Determining the High-Voltage Overhead Power Line Faulty Section by the Sequential Recognition Method
Keywords:
fault location, short-circuit fault, high-voltage power line, power line walk-down zone, sequential analysis algorithm
Abstract
Overhead power lines form the backbone of electrical grids. The accuracy with which the power line fault is located determines in many respects the power supply reliability and the grid maintenance costs. The accuracy with which the fault is located has a significant influence on the time taken to restore the power supply and reduction of the equipment downtime. One of promising ways in which fault location devices can be developed is to elaborate fundamentally new fault location algorithms based on the sequential multihypothesis analysis method. Such algorithms make it possible to handle a large number of operating parameters using a priori and a posteriori information extracted from the current and voltage waveforms of the facility protected. The article considers two power line fault location techniques based on the interval method and describes a new method for recognizing the line’s faulty section. The proposed approach is able to take into account the factors that influence the decision about the line’s faulty section, such as saturation of instrument CTs, transition impedance at the fault location, and deviation of power quality indicators.
References
1. Диагностика состояния воздушных линий электропередачи 10–110 кВ в нормальных и аварийных режимах / Под ред. А.Н. Висящева. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2012, 270 с.
2. Аржанников Е.А., Лукоянов В.Ю., Мисриханов М.Ш. Определение места короткого замыкания на высоковольтных линиях электропередачи / под ред. В.А. Шуина. М.: Энергоатомиздат, 2003, 272 с.
3. Гриб О.Г. и др. Автоматизированные методы и средства определения мест повреждения линий электропередачи. Харьков: ХГАГХ, 2003, 146 с.
4. Куликов А.Л. Цифровое дистанционное определение повреждений ЛЭП / под ред. М.Ш. Мисриханова. Н. Новгород: Изд-во Волго-Вятской академии гос. службы, 2006, 315 с.
5. Папков Б.В., Куликов А.Л., Илюшин П.В. Задачи надежности современного электроснабжения. М.- Вологда: Инфра-Инженерия, 2022, 260 с.
6. Арбузов Р.С., Овсянников А.Г. Современные методы диагностики воздушных линий электропередачи. Новосибирск: Наука, 2009, 136 с.
7. Saha M. M., Izykowski J., Rosolowski E. Fault Location on Power Networks. London: Springer, 2010, 437 p.
8. Куликов А.Л., Лоскутов А.А., Пелевин П.С. Алгоритм идентификации поврежденного участка на кабельно-воздушных линиях электропередачи на основе распознавания волновых портретов. – Электричество, 2018, № 3, с. 11–17.
9. Папков Б. В., Куликов А.Л., Осокин В.Л. Вероятности редких случайных событий в электроэнергетике. – Электричество, 2019, № 2, с. 4–9.
10. Лоскутов А. А., Пелевин П. С., Митрович М. Разработка логической части интеллектуальной многопараметрической релейной защиты. – Электричество, 2020, № 5, с. 12–18.
11. Шалыт Г.М. Определение места повреждения в электрических сетях. М.: Энергоатомиздат, 1982, 312 с.
12. Лачугин В.Ф. Волновые методы определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи. – Релейная защита и автоматизация, 2023, № 1 (50), с. 58–61.
13. Лачугин В.Ф., Панфилов Д.И., Смирнов А.Н. Реализация волнового метода определения места повреждения на линиях электропередачи с использованием статистических методов анализа данных. – Известия РАН. Энергетика, 2013, № 6, с. 137–146.
14. Иванова Е.А. Комбинированный способ определения места повреждения в линии электропередачи переменного тока. – Электричество, 2015, № 7, с. 12–20.
15. Кондратьева О.Е. и др. Современные подходы к определению мест повреждения высоковольтных кабельных линий. – Электричество, 2022, № 12, с. 59–66.
16. СТО 56947007-29.240.55.159-2013. Типовая инструкция по организации работ для определения мест повреждений воздушных линий электропередачи напряжением 110 кВ и выше. М.: ПАО «ФСК ЕЭС», 2013.
