基于暂态零序电流比较的小电流接地选线研究

由于故障电流微弱、电弧不稳定等原因，小电流接地故障检测始终没有彻底解决。分析了故障产生的暂态零序电流特征，根据相频特性将频率分为不同区段，论证了所选用的低频区段界限明确且对所有出线零序电压电流均呈容性关系。分析了其中暂态零序电流的分布规律，提出基于暂态零序电流该特定分量幅值极性比较的选线算法。该方法可靠性高，不受消弧线圈和不稳定电弧的影响。采用该原理的装置已在现场运行，效果良好。     

应用故障暂态特性实现配电网故障选线的新方法

通过研究谐振接地电网中零序信号的暂态特性,建立了零序电流信号频谱能量分布与故障发生时刻、接地点过渡电阻之间的关系。在利用小波包对暂态零序信号进行分解的基础上,给出了能量比因子和暂态因子的定义,提出了基于以上两个因子取值的自适应故障选线方法。该方法充分利用了暂态零序信号中的低频、工频和高频信息,自适应地选择在故障特征最明显的频带中进行选线,对母线和高阻接地故障均有良好的灵敏性和可靠性。理论分析与仿真结果证明所述方法正确、可行,可实现无死区的故障选线。     

适应配电自动化的馈线接地保护研究

传统的基于零序电流基波、高次谐波的故障选线方法，测量复杂，可靠性不高。文中对负序电流馈线接地保护及负序电流与零序电流比较式接地保护进行了分析，讨论了保护判据，分析了保护精度，介绍了实现方法。该保护方法适用于各种中性点接地方式，便于在馈线保护中实现和在FTU上安装。仿真分析及模拟实验表明，该方法能对弧光接地故障正确选线，抗过渡电阻能力强，可靠性高。     

两相电流互感器配电网零序电流构造方法

中性点非直接接地配电网大多只安装A，C两相电流互感器（TA），而现有单相接地故障选线方法基本都以零序电流为基础实现。如何在两相TA配电网中准确检测并隔离接地故障线路，成为长期困扰实际运行的技术难题。通过对暂态电流的频域和时域分析，找出B相暂态电流与A，C相暂态电流的对应关系，提出在A相和C相接地时由A相和C相暂态电流构造B相暂态电流，进而得到较精确零序电流的方法。通过大量仿真实验验证了所提出的构造方法的正确性。零序电流的成功构造为实现两相TA配电网单相接地故障选线提供了基础。     

基于形态滤波的谐振接地系统故障选线新方法

分析了基于小波理论暂态选线方法的现状后，提出一种基于形态滤波和相关分析的暂态选线新方法。与故障线不同，故障时在中性点零序电压作用下，非故障线暂态零序电流的暂态特性主要由自身对地电容充放电特性决定。将所有馈线零序电流对中性点电压的导数进行归一化处理，再利用相关分析得出每条馈线的综合相关系数，选出符合故障判据的故障线。其中，为有效地抑制各种干扰对算法的影响，对归一化后的零序电流利用改进的多结构元素复合形态学滤波器进行滤波处理。高压物理模拟实验及现场试验结果验证了本算法的可靠性和实用性。     

配电网单相接地故障的小波包选线方法

应用在时频空间皆具有良好聚焦特性的小波包，以适当频率带宽，对故障后暂态电气量进行分解。对于中性点接地方式不同的配电网，按照能量的观点，选择不同的频带来实现故障选线。基于选出的故障选线时频窗，提出了一种选线依据：根据能量最大的原则选择特征频带来获取暂态电容电流的主要特征，然后比较各条线路特征频带的模最大值点和零序电压首半波的极性以确定故障线路。     

基于相频特性与多频带分析的小电流接地系统故障选线

根据线路的相频特性将频率分为不同的区段，论证了在选定频段（SFB）内，小电流接地系统健全线路零序电流极性与故障线路相反;应用小波包以适当频率带宽对各线路的暂态零序电流进行分解，小波包系数的符号表示相应频段零序电流的极性;在SFB内按照能量最大的原则，确定各线路暂态零序电流分布最集中的频带所对应的小波包分解树节点，通过比较所有线路暂态零序电流在各自能量最大节点处的小波包分解系数的极性，自适应地实现故障选线。PSCAD仿真试验结果表明，该方法能够准确、可靠地实现电缆 — 架空线混合传输线的小电流接地系统单相故障选线。     

