基于零序电流-电压微分特性的小电阻接地系统单相接地故障保护原理

中性点经小电阻接地的系统适用于电缆居多的配电网,然而由于配网馈线所处环境复杂,造成了现有的基于零序电流阶段式的保护方案无法满足单相高阻接地故障快速、灵敏地检测需求.针对此现象,文中通过分析故障线路和非故障线路零序电流-零序电压的关系,寻求两者不同的故障特征,由此提出一种基于线路零序电流与母线零序电压微分值波形相似度的保护算法.所提保护算法通过对线路的零序电流和零序电压进行采样,并根据线路零序电流与母线零序电压微分值的波形相似度来判断线路是否发生单相接地故障,可大大提高单相高阻接地故障保护的灵敏度.通过PSCAD仿真测试验证了该算法的有效性.     

基于电流波形聚类的谐振接地系统高阻接地故障定位方法

谐振接地系统高阻接地故障暂态特征不明显,检测难度高。利用谐振接地系统高阻接地等值电路分析发现:高阻接地后的首个工频半波时间内,同属故障上游或下游的各检测点零序电流波形相似度高,而故障上、下游之间的检测点零序电流波形相似程度较低。鉴于同一线路各检测点故障电流分布的有序性,提出一种改进的聚类方法实现高阻接地故障定位,即从故障线路首个区段开始,依次将各区段前后检测点零序电流分别划为两个集合,选择集合之间距离最大的区段为故障区段。该方法减小了聚类算法计算量,提高了谐振接地系统高阻接地故障定位的可靠性,仿真与现场实际故障数据验证该方法是可行的。     

基于零序电流的单相接地故障定位系统

基于对称分量法对配电网输电线路发生不对称接地故障时零序分量进行分析,提出基于零序电流的配电网故障定位方法.基于零序电流的故障定位方法适用于中性点不接地系统发生单相接地故障时的故障定位,阐述零序分量的原理与特点,介绍零序电流采集系统的基本构成及对于零序电流的滤波放大处理方法,分析零序电流相位的提取与计算,最后总结了零序分量在相位法故障定位的特点及应用前景.     

基于改进欧氏-动态时间弯曲距离的谐振接地配电网单相高阻接地故障选线方法EI北大核心CSCD

针对谐振接地系统发生单相高阻接地故障时单一特征量故障信息不明显,以及故障线路与非故障线路暂态零序电流存在明显差异的特点,提出一种基于改进欧式-动态弯曲距离的单相高阻接地故障选线新方法。将动态弯曲距离与欧式距离相结合,求取各线路故障2个周期后暂态零序电流波形的相似度矩阵,构建各线路波形的综合相似系数,并结合模糊C均值聚类算法,实现单相高阻接地故障选线。对于工程应用中线路参数差异造成的非故障线路暂态零序电流波形相似性低的问题,对原始波形进行预处理,以提高选线方法的可靠性。通过大量仿真,验证选线方法对单相高阻接地故障和各类接地故障的有效性。在噪声干扰、采样不同步、零序电流互感器极性反接、两点高阻接地等极端情况下,选线方法具有较强的鲁棒性和容错性。     

基于零序导纳的小电流接地系统单相接地故障检测技术及其应用

对小电流接地系统单相接地故障的检测一般有基于故障暂态分量检测、基于故障稳态分量检测等方法,存在检测准确率、可靠性低的问题.介绍一种基于零序导纳的接地故障检测方法,通过测得的线路零序电流及系统零序电压,计算线路的零序导纳,在零序导纳坐标图中定位故障位置,判断单相接地故障是否发生在本线路.零序导纳检测方法接线、设定及计算简单,不受故障点接地电阻大小的影响,在接地电阻差异较大、有无消弧线圈或消弧线圈存在不同补偿度的工况下都有较高的灵敏度和可靠性.     

基于有源全补偿消弧控制的相似度单相接地故障选线方法

小电流接地故障选线问题是一直没得到彻底解决的技术难题。提出一种在有源全补偿消弧控制装置的基础上利用零序电流波形相似度判别故障线路的方法。该方法利用有源全补偿消弧控制装置替代消弧线圈,在补偿点前后两个短时间段内采集各条线路零序电流波形。利用故障线路与非故障线路零序电流波形的相似度要小于非故障线路间零序电流波形的相似度这一特征,在补偿的同时实现故障选线。对不同故障线路,不同接地电阻,不同故障位置等情况进行了仿真,证明了该方法在不影响补偿快速性条件下较消弧线圈系统的选线方法更加快捷。     