17. Быкадоров А.Л., Заруцкая Т.А., Муратова-Милехина А.С. Применение теории распознавания образов при определении места короткого замыкания в тяговых сетях переменного тока. – Вестник РГУПС, 2021, № 2, с. 119–128.
18. Устинов А.А., Висящев А.Н. Итерационные методы определения места повреждения по параметрам аварийного режима при односторонних измерениях на воздушных линиях электропередачи. – Вестник ИрГТУ, 2010, № 5 (45), с. 260–266.
19. Аржанников Е.А., Чухин А.М. Автоматизированный анализ аварийных ситуаций энергосистем. М.: НТФ «Энергопрогресс», 2000, 76 с.
20. Пат. RU2720949C1. Способ интервального определения места повреждения линии электропередачи / М.В. Мартынов, 2020.
21. Пат. RU2639718C1. Способ интервального определения места повреждения линии электропередачи / Ю.Я. Лямец и др., 2017.
22. Герман Л.А., Суханвердиев К.С., Герман В.Л. Автоматизация электроснабжения тяговой сети переменного тока. Н. Новгород, Изд-во СамГУПС, 2019, 234 с.
23. ГОСТ 32144-2013. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Стандартинформ, 2013, 16 с.
24. Вальд А. Последовательный анализ. М.: Физматгиз, 1960, 328 с.
25. Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория. Справочник / под ред. Я.Д. Ширмана. М.: Радиотехника, 2007, 512 с.
26. Куликов А.Л., Обалин М.Д., Петрова В.А. Применение цифровой обработки сигналов в задаче повышения точности ОМП ЛЭП по параметрам аварийного режима. – Электрические станции, 2016, № 4 (1017), с. 39–44.
27. Пат. RU2508556C1. Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи при несинхронизированных замерах с двух ее концов / А.Н. Висящев, Э.Р. Пленков, С.Г. Тигунцев, 2014.
28. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Высшая школа, 1998, 576 с.
29. Фу К. Последовательные методы в распознавании образов и обучении машин. М.: Наука, 1971, 255 с.
---
Исследование выполнено при финансовой поддержке в рамках программы «Приоритет 2030»
#
1. Diagnostika sostoyaniya vozdushnyh liniy elektroperedachi 10–110 kV v normal'nyh i avariynyh rezhimah (Diagnostics of the Con-dition of Overhead Power Transmission Lines 10–110 kV in Normal and Emergency Modes) / Ed. by A.N. Visyashev. Irkutsk: Izd-vo IrGTU, 2012, 270 p.
2. Arzhannikov E.A., Lukoyanov V.Yu., Misrihanov M.Sh. Opredelenie mesta korotkogo zamykaniya na vysokovol'tnyh liniyah elektroperedachi (Determining the Location of a Short Circuit on High-Voltage Power Transmission Lines) / Ed. by V.A. Shuin. M.: Energoatomizdat, 2003, 272 p.
3. Grib O.G. et al. Avtomatizirovannye metody i sredstva opredeleniya mest povrezhdeniya liniy elektroperedachi (Automated Methods and Means of Determining the Places of Damage to Power Transmission Lines). Har'kov: HGAGH, 2003, 146 p.
4. Kulikov A.L. Tsifrovoe distantsionnoe opredelenie povrezhdeniy LEP (Digital Remote Detection of Power Line Damage) / Ed. by M.S. Misrikhanov. N. Novgorod: Izd-vo Volgo-Vyatskoy akademii gos. sluzhby, 2006, 315 p.
5. Papkov B.V., Kulikov A.L., Ilyushin P.V. Zadachi nadezhnosti sovremennogo elektrosnabzheniya (Problems of Modern Power Supply Reliability). M.- Vologda: Infra-Inzheneriya, 2022, 260 p.
6. Arbuzov R.S., Ovsyannikov A.G. Sovremennye metody diagnostiki vozdushnyh liniy elektroperedachi (Modern Methods of Diagnostics of Overhead Power Transmission Lines). Novosibirsk: Nauka, 2009, 136 p.
