小电流接地系统单相接地故障的判断和处理

分析了小电流接地系统单相接地故障的特点,列举了完全接地、电弧接地、串联谐振、绝缘监测仪表的中性点断线时电网发生单相接地等9种故障现象,并提出了单相接地故障的处理步骤和具体要求。     

基于大数据理论的小电流接地故障推拉策略的研究

小电流接地系统广泛应用于我国35 kV及以下电压等级的配电网络,在中低压等级的配电网络中最常出现的故障为单相接地故障。通过整理小电流接地系统发生单相接地故障时的历史数据库,在大数据视野下发现发生单相接地故障的规律,并对多数据故障样本进行分析比对,得出各个因素对于接地故障的影响程度,从而在系统同一母线元件发生接地时根据数据信息分析出母线上各个出线的故障概率,提高故障推拉精度,缩小停电范围。     

谐振接地电网的等值分析

在我国,谐振接地方式在中压电网得到越来越广泛的应用,谐振接地方式有效地遏制了电网中发生的各种瞬间接地电弧故障的发展.本文通过对这种接地方式下电流、电压分布以及电压谐振和电流谐振原理的分析,建立了相应的等值分析模型,指出了谐振接地方式能有效熄灭电弧的原理、消弧线圈调谐的原则,并提出了基于可实时调节消弧线圈的谐振接地电网单相接地故障选线新方法,为提高谐振接地电网的单相接地故障保护性能提供了研究基础.     

谐振接地电网单相接地故障选线的研究

为解决小电流接地系统单相接地选线中谐振接地电网的单相接地选线问题和现场应用中现有方法存在的选线不准确问题,在详细分析补偿电网零序测量电流分布后将消弧线圈补偿电流融入小电流接地选线计算和判断中,提出了一种新的针对谐振接地电网的、基于单相接地故障工频稳态量分析的小电流接地选线算法。EMTP仿真分析显示该算法具有较高的保护裕度。初步挂网运行试验也证明了该方法具有较高的选线准确性。     

利用电流-电压导数线性度关系的小电流接地系统接地故障选线

更好地利用故障暂态与稳态信息,可以减少小电流接地故障选线算法复杂程度,提高适应性。分析了不接地与经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时,不同出线暂态与稳态电气量的线性度关系,发现:健全线路的零序电流与母线零序电压导数之间始终呈正比例且比例系数为正;故障线路的零序电流与母线零序电压导数呈非线性关系或者比例系数为负的正比例关系。可对零序电流采样值序列与对应的母线零序电压差分值序列进行线性拟合,根据拟合优度及曲线斜率选择故障线路。方法可同时适用于不接地系统与谐振接地系统,且对高阻接地故障仍有较高的选线准确度,与以往的选线方法相比利用了更加丰富的故障电气量,提高了选线算法的适应性与选线的可靠性。仿真验证与现场数据验证了方法的正确性。     

10kV电压互感器损坏的仿真计算研究

针对近年来提出的在中性点不接地系统中调节参数避免铁磁谐振的理论,分析中性点不接地电网发生单相接地时产生串联和并联谐振的条件,得出并联谐振电路能更好地反应系统的实际情况。在电力系统电磁暂态仿真软件(ATP-EMTP)中,按JDZJ-10电压互感器的试验参数进行仿真计算分析。仿真结果表明,减小10kV系统中的对地容抗参数不能避免谐振,只是谐波的次数更低,还会导致单相故障发生瞬间故障相电容上冲击电流增大和故障消失瞬间故障相的电压互感器的过电流增大。     

小电流接地系统异常运行判断及处理

<正>我国6.3k V、10k V及35k V等电压等级的电力网中性点一般采用中性点不接地或中性点经消弧线圈接地方式,此种接地方式通称为小电流接地系统。此种接地系统的优点是供电可靠性较高,当电网发生单相接地故障时可继续供电,无须立即停电,其缺点是电网绝缘水平须按线电压考虑,使电网建设投资成本较中性点直接接地系统大。1小电流接地系统发生单相金属性接地小电流接地系统发生单相金属性接地故障,以A相     

10 kV电压互感器损坏的仿真计算研究

针对近年来提出的在中性点不接地系统中调节参数避免铁磁谐振的理论,分析中性点不接地电网发生单相接地时产生串联和并联谐振的条件,得出并联谐振电路能更好地反应系统的实际情况。在电力系统电磁暂态仿真软件（ATP-EMTP）中,按JDZJ-10电压互感器的试验参数进行仿真计算分析。仿真结果表明,减小10 kV系统中的对地容抗参数不能避免谐振,只是谐波的次数更低,还会导致单相故障发生瞬间故障相电容上冲击电流增大和故障消失瞬间故障相的电压互感器的过电流增大。     

