基于多目标加权灰靶决策的有源配电网故障区段定位方法

分布式电源接入配电网后,现有利用单一故障特征信号的集中式定位方法难以可靠定位故障区段。针对这一问题,提出一种基于多目标加权灰靶决策的分布式故障区段定位方法。通过分析分布式电源接入对单相接地故障电流的影响,选取分别归一化的区段内等值电阻、区段暂态零模电流波动量、衰减速度及零序电流差作为区段状态评价指标,计算各区段采样数据在健全区段、故障点上游区段及故障区段三种决策结果下的靶心度,判断该区段是否为故障区段。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,该方法能够融合多个故障特征,适用于不同故障条件下含IIDG辐射型配电网的故障区段定位。     

基于特征暂态零模电流偏态系数的有源配电网单相故障定位方法

含分布式电源的配电网是新型电力系统的重要组成部分,但分布式电源接入导致配电网的故障形态变得复杂,特别是使得中性点经消弧线圈接地的配电网单相故障特征进一步被弱化,配电网单相故障定位变得愈加困难。现有方法存在灵敏度不足或特征量提取与处理困难的问题,通过解析有源配电网单相故障暂态过程中零模电流的分布特点,发现故障点上游和非故障区段的暂态零模电流始终呈振荡衰减且极性相反的特征。进而引入偏态系数刻画暂态零模电流的振荡衰减特征,构造了基于特征暂态零模电流偏态系数的单相故障定位判据,并提出了有源配电网单相故障区段的灵敏定位方法。理论分析和仿真结果表明,该方法在显著降低故障特征量提取及处理难度的基础上,仍能可靠实现有源配电网单相故障区段定位,具有整定计算简单和抗通信干扰能力强等优点,为新一代配电网单相故障快速定位提供理论依据。     

基于MOPSO的含分布式光伏配电网故障区段定位

光伏等分布式电源接入配电网,影响故障电流的分布,导致传统配网故障区段定位方法不再适用,对此提出基于MOPSO的含分布式光伏电源配网故障区段定位方法。针对配网发生单相接地故障情形,基于故障暂态分量确定终端状态的编码。考虑在不同光照强度下光伏电源提供的故障电流特性,构建满足光伏电源动态投切的开关函数。针对使用单目标优化智能算法易造成不收敛,以及NSGA-II计算复杂度较高的问题,提出采用多目标粒子群算法(MOPSO)定位故障区段。该算法避免了对权值的选取,且计算复杂度低。算例分析表明所提方法能实现含光伏配电网发生单一和多重故障的区段定位,且对畸变信息具有一定的容错性。     

基于广义S变换能量相对熵的小电流接地系统故障区段定位方法

小电流接地系统发生单相接地故障后,系统中产生特征较为丰富的电气暂态量。针对健全区段两端的暂态零序电流相似度高,而故障区段两端暂态零序电流差异较大的特点,提出一种基于暂态零序电流的广义S变换能量相对熵的故障区段定位方法。首先,以暂态零序电流作为故障特征量,根据零序电流突变量确定各检测装置上传数据的起始时刻。然后,对馈线上各装置上传的暂态零序电流进行广义S变换,得到其时频矩阵。最后,利用能量相对熵表征各区段两端信号的差异,通过计算比较,确定熵值最大的区段为故障区段。该区段定位方法适用于不同故障点位置、不同故障角、不同过渡电阻情形下的故障定位,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于曼哈顿平均距离和余弦相似度的配网单相接地故障定位

针对有源配电网谐振接地系统发生单相接地故障时现有定位算法灵敏度不足的问题,文中提出一种基于曼哈顿平均距离和余弦相似度的故障定位方法。首先,明确了分布式电源(distributed generator,DG)的中性点接地方式并分析了DG接入的影响;其次,对故障馈线各区段两端的暂态零序电流进行小波包分解,利用曼哈顿平均距离计算其幅值相似度,并基于余弦相似度比较其波形差异,从而构造综合相似度判据,与设定阈值进行比较即可区分出故障区段。最后利用DIgSILENT PowerFactory搭建仿真模型,仿真结果表明该方法在不同故障位置、不同故障时刻以及不同过渡电阻下均能实现准确定位。     

