信息学院刘宇课题组提出电力系统输电线路故障精确定位新方法

近日，信息学院智慧能源中心刘宇课题组针对电力系统输电线路提出了一种解析形式的无需参数精确故障定位方法。相关成果以“An Improved Noniterative Parameter-Free Fault Location Method on Untransposed Transmission Lines Using Multi-Section Models”为题在线发表于电力系统保护领域国际知名学术期刊IEEE Transactions on Power Delivery。

我国清洁能源资源与需求分布不均。高压远距离输电线路作为清洁电能的“高速公路”，将其高效输送至需求地区，提升清洁能源利用率，是实现“碳达峰、碳中和”的重要手段之一。输电线路运行过程中时常发生故障，若能利用故障前后线路电气量信息实现精确故障定位，则能有效缩短发现故障点的时间，保证电力系统安全稳定运行。

刘宇课题组提出了一种解析形式的输电线路无需参数精确故障定位方法。与传统故障定位方法相比，该方法有以下几点重要优势：（一）无需输电线路参数，避免了参数不准导致的故障定位精度下降的问题；（二）严格推导了故障位置解析解，避免了迭代类方法收敛至伪根或不收敛的问题；（三）在方程存在解析解的前提下，基于多段π线路模型框架，严格证明了模型选取的最高复杂度，保证了故障定位精度；（四）可广泛适用于换位或非换位输电线路。推导过程中，利用输电线路几何结构对称性，巧妙提取并求解复杂非线性问题中的关键变量，有效降低了多项式方程次数，使得该问题的解析解成为可能。结果表明，所提出的方法在不同的故障类型、故障位置以及故障电阻情况下均能精确定位故障。

信息学院2021级博士研究生卢典为第一作者，刘宇教授为通讯作者，上科大为第一完成单位，国家电网江苏电力科学研究院为合作单位。该项研究得到了国家自然科学基金、上海市等项目的大力支持。

文章链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9444838

图2. 结果对比例子：本文所提出方法（红色）与现有故障定位方法在A相接地故障时的结果对比。（a）与现有非迭代无需参数故障定位方法对比；（b）与其他无需参数故障定位方法对比。