Active Single-ended Location Method for Grounding Electrode Lines Based on Short-time Matrix Pencil

TIAN Xincui; CHEN Kaiwen; SHAN Jieshan; ZHANG Yining; YU Jinyun; LI Qiang

doi:10.7500/AEPS20240904005

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Active Single-ended Location Method for Grounding Electrode Lines Based on Short-time Matrix Pencil

Application Research | 更新时间：2025-08-05

- Active Single-ended Location Method for Grounding Electrode Lines Based on Short-time Matrix Pencil
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 15, Pages: 168-177(2025)
- 作者机构：
  
  1.昆明理工大学电力工程学院，云南省昆明市 650500
  2.中国南方电网超高压输电公司检修试验中心，广东省广州市 510663
  3.中国南方电网超高压输电公司大理局，云南省大理市 671000
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52167011)
- DOI：10.7500/AEPS20240904005
  CLC：
- Received：04 September 2024，
  
  Revised：2025-01-11，
  
  Published Online：16 February 2025，
  
  Published：10 August 2025
- 稿件说明：
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田鑫萃,陈开闻,单节杉等.基于短时矩阵束的接地极线路主动式单端测距方法[J].电力系统自动化,2025,49(15):168-177.

TIAN Xincui,CHEN Kaiwen,SHAN Jieshan,et al.Active Single-ended Location Method for Grounding Electrode Lines Based on Short-time Matrix Pencil[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(15):168-177.
田鑫萃,陈开闻,单节杉等.基于短时矩阵束的接地极线路主动式单端测距方法[J].电力系统自动化,2025,49(15):168-177. DOI： 10.7500/AEPS20240904005.

TIAN Xincui,CHEN Kaiwen,SHAN Jieshan,et al.Active Single-ended Location Method for Grounding Electrode Lines Based on Short-time Matrix Pencil[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(15):168-177. DOI： 10.7500/AEPS20240904005.

摘要

接地极线路故障信号微弱、隐蔽性强，检测定位非常困难。基于此，提出了一种基于宽频激励注入和短时矩阵束方法的接地极线路单端测距方法。首先，以差模形式向接地极线路注入具有振荡衰减特性的高斯信号激励，既保证了注入激励不会通过中性母线窜入直流系统侧，又最大限度地减少了信号在接地极线路传播过程中的波形畸变，提高了故障行波的检测效率。然后，采用滑动短时窗对故障行波进行奇异值分解，根据分解得到的特征值实现干扰信号和故障信号的识别，有效放大了微弱的故障信号，且抑制了干扰信号。最后，求取短时窗内故障行波的衰减因子，构建衰减因子过零时刻与故障行波到达时刻的一一映射关系，并确定故障距离。大量仿真表明，该测距方法能够有效检测故障行波，且故障定位精度高。

Abstract

The fault signal in grounding electrode lines is weak and well-hidden

making detection and fault location very difficult. On this basis

a single-ended location method for grounding electrode lines is proposed based on broadband excitation injection and short-time matrix pencil method (STMPM). Firstly

the Gaussian signal excitation with an oscillatory decaying characteristic is injected into the grounding electrode line in differential mode

ensuring that the injected excitation does not leak into the DC system side through the neutral bus and minimizing the waveform distortion to the greatest extent during the propagation of the signal along the grounding electrode line

thereby improving the detection efficiency of fault traveling waves. Secondly

sliding short-time windows are used to perform singular value decomposition (SVD) on the fault traveling waves. The eigenvalues obtained from the decomposition are used to distinguish the interference signals and fault signals

effectively amplifying the weak fault signals while suppressing the interference signals. Finally

the damping factor of the fault traveling wave within the short-time window is determined

a one-to-one mapping relationship between the zero-crossing moment of the damping factor and the arrival time of the fault traveling wave is established

and the fault distance is then determined. Extensive simulations show that the location method can effectively detect fault traveling waves and achieve high fault-location accuracy.

关键词

Keywords

references

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