基于幅值特征和Hausdorff距离的配电网故障定位方法

为了消除单相接地故障下配电网区段定位受系统中性点接地方式、不同过渡电阻以及线性相关法定位盲区等因素对定位准确性的影响,提出一种幅值特征下基于Hausdorff距离算法的故障区段定位方法。首先,分析了零序电流暂态分量故障特征,明确健全区段、故障区段两端零序电流暂态分量幅值特征的关系。其次,引入Hausdorff距离算法,测算馈线区段两端零序电流暂态分量幅值特征匹配度,进一步通过与设定阈值的比较,可以有效区分出故障区段。仿真验证结果表明,所提方法无定位盲区,在不同系统接地方式、不同接地过渡电阻下均能够准确定位故障区段。     

基于配电自动化系统的分布式小电流接地故障定位方法

现有依赖主站的集中式小电流接地故障定位方法参与环节多,不同厂家的产品之间不易配合。从系统结构、动态拓扑识别、通信配置以及基本工作模式等方面,验证了分布式故障处理方法可实现小电流接地故障定位。现有的故障定位算法不能适用于分布式控制系统,需提出适用于分布式故障定位的新算法。给出了适用于分布式故障定位的小电流接地故障暂态等值电路,重点分析了故障区段、故障点上游与下游健全区段两侧暂态零序电流相关系数、暂态零序电流有效值系数以及暂态零序电流峰值与工频零序电流幅值之比,提出综合利用上述故障零序电流特征、满足分布式故障处理要求的故障定位算法,可提高小电流接地故障暂态定位技术的适用性,解决不同厂家产品配合的难题。仿真和现场数据验证了所提方法的有效性。     

基于DOST能量相似度的有源配电网故障区间定位方法

有源配电网小电流接地系统发生单相接地短路时,通过理论分析得出单个DG接入配电网并不影响零序电流大小的结论,由此提出一种基于离散正交S变换(DOST)暂态零序电流能量相似度的故障定位方法。首先对线路上检测设备上传的暂态零序电流信号进行离散正交S变换,然后利用得到的时频矩阵中的元素计算线路区间两端检测点的能量相似度,能量相似度小于设定的阈值即为故障区间。MATLAB/Simulink仿真结果表明该方法准确有效,适用于有源配电网的故障区间定位。     

基于变分模态分解的配电网单相接地故障区段定位

解决小电流接地系统单相接地故障的有效识别与故障区段定位问题,可为确保配电网的安全稳定运行发挥重要作用。针对接地故障波形识别困难与区段判别繁琐等不足,基于变分模态分解(VMD)技术构建了暂态零序电流突变极性差异的单相接地故障区段定位判别方法。首先建立了10 kV配电网故障分析模型,获取了线路各监测节点的零序电流波形。其次根据各节点暂态电流,提取暂态波形的特征模态分量作为故障研判依据,提出了比较相邻监测点的突变极性差异法用于判别故障所在区段位置。通过仿真测试,验证了该方法对于不同故障初相角下的配电网故障定位均为有效,具有用于单相接地故障识别的优势。     

含分布式电源的配电网单相接地故障精确定位方法

分布式电源(distributed generation,DG)大量接入配电网,改变了配电网的结构和单相接地故障时的特征,给配电网的故障定位带来了困难。针对含DG的中压配电网故障定位困难且现有的故障定位方法准确度低的问题,提出一种新的故障定位方法。首先采集配电网故障前后电源节点处的零序电压、零序电流,根据含DG的配电网零序阻抗模型,计算出故障区段特征值,选择特征值最小的两节点作为故障发生区段的首末节点,建立两节点的线路零序阻抗模型,利用牛顿-拉夫逊方法计算出故障位置。算例表明,该方法具有较高的准确度和较强的鲁棒性,且不受过渡电阻和故障距离影响。     