7. Saha M. M., Izykowski J., Rosolowski E. Fault Location on Power Networks. London: Springer, 2010, 437 p.
8. Kulikov A.L., Loskutov A.A., Pelevin P.S. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2018, No. 3, pp. 11–17.
9. Papkov B. V., Kulikov A.L., Osokin V.L. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2019, No. 2, pp. 4–9.
10. Loskutov A. A., Pelevin P. S., Mitrovich М. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2020, No. 5, pp. 12–18.
11. Shalyt G.M. Opredelenie mesta povrezhdeniya v elektricheskih setyah (Determination of the Place of Damage in Electrical Networks). M.: Energoatomizdat, 1982, 312 p.
12. Lachugin V.F. Releynaya zashchita i avtomatizatsiya – in Russ. (Relay Protection and Automation), 2023, No. 1 (50), pp. 58–61.
13. Lachugin V.F., Panfilov D.I., Smirnov A.N. Izvestiya RAN. Energetika – in Russ. (News of the Russian Academy of Sciences. Power Engineering), 2013, No. 6, pp. 137–146.
14. Ivanova Е.А. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2015, No. 7, pp. 12–20.
15. Kondrat'eva О.Е. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2022, No. 12, pp. 59–66.
16. SТО 56947007-29.240.55.159-2013. Tipovaya instruktsiya po organizatsii rabot dlya opredeleniya mest povrezhdeniy vozdushnyh liniy elektroperedachi napryazheniem 110 kV i vyshe (Standard Instructions for the Organization of Work to Determine the Places of Damage to Overhead Power Lines with a Voltage of 110 kV and Higher). M.: PAO «FSK EES», 2013.
17. Bykadorov A.L., Zarutskaya T.A., Muratova-Milekhina A.S. Vestnik RGUPS – in Russ. (Bulletin of the RSUPS), 2021, No. 2, pp. 119–128.
18. Ustinov A.A., Visyashchev A.N. Vestnik IrGTU – in Russ. (Bulletin of IrSTU), 2010, No. 5 (45), pp. 260–266.
19. Arzhannikov E.A., Chuhin A.M. Avtomatizirovannyy analiz avariynyh situatsiy energosistem (Automated Analysis of Emergency Situations of Power Systems). M.: NTF «Energoprogress», 2000, 76 p.
20. Pаt. RU2720949C1. Sposob interval'nogo opredeleniya mesta povrezhdeniya linii elektroperedachi (Method of Damage Place Interval Determination to the Power Transmission Line / M.V. Martynov, 2020.
21. Pаt. RU2639718C1. Sposob interval'nogo opredeleniya mesta povrezhdeniya linii elektroperedachi (Method of Damage Place Interval Determination to the Power Transmission Line / Yu.Ya. Lyamets et al., 2017.
22. German L.A., Suhanverdiev K.S., German V.L. Avtomatiza-tsiya elektrosnabzheniya tyagovoy seti peremennogo toka (Automation of Power Supply of the Traction AC Network). N. Novgorod, Izd-vo SamGUPS, 2019, 234 p.
23. GОSТ 32144-2013. Normy kachestva elektricheskoy energii v sistemah elektrosnabzheniya obshchego naznacheniya (Power Quality Li-mits in the Public Power Supply Systems). M.: Standartinform, 2013, 16 p.
24. Val'd A. Posledovatel'nyy analiz (Sequential Analysis). M.: Fizmatgiz, 1960, 328 p.
25. Radioelektronnye sistemy: Osnovy postroeniya i teoriya. Spravochnik (Radio-Electronic Systems: Fundamentals of Construction and Theory. Handbook) / Ed. by Ya.D. Shirman. M.: Radiotekhnika, 2007, 512 p.
26. Kulikov A.L., Obalin M.D., Petrova V.A. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Power Stations), 2016, No. 4 (1017), pp. 39–44.
27. Pаt. RU2508556C1. Sposob opredeleniya mesta korotkogo zamykaniya na vozdushnoy linii elektroperedachi pri nesinhronizirovan-nyh zamerah s dvuh ee kontsov (A Method for Determining the Location of a Short Circuit on an Overhead Power Transmission Line with Unsynchronized Measurements from Its Two Ends) / A.N. Visyashchev, E.R. Plenkov, S.G. Tiguntsev, 2014.