基于相差统计的小电流单相接地选线新判据

小电流接地系统发生单相接地故障时，故障线路与健全线路在特征频段内零序电流的相位差别是接地选线判据的重要依据之一。文中在详细分析小电流单相接地故障暂态过程的基础上，提出了一种新的基于相差统计的小电流接地系统单相接地选线新判据。这种方法直接利用复小波提取各条线路零序电流各子频段信号的相位，借鉴统计学的方法计算出特征频段内线路间整体的相位差，通过对相位的直接比较选择出故障线路，充分利用了特征频段内的所有信息，计算方法简单可靠，抗干扰能力强，且判据不受系统接地方式、过渡电阻、合闸角的影响。仿真结果表明，这种方法能够可靠地选择出故障线路。     

馈出线测量导纳互差求和法小电流接地选线研究

在分析小电流接地电网零序测量导纳分布的基础上，提出了一种新的小电流接地选线方法——馈出线测量导纳互差求和法。该方法有效地拉大了故障馈线与非故障馈线故障判断量的差距，极大地提高了保护裕度。由于该方法所用的故障判断信息大，使其抗干扰能力大为增大。仿真和初步运行情况证明，该方法有效地提高了小电流接地选线的准确性。     

经消弧线圈接地配电网自动化改造的问题探讨

文章介绍了现有的消弧线圈自动调整及故障选线的方法；探讨基于注入信号法进行消弧线圈调谐的方法；改变消弧线圈档位，测量零序电流变化、进行故障选线的方法；以及采用ＧＰＳ行波进行故障定位的方法；最后提出了基于消弧线圈接地电网的自动化改造方案。     

利用单端暂态量检测单相高阻接地故障的新方法

提出了基于单端暂态量实现高压输电线路高阻接地故障检测的新方法。由于故障电量变化不明显，高阻接地故障通常难以检测，并且容易受到系统正常操作例如电容器投切的影响。研究表明，输电线路发生单相接地故障时，故障相电流和零序电流经小波变换后的模极大值在同一尺度上的同一位置极性表现为同号，同时有相同的时间特性，可以用来作为接地检测的依据。为提高可靠性，利用高阻接地故障和电容器正常投切时暂态高次谐波分量含量的不同来区分故障与正常投切操作。大量ATP仿真及RDTS实验结果表明，该判据具有良好的性能，能保证电容器正常投切时不误发信号，从而提高电网安全性和可靠性。     

高压输电线路故障及操作电磁暂态数字计算新方法

基于多传输线理论、频域分析法、数值拉氏反变换技术和卷积方法，提出了长线路任意点任意短路或断线及断路器开合的电磁暂态计算新方法，特别是考虑了电弧故障，使暂态仿真更加切合实际。该方法在ABC相分量上进行计算，考虑了线路参数频变的影响，适用于均匀换位或不换位的单回线、双回线以及线路传播常数矩阵Z与Y不能对角化的情况，使故障时刻故障点电压（对于短路）或电流（对于断线）相角及断路器开合时刻电流相角可任意设定。     

Powerformer定子单相接地保护研究

提出一种基于故障分量能量函数的Powerformer定子单相接地保护新原理。不同于传统保护方案需要测量发电机中性点和机端的基波零序电压和3次谐波电压，文中提出的方法利用Powerformer机端处的零序电流和母线处的零序电压，通过分析能量方向检测接地故障，对于发电机区内故障和区外故障具有很好的区分性。MATLAB仿真结果证明，在不同的故障情况下，该方案具有较高的灵敏性和可靠性，能够满足Powerformer的保护要求。     

大型水轮发电机定子单相接地故障的暂态仿真

根据水轮发电机定子和转子的绕组结构，在利用多回路理论计算定子和转子绕组电感参数的基础上，考虑定子绕组对地电容的分布性，建立了新的水轮发电机定子绕组单相接地故障暂态仿真模型，将定子绕组单相接地问题的研究统一在一个模型之中。文中以三峡发电机的一种设计方案为例，分析了定子绕组对地分布电容对模型的影响，讨论了单相接地过程中机端与中性点处零序电压及接地故障电流随故障位置和接地电阻的变化关系。该模型适合发电机定子绕组单相接地故障的全过程仿真，可为单相接地故障继电保护方案的分析与开发提供基础。     