小电阻接地系统高灵敏性零序电流保护

对小电阻接地系统的零序电压、电流关系进行分析,发现发生高阻接地故障时母线零序电压与故障线路零序电流存在比例关系,则零序电压可间接反映过渡电阻的大小,由此提出一种基于零序电压幅值修正的高灵敏性零序电流保护方案。该方案结合现有的零序电流保护原理,通过引入零序电压信息对零序电流测量值进行修正,各线路修正后的零序电流测量值与故障线路首端发生金属性接地故障时的情况相似,保护动作整定值与现有的阶段式零序电流保护相同,从而大幅提高保护在高阻接地故障时的灵敏性。结合工程实际因素,讨论了各参数的整定原则。基于PSCAD/EMTDC的仿真和基于RTDS的装置测试验证了所提保护方案的有效性,其可将保护耐受过渡电阻能力提高到1 000Ω左右。     

基于Bhattacharyya距离的小电流接地故障选线

提出一种基于Bhattacharyya距离测度零序电流相似性的配电网小电流接地系统故障选线方法,克服小波变换等暂态选线方法存在的难以确定能量频段的问题.通过对不同故障条件下小电流接地系统零序电流分析,发现故障后半个周波内故障线路和非故障线路的暂态波形相似度很低,而非故障线路之间的相似度很高.为此,提出了采用Bhatta...     

基于Prony相对熵的输电线故障综合定位方法

针对小电流接地系统发生单相接地故障时定位困难问题,提出一种基于Prony相对熵的输电线故障综合定位新方法。首先,对各检测点故障后T/4内的零序电流进行分段Prony拟合,提取暂态零序电流Prony主导分量;然后,求取相邻检测点的相对熵值,依据故障点同侧两点零序电流波形相似度高,而故障点两侧两点相似度低的特点,定位出故障区段;最后,在故障区段内,利用注入法进行故障距离测定。新方法综合了故障区段定位法和故障测距法的优点,既能减少上传的数据量,又不会丢失电流信号的主要特征,减轻了通信压力,提高了故障定位的精度。     

基于广域测量的故障区段定位方法

配电网中性点广泛采用非有效接地方式,且单相接地等故障的特征量微弱,因此一直缺乏有效可靠的故障选线和定位方法。针对此,通过对故障发生全过程中零序电流特征的分析,定义相邻检测点的零序电流标准化偏移度,提出基于广域测量的故障区段定位方法;结合广域测量系统下采集数据的准确性和快速性,采用故障发生及补偿装置动作全过程的零序电流波形标准化偏移度进行故障区段定位;最后,通过在PSCAD/EMTDC软件上搭建仿真模型,结合具体案例验证所提方法的可行性和可靠性。     

基于电流极性比较的主动配电网故障定位方法

馈线终端单元在主动配电网发生故障时实现对配电网的主动控制,需要简单有效的控制算法。因此,提出了基于电流极性比较的主动配电网故障定位方法。该方法采用馈线终端单元实时检测故障电流,将电流突变时刻作为故障起始点,记录故障后半个周波数据,并计算其极性。通过比较相邻检测点故障电流的极性,实现故障定位。仿真和现场验证结果表明,该方法在主动配电网发生相间短路故障和单相接地故障时均能实现准确的故障定位。     

分布式智能的小电流接地故障定位方法

为了减少通信压力和提高供电可靠性,提出一种分布式智能的小电流接地故障定位方法。该方法以故障点两侧的暂态零序电流相似程度低和波形差异大为基础;利用配电自动化系统终端采集故障信息,通过对等通信网络使相邻馈线终端之间交换彼此的故障信息,并两两计算它们之间的暂态零序电流相似系数;由馈线终端确定故障区段,且把故障定位的最终结果上报给主站。该方法由馈线终端单独完成,不需要主站参与,适应性广,定位速度快,通信压力小,可显著提高供电可靠性。通过ATP仿真验证了分布式智能小电流接地故障定位方法的可行性。并给出了ATP仿真实验,实验分析结果表明了该故障定位方法的可行性和有效性。     

基于暂态零序电流凹凸特征的配电网故障区段定位方法

为保证系统安全运行,不改变原系统中性点小电流接地方式,DG中性点一般采用不接地。当主网发生单相接地故障时DG不向系统提供零序电流,故不影响暂态零序电流故障特征。进一步对暂态零序电流波形特征进行分析发现,其凹凸特点包含着可用于定位的故障信息。采用VMD算法来提取能够表征暂态零序电流凹凸特征的有效成分,并提出波峰波谷算法对有效频率分量的凹凸特性进行刻画。根据故障点两侧凹凸数相差较大且初始凹凸性相反,而故障点同侧其凹凸数大致相等且初始凹凸性相同的特征,构造了基于峭度和初始凹凸性故障定位判据。通过将各区段峭度差值与设定阈值比较并判断初始凹凸性是否一致,从而定位故障区段。仿真试验表明,该方法能够适用于有源配电网故障定位,且在不同故障情况下具有较强的适用性。     