28. Venttsel' E.S. Teoriya veroyatnostey (Probability Theory). M.: Vysshaya shkola, 1998, 576 p.
29. Fu К. Posledovatel'nye metody v raspoznavanii obrazov i obuchenii mashin (Sequential Methods in Pattern Recognition and Machine Learning). M.: Nauka, 1971, 255 p
---
The study was carried out with financial support under the "Priority 2030" program
2. Аржанников Е.А., Лукоянов В.Ю., Мисриханов М.Ш. Определение места короткого замыкания на высоковольтных линиях электропередачи / под ред. В.А. Шуина. М.: Энергоатомиздат, 2003, 272 с.
3. Гриб О.Г. и др. Автоматизированные методы и средства определения мест повреждения линий электропередачи. Харьков: ХГАГХ, 2003, 146 с.
4. Куликов А.Л. Цифровое дистанционное определение повреждений ЛЭП / под ред. М.Ш. Мисриханова. Н. Новгород: Изд-во Волго-Вятской академии гос. службы, 2006, 315 с.
5. Папков Б.В., Куликов А.Л., Илюшин П.В. Задачи надежности современного электроснабжения. М.- Вологда: Инфра-Инженерия, 2022, 260 с.
6. Арбузов Р.С., Овсянников А.Г. Современные методы диагностики воздушных линий электропередачи. Новосибирск: Наука, 2009, 136 с.
7. Saha M. M., Izykowski J., Rosolowski E. Fault Location on Power Networks. London: Springer, 2010, 437 p.
8. Куликов А.Л., Лоскутов А.А., Пелевин П.С. Алгоритм идентификации поврежденного участка на кабельно-воздушных линиях электропередачи на основе распознавания волновых портретов. – Электричество, 2018, № 3, с. 11–17.
9. Папков Б. В., Куликов А.Л., Осокин В.Л. Вероятности редких случайных событий в электроэнергетике. – Электричество, 2019, № 2, с. 4–9.
10. Лоскутов А. А., Пелевин П. С., Митрович М. Разработка логической части интеллектуальной многопараметрической релейной защиты. – Электричество, 2020, № 5, с. 12–18.
11. Шалыт Г.М. Определение места повреждения в электрических сетях. М.: Энергоатомиздат, 1982, 312 с.
12. Лачугин В.Ф. Волновые методы определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи. – Релейная защита и автоматизация, 2023, № 1 (50), с. 58–61.
13. Лачугин В.Ф., Панфилов Д.И., Смирнов А.Н. Реализация волнового метода определения места повреждения на линиях электропередачи с использованием статистических методов анализа данных. – Известия РАН. Энергетика, 2013, № 6, с. 137–146.
14. Иванова Е.А. Комбинированный способ определения места повреждения в линии электропередачи переменного тока. – Электричество, 2015, № 7, с. 12–20.
15. Кондратьева О.Е. и др. Современные подходы к определению мест повреждения высоковольтных кабельных линий. – Электричество, 2022, № 12, с. 59–66.
16. СТО 56947007-29.240.55.159-2013. Типовая инструкция по организации работ для определения мест повреждений воздушных линий электропередачи напряжением 110 кВ и выше. М.: ПАО «ФСК ЕЭС», 2013.
17. Быкадоров А.Л., Заруцкая Т.А., Муратова-Милехина А.С. Применение теории распознавания образов при определении места короткого замыкания в тяговых сетях переменного тока. – Вестник РГУПС, 2021, № 2, с. 119–128.
18. Устинов А.А., Висящев А.Н. Итерационные методы определения места повреждения по параметрам аварийного режима при односторонних измерениях на воздушных линиях электропередачи. – Вестник ИрГТУ, 2010, № 5 (45), с. 260–266.
19. Аржанников Е.А., Чухин А.М. Автоматизированный анализ аварийных ситуаций энергосистем. М.: НТФ «Энергопрогресс», 2000, 76 с.
