Single-ended Fault Location Method for Overhead Cable Mixed Lines Connected with MMC-HVDC System

Shimin XUE; Junchi LU; Shouxiang WANG; Yabing SUN; Cunjia LIU; Baibing LIU

doi:10.7500/AEPS20200115003

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Single-ended Fault Location Method for Overhead Cable Mixed Lines Connected with MMC-HVDC System

Special Topic on Technology of protection and control for AC/DC hybrid power grid | 更新时间：2025-06-16

- Single-ended Fault Location Method for Overhead Cable Mixed Lines Connected with MMC-HVDC System
- Automation of Electric Power Systems Vol. 44, Issue 22, Pages: 103-111(2020)
- 作者机构：
  
  1.智能电网教育部重点实验室（天津大学），天津市 300072
  2.国网辽宁省电力有限公司大连供电公司，辽宁省大连市 116000
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China;National Natural Science Foundation of China
- DOI：10.7500/AEPS20200115003
  CLC：
- Received：15 January 2020，
  
  Revised：2020-02-07，
  
  Published Online：29 May 2020，
  
  Published：25 November 2020
- 稿件说明：
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薛士敏,陆俊弛,王守相等.含柔性直流接入的架空线-电缆混合线路单端故障测距方法[J].电力系统自动化,2020,44(22):103-111.

XUE Shimin,LU Junchi,WANG Shouxiang,et al.Single-ended Fault Location Method for Overhead Cable Mixed Lines Connected with MMC-HVDC System[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(22):103-111.
薛士敏,陆俊弛,王守相等.含柔性直流接入的架空线-电缆混合线路单端故障测距方法[J].电力系统自动化,2020,44(22):103-111. DOI： 10.7500/AEPS20200115003.

XUE Shimin,LU Junchi,WANG Shouxiang,et al.Single-ended Fault Location Method for Overhead Cable Mixed Lines Connected with MMC-HVDC System[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(22):103-111. DOI： 10.7500/AEPS20200115003.

摘要

准确可靠的故障测距技术对含有柔性直流接入的交流架空线-电缆混合线路的故障恢复至关重要。模块化多电平换流器配置的控制策略决定了其输出特性，将会影响现有故障测距方法的测距性能。考虑换流器控制策略对混合线路故障复合序网的影响，提出一种新型的单端故障测距方法。换流器配置的负序电流抑制策略使故障后的负序网络仅包含传统交流侧，形成的单端网络使混合线路沿线集合电压和负序电流仅在故障点处同相位，利用其独特的边界条件，根据故障点处相位差函数最小的特点实现故障测距。在PSCAD/EMTDC上搭建柔性交直流混合输电系统模型，大量的仿真结果验证了该测距方法的有效性，以及在测距精度、抗过渡电阻能力和抗干扰能力等方面的优势。

Abstract

Accurate and reliable fault location technique is essential to the fault recovery of the AC overhead cable mixed lines connected with a modular multilevel converter based high-voltage direct current (MMC-HVDC) system. Control strategies for the configuration of MMC determine its output characteristics and will affect the performance of the existing fault location methods. Considering the influence of the converter control strategies on the fault compound sequence network of the mixed lines

a novel single-ended fault location method is proposed. Due to the influence of the negative-sequence current restraint strategy configurated in MMC

the negative-sequence network only contains the traditional AC side after the fault. The formed single-ended network makes the voltage set and the negative-sequence current along the mixed lines be in the same phase merely at the fault point. By using this unique boundary condition

the fault location can be realized according to the characteristic that the phase difference function is smallest at the fault point. A model of a flexible AC/DC hybrid transmission system is built in PSCAD/EMTDC. A large number of simulation results verify the effectiveness of the proposed method and its advantages in location accuracy

transition resistance and interference endurance ability.

关键词

Keywords

references

严胜，罗湘，贺之渊 . 直流电网核心装备及关键技术展望［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 3 ）： 205 - 216 .

YAN Sheng ， LUO Xiang ， HE Zhiyuan . Prospect of core equipment and key technology for DC power grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 3 ）： 205 - 216 .

孙凯祺，李可军，刘智杰，等 . 基于柔性直流互联的抽水蓄能与可再生能源协同运行策略［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 8 ）： 41 - 48 .