小波变换在配电自动化接地故障检测中的应用研究

配电网中发生最多的是接地故障，因此如何快速准确地检测接地故障成为配电自动化的一个较为重要的研究课题。国内外配电网中性点均采用非直接接地方式，在发生接地故障时，故障电压和电流的暂态过程持续时间短但含有丰富的特征量，而稳态时数值很小，因此在接地故障检测中选用一种适合分析其暂态分量的新理论，将有利于提高接地故障检测保护的性能。小波分析克服了傅里叶变换不能对信号同时进行时频局部化分析的缺点，具有很强的信号特征提取能力，尤其对暂态突变信号或微弱变化信号的处理表现出明显的优势。文中把快速衰减振荡的小波函数运用于配电网接地故障检测中，通过对EMTP仿真数据的分析，证明该方法可以有效提高接地保护的动作性能。     

基于模糊理论的小电流单相接地选线装置

正确接地故障选线是小电流接地系统长期存在的难题，通常采用的单一故障选线方法只对部分故障信息进行处理，选线的可靠性不高。文中把模糊理论应用于故障选线，智能融合各种故障信息，综合各种故障选线方法，并研制出多台样机挂网运行。现场运行记录表明装置选线准确，能适用于各种复杂故障。     

基于偏磁消弧线圈的综合增量法单相接地保护

分析了补偿电网单相经电阻接地的现象，利用消弧线圈电感变化前后的系统零序电压和零序电流定义了零序电流综合增量概念。给出了零序电压、零序电流和综合增量的向量图及不同接地电阻下向量的变化轨迹。建立了综合增量与补偿电流变化前零序电压百分数和补偿电流变化量之间的关系，构建了零序电流综合增量法接地选线判据。介绍了基于上述原理的接地选线装置的硬件结构及软件流程。设计了带自检线圈的零序电流互感器和自检及误差矫正单元。样机经现场运行表明选线准确、可靠。     

大容量水轮发电机中性点接地装置设计关键技术

大容量水轮发电机中性点接地装置参数配置需要考虑接地故障电流、暂态过电压、中性点位移电压、定子注入保护配置策略等。为此,从接地故障电流、暂态过电压2个方面开展了分析:(1)基于有限元分析方法,计算了不同接地故障电流下的铁心烧蚀情况,得出了接地故障电流在不同控制条件下的限值。(2)基于电磁暂态分析技术,计算了不同参数配置下的接地暂态过电压,给出了接地装置配置形式选择的建议。通过开展接地故障电流限值和暂态过电压研究,明确了大容量水轮发电机中性点接地装置选型配置的控制边界条件,基于研究结果,推荐采用串联方式配置中性点接地装置。     

基于暂态信息的小电流接地故障区段定位

提出一种适用于配电系统架空线路的小电流接地故障区段定位新方法。该方法利用故障暂态电压、电流特征频段内分量计算无功功率，根据故障点前后暂态无功功率方向的不同确定故障区段。在故障信息不易获取的检测节点处，提出利用电磁场感应获取故障暂态信息的方法，通过测量架空线路下方垂直地面方向电场获取小电流接地故障暂态电压信息，测量水平方向磁场获取故障暂态电流信息，详细阐述了最佳检测点的计算思路，并以一典型10 kV架空线路为例验证了该方法的可行性。最后阐述了利用该方法实现故障区段定位需要解决的若干关键问题。     

检测暂态零模电流相关性的小电流接地故障定位方法

提出了一种利用暂态零模电流的馈线自动化系统小电流接地故障定位新原理:故障点前非故障区段两侧馈线终端装置（FTU）检测到的暂态零模电流波形相似，相关系数接近1;故障区段两侧FTU检测到的暂态零模电流初始极性相反，波形差异很大，相关系数接近0。通过求取相关系数最大值，避免FTU数据采集不同步引起的计算误差。数字仿真与静态模拟实验证明了所提出的故障定位方法是正确、可行的。