基于信号注入法的铁磁谐振与单相接地故障辨识

中性点不接地系统中,电磁式电压互感器(PT)铁磁谐振与单相接地均频繁发生,其故障现象相似,都表现为零序电压升高,特别是基频谐振不易与单相接地区分,导致微机消谐装置与小电流接地选线装置可能发生误判。本文通过分析基频谐振与单相接地的线路对地阻抗的差异,提出基于信号注入的故障辨识方法。该方法依据不同故障类型下,同一注入电流信号产生电压的不同来辨识基频谐振与单相接地故障。仿真结果验证该方法能够有效辨识基频谐振与单相接地故障。     

新型接地故障基波电流全补偿柔性控制系统

单相接地故障电流和间歇性弧光过电压严重影响供电系统的安全,为此提出一种偏置接地柔性控制系统,其具有中性点不接地系统和谐振接地系统的优点。中性点不接地系统正常运行时加入偏置元件,实现电网电容电流和绝缘电阻的精确测量,测量结果不受电网不对称度的影响;当发生单相接地故障后,根据故障前后零序电压和测得的线路分布参数计算故障电流,比较各相电压与故障电流的相位实现故障选相,选相结果不受过渡电阻的影响;然后在故障相的超前相对地接入一阻感性补偿元件,补偿元件可实现接地故障基波电流的全补偿,可有效地将故障相电压钳制为零,消除电弧重燃的可能性。由于高阻接地故障的接地电流小、零序电压位移度小,不满足电弧自燃的条件,因而根据接地电流实际测量值柔性控制补偿元件的投切,为配电网接地故障消弧提供新的理论。     

仅利用零序电流的谐振接地系统接地故障方向算法

由于多数终端难以获得零序电压或三相电压信号,限制了暂态功率方向法在小电流接地故障定位、多级保护、分界技术的应用。分析了谐振接地系统单相接地时故障点上游与下游的零序电流工频分量、暂态主谐振分量以及衰减直流分量与故障初相角的关系,发现可利用零序电流工频分量作为零序电压的极化相量,进一步识别故障方向。当零序电流工频分量初相位分别在(-45°,75°)或(135°,255°)以内,暂态主谐振分量初相位分别在(-30°,30°)或(150°,210°)以内时,或者衰减直流分量与工频分量幅值之比大于预设门槛时,故障方向为正,否则故障方向为负。仿真和现场实际故障数据验证了算法的正确性。     

小电流接地系统接地故障电弧重燃暂态特征分析

小电流接地系统单相接地故障时常具有间歇性,针对电弧重燃时刻与重燃时电气量的分析可完善故障暂态理论并提高检测效果。文中根据接地故障熄弧后的电压与绝缘恢复特点,分析不同接地系统中在故障点不同稳定情况时的可能重燃时刻,并对重燃后故障暂态特征进行分析。故障点稳定时,不接地系统中易在熄弧后半个工频周期内重燃;经消弧线圈接地系统中,重燃主要发生在故障相电压峰值前时刻。故障点不稳定时,重燃时刻无明显规律。将重燃过程看作非零初始状态的单相接地故障,高频暂态电流的谐振频率、衰减因子与重燃时刻无关,幅值与重燃时刻故障相电压瞬时值近似成正比,经消弧线圈接地系统中的衰减直流分量衰减因子与重燃时刻无关、幅值与相电压对时间导数近似成正比。仿真及实测数据验证了分析结论的正确性。     

配电网单相接地电弧建模及仿真分析研究

为选择有效的配电网接地消弧措施及选线方法,有必要进行电弧建模及仿真研究。给出Cassie、Mayr、Schwarz、控制论等四种电弧模型的数学方程,其中Mayr、Schwarz、控制论等三种电弧模型适合描述接地电流较小的电弧的故障特征。建立Schwarz和控制论电弧仿真模型,并利用电弧特性测试电路对这两种模型做仿真对比分析。控制论模型因能直接设置弧长,直观地反映配电线路故障拉弧情况,更适用于谐振接地系统单相弧光接地故障仿真研究。采用ATP-EMTP软件建立谐振接地系统模型和控制论电弧模型,分析了不同电弧长度对电弧阻抗、接地电弧稳态和暂态特性的影响。仿真结果表明,利用控制论电弧模型可较直观且准确地仿真谐振接地系统弧光接地故障。     