一种基于Hilbert-Huang变换的电力电缆故障测距方法

为了提高电力电缆故障测距的灵敏性和准确性,提出一种基于Hilbert-Huang变换的电力电缆故障测距方法。针对电缆故障时暂态行波信号奇异性不明显问题,HHT能在不需要选择基函数的条件下对信号进行自适应时频分析,应用经验模态分解(EMD)方法对信号进行唯一分解。EMD能在保持信号良好的时域特性和频域特性的同时得到信号的时频和能量分布关系,有利于提取信号的奇异性,进而减小测量误差。通过不同方法对故障进行数值仿真测距,仿真结果表明HHT故障测距方法具有很好的优越性。     

适配高渗透率DG接入配电网的幅值比较式保护

对于高渗透率分布式电源(DG)接入的配电网,提出了新型综合电流幅值比较的保护原理,通过线路两端分相全电流幅值以及正序故障电流幅值的比较进行故障定位,实现了低成本与高可靠性的兼容。并通过PSCAD搭建10 kV含分布式电源配电网模型,全面仿真了不同DG渗透率、故障位置、故障类型、过渡电阻、非同步数据等多种因素对保护原理的影响。经过理论分析和仿真,证明方案能够准确实现故障定位,利用的数据简单,耐过渡电阻能力优秀,保护配置要求低,抗同步误差强。     

含DG配电网分层分区协同故障定位隔离技术

高密度分布式电源并网使配电网故障状况复杂,故障定位困难。针对含高密度分布式电源馈线自动化故障定位与隔离技术,构建了基于分布式智能馈线自动化系统的故障定位方案。分析了含DG配电网区域性故障判别方式,引入区域电流代数和变化作为故障区域定位的基本判据,提出了依据电流相角突变的保护判据。以19节点网络仿真模型对上述方案进行验证,此方案可快速实现故障定位与故障隔离,对高密度分布式电源的接入具有良好的适应性。     

一种基于部分Hausdorff距离的励磁涌流识别新方法

变电站的电磁环境较为复杂,二次设备可能受到电磁干扰等不利因素影响而产生异常数据,进而导致保护误动。传统的变压器励磁涌流识别方法并没有考虑到异常数据干扰对保护的影响。分析异常数据对不同识别方法造成的影响,可以得知现有的励磁涌流识别方法在保护用数据受到异常干扰时,可能会导致保护动作速度变慢甚至保护误动。为解决这一问题,提出了一种基于波形相似度识别的励磁涌流快速识别方法,通过对比差动电流和正弦信号的波形相似度以区分励磁涌流和故障电流。仿真结果表明,该方法能够快速有效识别励磁涌流,在一定程度上能够不受异常数据的影响。     

基于设备信息交互的小电流接地故障定位

为解决小电流接地系统故障定位问题,提出一种利用IEC61850规约进行设备信息交互、比对故障特征波形的配电网故障定位方法。相对传统基于上下游低频波形的差异判别,通过对小电流接地故障暂态特征分析,提取了配电系统特征频带。利用该频带提出基于EMD的改进算法,获得了有效滤除高频干扰的线路特征零模电流,对比线路各区段特征零模电流波形相似度与幅值差度最终确定故障位置。针对上述方法,结合IEC61850规约,所提出的故障定位实现仅需要设备间信息交互,减少主站通信压力,定位效率显著提高。基于Matlab/Simulink的配网小电流接地故障仿真验证了所提定位方法可应对多分布式电源接入、多点故障的复杂情况。设计的配电装置动模仿真也进一步说明了本方法具有更高的准确性、更强的实用性。     

基于电压相量平面的单相高阻接地保护方案

针对经过渡电阻发生单相接地故障时电流差动保护灵敏性降低的问题,提出了一种基于电压相量平面的单相高阻接地保护方案。首先,利用保护安装处的序电流与故障点电流相位近似相等的特点,计算线路两端电流的夹角。然后,通过对线路两端电流的夹角实测值与计算值求取差值,得到单相接地保护相角差。最后,根据单相接地保护相角差在区内故障与区外故障的差异,构造了单相高阻接地故障的动作判据。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,该方案不受故障相别、过渡电阻、故障位置、运行工况等因素影响,能够准确地反映保护区内与区外故障,且具有很高的灵敏性和可靠性,可作为电流差动保护的有效补充。     

基于状态估计的含分布式电源树状配电网故障测距算法

多电源配电网的故障定位和测距对快速排除故障、提高供电可靠性具有重要意义。以含分布式电源(DG)树状配电网的区间定位为基础,按区间特性将配电网分为两电源区段和单电源区段,建立故障等值回路与其相应的微分方程和最优估计离散模型。以电源端口电压电流、各FTU电流为输出量,以故障距离为状态量,利用强跟踪的卡尔曼滤波器算法求解最优估计离散模型,跟踪相间短路故障测距。通过搭建含DG的树状配电网,分析负载、故障点过渡电阻对故障测距结果的影响。算例分析表明,该算法跟踪速度快,受初值的影响小,不受DG接入位置和数量的影响,不受故障点过渡电阻的影响,受负载和树状分支结构影响较少,测距精度满足工程精度要求。