20. Пат. RU2720949C1. Способ интервального определения места повреждения линии электропередачи / М.В. Мартынов, 2020.
21. Пат. RU2639718C1. Способ интервального определения места повреждения линии электропередачи / Ю.Я. Лямец и др., 2017.
22. Герман Л.А., Суханвердиев К.С., Герман В.Л. Автоматизация электроснабжения тяговой сети переменного тока. Н. Новгород, Изд-во СамГУПС, 2019, 234 с.
23. ГОСТ 32144-2013. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Стандартинформ, 2013, 16 с.
24. Вальд А. Последовательный анализ. М.: Физматгиз, 1960, 328 с.
25. Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория. Справочник / под ред. Я.Д. Ширмана. М.: Радиотехника, 2007, 512 с.
26. Куликов А.Л., Обалин М.Д., Петрова В.А. Применение цифровой обработки сигналов в задаче повышения точности ОМП ЛЭП по параметрам аварийного режима. – Электрические станции, 2016, № 4 (1017), с. 39–44.
27. Пат. RU2508556C1. Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи при несинхронизированных замерах с двух ее концов / А.Н. Висящев, Э.Р. Пленков, С.Г. Тигунцев, 2014.
28. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Высшая школа, 1998, 576 с.
29. Фу К. Последовательные методы в распознавании образов и обучении машин. М.: Наука, 1971, 255 с.
---
Исследование выполнено при финансовой поддержке в рамках программы «Приоритет 2030»
#
1. Diagnostika sostoyaniya vozdushnyh liniy elektroperedachi 10–110 kV v normal'nyh i avariynyh rezhimah (Diagnostics of the Con-dition of Overhead Power Transmission Lines 10–110 kV in Normal and Emergency Modes) / Ed. by A.N. Visyashev. Irkutsk: Izd-vo IrGTU, 2012, 270 p.
2. Arzhannikov E.A., Lukoyanov V.Yu., Misrihanov M.Sh. Opredelenie mesta korotkogo zamykaniya na vysokovol'tnyh liniyah elektroperedachi (Determining the Location of a Short Circuit on High-Voltage Power Transmission Lines) / Ed. by V.A. Shuin. M.: Energoatomizdat, 2003, 272 p.
3. Grib O.G. et al. Avtomatizirovannye metody i sredstva opredeleniya mest povrezhdeniya liniy elektroperedachi (Automated Methods and Means of Determining the Places of Damage to Power Transmission Lines). Har'kov: HGAGH, 2003, 146 p.
4. Kulikov A.L. Tsifrovoe distantsionnoe opredelenie povrezhdeniy LEP (Digital Remote Detection of Power Line Damage) / Ed. by M.S. Misrikhanov. N. Novgorod: Izd-vo Volgo-Vyatskoy akademii gos. sluzhby, 2006, 315 p.
5. Papkov B.V., Kulikov A.L., Ilyushin P.V. Zadachi nadezhnosti sovremennogo elektrosnabzheniya (Problems of Modern Power Supply Reliability). M.- Vologda: Infra-Inzheneriya, 2022, 260 p.
6. Arbuzov R.S., Ovsyannikov A.G. Sovremennye metody diagnostiki vozdushnyh liniy elektroperedachi (Modern Methods of Diagnostics of Overhead Power Transmission Lines). Novosibirsk: Nauka, 2009, 136 p.
7. Saha M. M., Izykowski J., Rosolowski E. Fault Location on Power Networks. London: Springer, 2010, 437 p.
8. Kulikov A.L., Loskutov A.A., Pelevin P.S. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2018, No. 3, pp. 11–17.
9. Papkov B. V., Kulikov A.L., Osokin V.L. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2019, No. 2, pp. 4–9.
10. Loskutov A. A., Pelevin P. S., Mitrovich М. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2020, No. 5, pp. 12–18.
11. Shalyt G.M. Opredelenie mesta povrezhdeniya v elektricheskih setyah (Determination of the Place of Damage in Electrical Networks). M.: Energoatomizdat, 1982, 312 p.