谐振接地系统两点同相接地故障暂态特征及选线

针对配电网两点同相接地故障选线准确率低的问题,依据零序电流和零序电压的暂态特性,提出一种适用于谐振接地系统两点同相接地故障的选线新方法。首先,建立并简化两点接地故障等效零序网络,推导各线路零序电流暂态量和母线零序电压暂态量的关系式,分析得到两点同相故障的暂态特征。其次,通过函数拟合得到各线路的零序对地分布电容和故障过渡电阻,利用故障线路过渡电阻远小于健全线路的特征,并结合线路始端零序电流暂态量与纯容性电流暂态量的差值大小,形成选线判据。最后,分别对不同工况下的两点同相接地故障进行了仿真,结果表明所提方法可准确同时选出2条故障线路,且适用于高阻故障。     

小电流接地故障无功功率分析及选线新方法

对于谐振接地系统的单相接地故障,由于现场普遍存在电压互感器(PT)和电流互感器(CT)极性反接的现象,当仅仅利用故障的暂态无功功率方向进行选线时极易发生误选。分析了PT、CT极性反接对故障暂态和工频无功功率的影响,提出一种利用故障的工频无功功率对暂态无功功率进行修正再选线的新方法。即:修正后的暂态无功功率为负值的线路为故障线路,如果所有出线修正后的暂态无功功率都是正值则为母线接地。该方法可以忽略PT和CT的极性反接影响,扩大了选线适用范围。仿真和现场的数据证明了该方法的可行性。     

基于波形相似度因子的双馈风电场送出线路单相接地保护

提出了一种基于波形相似度因子的双馈风电场送出线路单相接地保护方法。推导出电网故障下的风力发电机端口短路电流表达式,分析风电送出线路故障后故障电流的暂态特性。在此基础上,建立了风电送出系统的0模瞬时值模型。然后,利用区内外故障时模型差异特征构造0模电压波形相似度因子,进行故障定位。最后,通过仿真验证了该方法在各种单相接地故障情况下,均能正确识别区内外故障,不受过渡电阻和频率偏移影响。     

船舶中压电网消弧线圈接地方式机理研究

消弧线圈接地方式用于船舶中压电网时,对其机理和规律迄今还缺乏定量研究。在对船舶中压电网单相接地故障进行理论分析的基础上,结合暂态仿真,研究了消弧线圈阻尼率、脱谐度以及发电机频率偏移、燃弧时刻角等对熄弧恢复电压、重燃过电压、中性点位移电压以及故障电流的影响。结果表明,增大阻尼率将减小熄弧电压恢复超调量,从而降低重燃过电压,但也会使故障电流有所增加;而增加脱谐度会使得熄弧电压恢复超调量增加,可能引起较大的重燃过电压,为了限制故障电流,脱谐度不宜取值过大;此外,发电机频率偏移也可能导致较大的暂态过电压。     

基于故障相接地的配电网单相接地故障自动处理

针对中性点非有效接地配电网单相接地故障处理难题,提出一种基于故障相接地的配电网单相接地故障自动处理方案。自动化系统由变电站内的故障相接地熄弧选线装置和配置于馈线开关的故障相接地启动保护装置构成。通过采用故障相接地手段实现单相接地故障的可靠熄弧,利用故障相接地断开前后的零序电压和零序电流变化特征实现永久性单相接地故障选线、选段、隔离和健全区域供电恢复。通过对故障相接地断开前后系统零序电压和零序电流的变化规律分析,构造了基于故障相接地断开前后基波零序电流比值的单相接地选线和选段判据。讨论了单相接地故障处理启动判据、故障相接地断开时刻感知、故障相接地断开前中性点中电阻投入必要性等关键技术问题。结合实例对所提出的单相接地故障处理过程进行了说明,并开展了实验验证,结果表明了所提出方法的可行性和有效性。     

基于高低频段暂态信号相关分析的谐振接地故障选线方法

针对谐振接地系统在相电压过零点附近发生单相接地故障时选线灵敏度不足的问题,提出一种基于高低频段馈线零序电流与母线零序电压导数的相关分析故障选线法。系统故障后健全线路的阻抗在高低频段均呈电容特性,而故障线路的阻抗在高频段呈电容特性,在低频段呈电感特性。由此可知,健全线路零序电流与母线零序电压导数的相关系数在高频段和低频段相等,其差为零;故障线路在低频段含有衰减直流分量,该频段内零序电流与母线零序电压导数的相关系数很小,而高频段的相关系数数值较大,两者差值较大。根据这一特点构成故障选线判据。该方法物理意义明确,能提高相电压过零点附近的选线灵敏度,在其他故障状态下也能准确选线。大量仿真结果验证了该方法的有效性。