基于小波包能量相对熵的配电网单相接地故障区段定位

配电网发生单相接地故障时,故障点两侧暂态零序电流波形差异较大,在不同频率下的能量分布不同。结合信息熵和小波包分解,定义了具有对称性的小波包能量相对熵来识别此差异,实现故障区段定位。对馈线自动系统中沿线安装的FTU或其他测量装置获得的暂态零序电流进行小波包分解,获得其频谱能量分布特性,再计算各区段两端暂态零序电流的相对熵,比较计算结果,熵值最大的为故障区段。通过选用暂态零序电流能量最大的数据段来计算相对熵,可以避免采样不同步的影响。该区段定位方法不受过渡电阻、故障位置和故障角的影响,通过仿真分析验证了方法的有效性。     

基于暂态能量的小电流接地系统单相接地故障区段定位方法

国内配电网主要为小电流接地系统,单相接地故障占故障总数的80%以上,故障特征不明显且易受噪声信号影响,故障的辨识、选线和区段定位难度大。暂态录波故障指示器和配电网同步相量测量装置的推广应用为小电流接地故障区段定位提供了更全面的故障信息支撑。详细分析了零序网络的相频特性,提出一种基于零序电流首容性分量能量的小电流接地故障的区段定位方法。确定辨识暂态零序电流的首容性频段范围,并分析故障区段和健全区段的暂态零序电流的不同特性。计算零序电流首容性分量的暂态能量并用于设计故障区段定位方法。所述方法物理概念清晰,判据阈值不受系统和故障位置的影响。仿真模拟和现场实验验证了所提故障定位方法的有效性。     

基于AGM曲线能量的配电网故障区段定位方法

配电网发生单相接地故障后,准确识别故障区段对配电网的安全稳定运行具有重要意义。因此,根据单相接地故障后故障点异侧暂态零序电流波形趋势差异显著的特点,本文提出一种基于暂态零序电流自适应全局均线能量的故障区段定位方法。首先,利用极点对称模态分解得到反映故障后暂态零序电流波形趋势的自适应全局均线;然后,利用故障后暂态零序电流自适应全局均线的能量差,描述故障后暂态零序电流波形趋势的差异程度,构建判据确定故障区段。仿真结果表明,该方法在不同故障条件下均可准确识别故障区段。     

基于动态时间弯曲距离的谐振接地系统高阻接地故障区段定位方法

配电网高阻接地故障时故障电流较小,使得故障定位有了较大的难度。通过提取各检测点纯暂态零序电流以及母线纯暂态零序电压,利用暂态投影法将各检测点的纯暂态零序电流投影到母线纯暂态零序电压后,计算相邻采样点的投影电流动态时间弯曲距离进行区段定位。仿真结果表明,该定位算法在不同情况下具有较高的区段定位准确率。     

基于RTDS的光伏接入配电网故障特征研究

随着光伏在配电网渗透率的不断提高,光伏电源故障特征的研究对于配电网的保护控制尤为重要。通过建立光伏并网系统的暂态模型,研究了分布式光伏电源的暂态特性并给出了其电磁暂态全电流方程。利用实际光伏并网控制器,搭建了基于RTDS仿真平台的实时混合仿真系统,通过该系统验证了具有低电压穿越能力的单极式光伏在不同故障情况下的暂态全过程,分析了不对称故障下分布式光伏电源低电压穿越期间的谐波特性。通过理论分析和实验验证全面阐述了光伏电源的故障特征,为光伏接入配电网的故障电流计算及保护整定提供了参考依据。     