12. Lachugin V.F. Releynaya zashchita i avtomatizatsiya – in Russ. (Relay Protection and Automation), 2023, No. 1 (50), pp. 58–61.
13. Lachugin V.F., Panfilov D.I., Smirnov A.N. Izvestiya RAN. Energetika – in Russ. (News of the Russian Academy of Sciences. Power Engineering), 2013, No. 6, pp. 137–146.
14. Ivanova Е.А. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2015, No. 7, pp. 12–20.
15. Kondrat'eva О.Е. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2022, No. 12, pp. 59–66.
16. SТО 56947007-29.240.55.159-2013. Tipovaya instruktsiya po organizatsii rabot dlya opredeleniya mest povrezhdeniy vozdushnyh liniy elektroperedachi napryazheniem 110 kV i vyshe (Standard Instructions for the Organization of Work to Determine the Places of Damage to Overhead Power Lines with a Voltage of 110 kV and Higher). M.: PAO «FSK EES», 2013.
17. Bykadorov A.L., Zarutskaya T.A., Muratova-Milekhina A.S. Vestnik RGUPS – in Russ. (Bulletin of the RSUPS), 2021, No. 2, pp. 119–128.
18. Ustinov A.A., Visyashchev A.N. Vestnik IrGTU – in Russ. (Bulletin of IrSTU), 2010, No. 5 (45), pp. 260–266.
19. Arzhannikov E.A., Chuhin A.M. Avtomatizirovannyy analiz avariynyh situatsiy energosistem (Automated Analysis of Emergency Situations of Power Systems). M.: NTF «Energoprogress», 2000, 76 p.
20. Pаt. RU2720949C1. Sposob interval'nogo opredeleniya mesta povrezhdeniya linii elektroperedachi (Method of Damage Place Interval Determination to the Power Transmission Line / M.V. Martynov, 2020.
21. Pаt. RU2639718C1. Sposob interval'nogo opredeleniya mesta povrezhdeniya linii elektroperedachi (Method of Damage Place Interval Determination to the Power Transmission Line / Yu.Ya. Lyamets et al., 2017.
22. German L.A., Suhanverdiev K.S., German V.L. Avtomatiza-tsiya elektrosnabzheniya tyagovoy seti peremennogo toka (Automation of Power Supply of the Traction AC Network). N. Novgorod, Izd-vo SamGUPS, 2019, 234 p.
23. GОSТ 32144-2013. Normy kachestva elektricheskoy energii v sistemah elektrosnabzheniya obshchego naznacheniya (Power Quality Li-mits in the Public Power Supply Systems). M.: Standartinform, 2013, 16 p.
24. Val'd A. Posledovatel'nyy analiz (Sequential Analysis). M.: Fizmatgiz, 1960, 328 p.
25. Radioelektronnye sistemy: Osnovy postroeniya i teoriya. Spravochnik (Radio-Electronic Systems: Fundamentals of Construction and Theory. Handbook) / Ed. by Ya.D. Shirman. M.: Radiotekhnika, 2007, 512 p.
26. Kulikov A.L., Obalin M.D., Petrova V.A. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Power Stations), 2016, No. 4 (1017), pp. 39–44.
27. Pаt. RU2508556C1. Sposob opredeleniya mesta korotkogo zamykaniya na vozdushnoy linii elektroperedachi pri nesinhronizirovan-nyh zamerah s dvuh ee kontsov (A Method for Determining the Location of a Short Circuit on an Overhead Power Transmission Line with Unsynchronized Measurements from Its Two Ends) / A.N. Visyashchev, E.R. Plenkov, S.G. Tiguntsev, 2014.
28. Venttsel' E.S. Teoriya veroyatnostey (Probability Theory). M.: Vysshaya shkola, 1998, 576 p.
29. Fu К. Posledovatel'nye metody v raspoznavanii obrazov i obuchenii mashin (Sequential Methods in Pattern Recognition and Machine Learning). M.: Nauka, 1971, 255 p
---
The study was carried out with financial support under the "Priority 2030" program
Published
2023-08-31
Issue
Section
Article