SUN Kaiqi ， LI Kejun ， LIU Zhijie ， et al . Coordinated operation strategy for pumped storage and renewable energy generation based on VSC-DC integration ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 8 ）： 41 - 48 .

周孝信，陈树勇，鲁宗相 . 电网和电网技术发展的回顾与展望——试论三代电网［J］. 中国电机工程学报， 2013 ， 33 （ 22 ）： 1 - 11 .

ZHOU Xiaoxin ， CHEN Shuyong ， LU Zongxiang . Review and prospect for power system development and related technologies： a concept of three-generation power systems ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2013 ， 33 （ 22 ）： 1 - 11 .

高洪雨，陈青，徐丙垠，等 . 输电线路单端行波故障测距新算法［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 5 ）： 121 - 127 .

GAO Hongyu ， CHEN Qing ， XU Bingyin ， et al . Fault location algorithm of single-ended traveling wave of transmission lines ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 5 ）： 121 - 127 .

WANG L ， LIU L ， DAI L V ， et al . Novel method for identifying fault location of mixed lines ［J］. Energies ， 2018 ， 11 （ 6 ）： 1529 .

黄荣辉，李勋，张宏钊，等 . 线缆混合输电线路故障组合行波测距方法及影响因素研究［J］. 电力系统保护与控制， 2018 ， 46 （ 5 ）： 73 - 81 .

HUANG Ronghui ， LI Xun ， ZHANG Hongzhao ， et al . Research on combined traveling wave fault location method of overhead line-cable hybrid line and influencing factors ［J］. Power System Protection and Control ， 2018 ， 46 （ 5 ）： 73 - 81 .

GASHTEROODKHANI O A ， MAJIDI M ， ETEZADI-AMOLI M ， et al . A hybrid SVM-TT transform-based method for fault location in hybrid transmission lines with underground cables ［J］. Electric Power Systems Research ， 2019 ， 170 ： 205 - 214 .

SADEH J ， AFRDI H . A new and accurate fault location algorithm for combined transmission lines using adaptive network-based fuzzy inference system ［J］. Electric Power Systems Research ， 2009 ， 79 （ 11 ）： 1538 - 1545 .

吴承恩，邰能灵，郁惟镛，等 . 超高压电缆-架空线混合线路故障测寻方法［J］. 电力系统自动化， 2005 ， 29 （ 10 ）： 26 - 29 .

WU Cheng’en ， TAI Nengling ， YU Weiyong ， et al . New method of fault detection and location for EHV cables with transmission lines ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2005 ， 29 （ 10 ）： 26 - 29 .

姜宪国，李博通，张云柯，等 . 基于电压序量变化量的超高压混合线路故障测距方法［J］. 电网技术， 2015 ， 39 （ 12 ）： 3578 - 3583 .

JIANG Xianguo ， LI Botong ， ZHANG Yunke ， et al . A fault location method for extra-high voltage mixed lines based on variation of sequence voltage ［J］. Power System Technology ， 2015 ， 39 （ 12 ）： 3578 - 3583 .

ZHANG Shuai ， GAO Houlei ， SONG Yingtao . A new fault location algorithm for extra-high voltage mixed lines based on phase characteristics of hyperbolic tangent function ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2016 ， 31 （ 3 ）： 1203 - 1212 .

FARSHAD M ， SADEH J . Accurate single-phase fault-location method for transmission lines based on k-nearest neighbor algorithm using one-end voltage ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2012 ， 27 （ 4 ）： 2360 - 2367 .

哈恒旭，王婧，谭雨珍，等 . 基于微分算子逼近的单端故障测距新原理［J］. 电力系统自动化， 2009 ， 33 （ 3 ）： 69 - 73 .

HA Hengxu ， WANG Jing ， TAN Yuzhen ， et al . New single-ended fault location principle based on differential operator approach ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2009 ， 33 （ 3 ）： 69 - 73 .

索南加乐，王增超，康小宁，等 . 基于线性微分方程参数识别的单端准确故障测距算法［J］. 电力自动化设备， 2011 ， 31 （ 12 ）： 9 - 14 .