含分布式光伏的中压直流配电网接地故障暂态特性分析

针对分布式光伏接入直流配电网后故障电流分布呈现新特征的问题,以含分布式光伏的中压直流配电网为研究对象,分析直流母线发生单极接地故障时的故障暂态特征和影响机理。单极接地故障响应过程可以分为直流侧电容放电、光伏电源多回路供电、光伏电源续流以及电感续流4个阶段,并根据4个阶段的暂态特性推导得到了各故障阶段中各个变换器直流侧电容电压以及故障电流的时域表达式。通过分析故障电流的典型特征可以发现单极接地的故障电阻大小对故障电流的幅值和到达峰值的时间影响较大。最后在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建含分布式光伏的±10 kV双端供电型直流配电网仿真模型,验证了含分布式光伏的中压直流配电网单极接地故障暂态特性理论分析的正确性。     

基于配电网原故障定位方案的分布式电源准入容量研究

为解决由于分布式电源(distributed generation,DG)接入而导致的传统配电网故障区段定位方案不再适用的问题,提出一种通过限制DG接入容量,保证传统故障区段定位方案可用的方法。首先简述了传统故障区段定位方案以及DG故障电流的计算方法;然后分析了DG接入对传统配电网故障区段定位方案的影响,提出了保证原有故障区段定位方案适用时,系统电源提供的最小短路电流与DG提供的最大反向短路电流应满足的要求,因为两者均与DG的接入容量相关,所以上述要求相当于对DG的最大接入容量作出限制。算例表明,限制DG的接入容量,基于短路计算可设置合理的开关定值来区分系统电源提供的最小短路电流及DG提供的最大反向短路电流,保证传统的故障区段定位方案可用。与其他开关定值设置方法的对比表明,直接基于短路电流计算,会提高DG的接入容量或者馈线的供电长度。     

基于暂态零序分量的小电流接地故障定位方法

提出一种利用暂态零序电流信号的小电流接地故障定位新方法。通过分析中性点非有效接地系统发生单相接地故障时的暂态特征,发现故障线路故障点同侧(上游或下游)两相邻检测点暂态零序电流信号波形基本相同、幅值相差不大,故障点两侧暂态零序电流相差较大。定义故障参量为暂态持续时间内瞬时零序电流的绝对值和,根据故障区段两端故障参量的变化量最大特征确定故障区段,最后,利用仿真验证了方法的正确性。     

基于FCM聚类的小电流接地系统故障区段定位

提出了一种基于FCM聚类的小电流接地系统的配电网故障区段定位方法。小电流接地系统发生单相接地故障后一段时间内,故障点上下游同侧暂态零序电流波形具有高度相似性,而异侧的波形则不具有相似性。通过构造暂态零序电流幅值序列表征这一特性,采用FCM聚类算法划分故障点上下游区段来实现故障区段定位。该方法仅需故障线路上测量点上传幅值序列,一定程度上降低了测量点的通信压力。仿真试验表明,所提出的方法能够准确定位出故障区段。     

基于改进LMD和能量相对熵的主动配电网故障定位方法

针对配电网发生单相接地故障且分布式电源（distributed generations, DGs）大量接入后,配电网结构和运行方式复杂多变、故障后电气量不明显、故障特征弱等特点,提出一种基于改进局部均值分解（improved local mean decomposition, ILMD）和能量相对熵的主动配电网故障定位方法。首先,利用镜像延拓将信号在两端延拓,消除LMD存在的端点效应,同时,在信号中加入自适应噪声,克服LMD存在的模态混叠问题,对各区段暂态零序电流进行ILMD分解;然后对分解后所有乘积函数（product function, PF）的能量相对熵进行计算,所有PF分量的相对能量熵之和即为区段间的相对能量熵,通过所设置的定位判据,对故障区段进行判断。仿真结果表明,所提算法在10 kV小电流接地系统和改进的IEEE33节点系统中,在不同的仿真条件下故障定位结果准确率高,验证了所提方法的准确性。