法。首先，分析分布参数模型，根据零序电压、电流关系，提出故障区段判别系数，判别最小故障区段。其次，利用最小故障区段两端的零序电压、电流建立故障测距函数，采用梯度下降法求解精确故障点。最后，在PSCAD仿真平台上对所述方法进行验证。结果表明，所提方法可确定故障最小区段，精确计算出故障点，并具有较强的耐受过渡电阻能力，能较好适应高渗透率分布式电源的接入。

本项目申报领域为电气技术-输电和变电-输电线路，是高压输电电缆故障定位、在线监测、智能运检与应急消防相结合的技术开发类重点研究项目。据统计，截止19年底，北京电缆隧道路径总长超过867km，110kV及以上电缆回路总长已达2278km，其规模分居国内城市第一和第二。以北京为代表的特大城市对地下电缆线路供电可靠性要求日益严苛。通过研究，项目的主要创新性成果如下：（1）提出多级串带架空-电缆混合线路不同分段多测点数据同步及传输方法，开发出多级串带混合线路故障区段判别及精确定位系统，有效解决了混合线路重合闸判别难、故障测距不准问题；（2）建立了城市电网高压电缆及通道一体化实时监控平台，实现高压电缆及隧道综合状态参量统一监控及预警，并应用巡检机器人替代人工实施智能巡检；（3）开发了高压电缆网智能运检分析管控功能模块，实现了“一张图管一张网”，有效解决了运检智能化和管理精益化上存在的突出制约问题；（4）设计了隧道内预置智能联动灭火系统实现火情监测、自动灭火，同时研发电缆隧道专用应急消防车用于备班应急。 项目共获专利授权9项，其中发明4项，实用新型4项，外观设计1项；制订标准3项，其中行标2项，企业标准1项；发表论文6篇。已获北京公司科技进步一等奖1项、北京公司技术发明二等奖1项，国网青创赛金奖1项。项目成果在电网企业、电缆智能运检装备制造企业获得应用，对于提高大型城市高压电缆网运行可靠性、推动智能运检技术装备提升具有重要现实意义与应用价值。