长沙理工大学邓丰课题组：基于多源暂态信息融合的单端故障定位方法

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输电线路架设环境恶劣，故障发生率高，及时、准确地定位故障位置，对于加快恢复电力供应，提高供电可靠性具有重要意义。现有基于暂态量的故障定位方法大多依赖单一特征量，在高阻故障和电压过零点故障时难以实现准确故障定位。故障暂态量是一种包含时-频域特征的宽频带信号，可映射全景故障信息。 本文充分挖掘多源故障暂态特征，建立多源暂态特征量与故障位置的内在联系，提出一种基于单端量的故障定位方法，为提高输电线路故障定位可靠性提供了一种全新的思路。

团队介绍

本文作者来自长沙理工大学电气与信息工程学院邓丰老师课题组，隶属于“智能电网保护与控制”湖南省科学技术创新团队。团队依托电网输变电设备防灾减灾国家重点实验室、10kV配电网真型试验场，长期致力于电力系统继电保护与故障定位领域的理论研究与工程应用。

邓丰，女，副教授，湖南省杰青，湖南省“湖湘青年英才”科技创新人才、湖南省青年骨干教师培养对象，IEEE PES 电力系统保护与控制分委会 副秘书长；全国黄大年式教师团队核心骨干成员、教育部课程思政示范课程教学名师。

近五年，邓丰副教授主持国家自然科学基金项目2项、主持湖南省自然科学基金杰出青年基金项目，主持省部级、国网公司科研项目10项，作为研究骨干主研国家重点研发计划项目2项；近五年，以第一作者发表高水平SCI检索、中文权威期刊论文20余篇，授权发明专利8项，相关科技成果获日内瓦国际发明展金奖（2021年）、湖南省科技进步一等奖（2020年）、中国电工技术学会科学技术奖三等奖（2020年）。

本课题组长期诚邀海内外优秀学子加盟，更多团队信息请点击网页链接：

研究背景

截至2022年7月，我国电力装机容量达24.4亿千瓦，各大区域电网已通过超/特高压输电线路实现互联。输电线路输送容量与线路长度日益增大，但出线走廊架设环境恶劣，导致故障频发。若故障未得到及时有效处理，可能引发正常线路过负荷跳闸、开关柜与变压器烧毁、发电机组停运，进而引发连锁性停电事故，例如2016年我国西安变电站爆燃事故，2019年美国纽约大停电事故等。

准确可靠的输电线路故障定位方法是故障快速处置的关键一环，对电力系统安全稳定运行意义重大。基于暂态量的故障定位方法具有定位精度高、不受系统运行方式影响等优点，受到广泛关注。

论文所解决的问题及意义

现有基于暂态量的故障定位方法严重依赖波头精确标定和波速度准确选取。暂态信号不同频率分量的波速度不同，高阻接地故障、过零点故障下波头到达时刻难以精确标定，导致现有方法定位可靠性不高。

针对上述问题，本文提出了一种基于多源暂态信息融合的单端故障定位方法，该方法融合宽频带暂态信号中的多源故障特征量，摆脱了对波头精确标定和波速度准确选取的严重依赖，具备较强的容错性能，线路末端高阻故障或过零点故障下仍能实现准确定位，有效提高了定位可靠性。

论文方法及创新点

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论文方法

本文提取能够反映故障位置信息的5种故障特征量：各次暂态浪涌到达时间差、幅值、极性、高低频电压幅值比和主频分量波速度；构建暂态信息融合矩阵，基于波形相似度定量分析不同故障位置暂态信息融合矩阵的相似性和差异性，进而实现故障定位，实施流程如图2所示。

图1 故障定位流程图

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创新点

(1) 深入剖析了不同故障位置5种典型时-频域故障特征的相似性和差异性，揭示了故障特征量与故障位置之间的内在联系。

(2) 提出了基于多源暂态信息融合的单端故障定位方法。融合多源暂态特征量构造暂态信息融合矩阵，基于波形相似度实现了故障位置与多源暂态特征匹配，摆脱了对单一特征量的严重依赖，有效提高了故障定位的可靠性。

结论

所提方法有效克服了对单一特征量的严重依赖，在小初相角故障、线路末端高阻故障、噪声干扰及量测端连接短线路情况下均可实现准确定位，显著提高了定位可靠性。

引用本文

邓丰, 徐帆, 曾哲, 张振, 冯思旭. 基于多源暂态信息融合的单端故障定位方法[J]. 电工技术学报, 2022, 37(13): 3201-3212. Deng Feng, Xu Fan, Zeng Zhe, Zhang Zhen, Feng Sixu. Single-Ended Fault Location Method Based on Multi-Source Transient Information Fusion. Transactions of China Electrotechnical Society, 2022, 37(13): 3201-3212.

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