SUONAN Jiale ， WANG Zengchao ， KANG Xiaoning ， et al . Accurate fault location algorithm based on parameter identification of linear differential equation with single end data ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2011 ， 31 （ 12 ）： 9 - 14 .

NAIDU O D ， PRADHAN A K . Hybrid fault location method for two terminal mixed lines using one ended measurements ［C］// IEEE PES Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference， October 7-10 ， 2018 ， Kota Kinabalu ， Malaysia： 5p .

CUI S ， LEE H J ， JUNG J J ， et al . A comprehensive AC-side single-line-to-ground fault ride through strategy of an MMC-based HVDC system ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ， 2018 ， 6 （ 3 ）： 1021 - 1031 .

林湘宁，黄小波，翁汉琍，等 . 基于分布参数模型的比相式单相故障单端测距算法［J］. 电网技术， 2007 ， 31 （ 9 ）： 74 - 79 .

LIN Xiangning ， HUANG Xiaobo ， WENG Hanli ， et al . A novel phase comparison algorithm for single terminal fault location based on distributed parameter model ［J］. Power System Technology ， 2007 ， 31 （ 9 ）： 74 - 79 .

余锐，肖超，陈愚，等 . 柔性直流馈入下交流输电线路单端故障测距分析［J］. 重庆大学学报， 2017 ， 40 （ 9 ）： 47 - 56 .

YU Rui ， XIAO Chao ， CHEN Yu ， et al . Performance analysis of single-terminal fault location for transmission lines in an HVDC/AC interconnected power system ［J］. Journal of Chongqing University ， 2007 ， 40 （ 9 ）： 47 - 56 .

薛士敏，史哲，李蕴，等 . 适用于柔性直流互联交流系统的无电压方向元件判据［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 4 ）： 143 - 149 .

XUE Shimin ， SHI Zhe ， LI Yun ， et al . A criterion for non-voltage directional elements applied in AC networks connected with VSC-based interconnection devices ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 4 ）： 143 - 149 .

XUE Shimin ， LU Junchi ， LIU Chong ， et al . A novel single-terminal fault location method for AC transmission lines in a MMC-HVDC-based AC/DC hybrid system ［J］. Energies ， 2018 ， 11 （ 8 ）： 2066 .

XUE Shimin ， YANG Jingyue ， CHEN Yanxia ， et al . The applicability of traditional protection methods to lines emanating from VSC-HVDC interconnectors and a novel protection principle ［J］. Energies ， 2016 ， 9 （ 6 ）： 400 .

薛士敏，贺家李，李永丽，等 . 反应三相对称故障的改进负序方向元件［J］. 电力系统及其自动化学报， 2010 ， 22 （ 2 ）： 1 - 4 .

XUE Shimin ， HE Jiali ， LI Yongli ， et al . Improved negative sequence directional relay to response to symmetrical three-phase fault ［J］. Proceedings of the CSU-EPSA ， 2010 ， 22 （ 2 ）： 1 - 4 .

FAN Chunju ， DU Xiuhua ， LI Shengfang ， et al . An adaptive fault location technique based on PMU for transmission line ［C］// IEEE PES General Meeting ， July 24 ， 2007 ， Tampa ， USA： 1253 - 1258 .

ZIPP J ， CONROY M ， BEHRENDT K ， et al . Protective relaying considerations for transmission lines with high voltage AC cables ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 1997 ， 12 （ 1 ）： 83 - 96 .

张斯淇，李永丽，陈晓龙 . 基于故障区域快速识别的混合线路故障测距新原理［J］. 电力自动化设备， 2018 ， 38 （ 10 ）： 166 - 171 .

ZHANG Siqi ， LI Yongli ， CHEN Xiaolong . Novel fault location algorithm for mixed lines based on fault section fast identification ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2018 ， 38 （ 10 ）： 166 - 171 .

樊占峰，白申义，杨智德，等 . 光学电流互感器关键技术研究［J］. 电力系统保护与控制， 2018 ， 46 （ 3 ）： 67 - 74 .

FAN Zhanfeng ， BAI Shenyi ， YANG Zhide ， et al . Research on key technology of optical current transformer ［J］. Power System Protection and Control ， 2018 ， 46 （ 3 ）： 67 - 74 .

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