基于零序电流幅值比倍增系数的灵活接地 系统故障选线方法

针对灵活接地系统高阻接地故障选线困难的问题,提出一种基于零序电流幅值比倍增系数的灵活接地系统故障选线方法。首先,分析了系统单相接地故障时并联小电阻投入前后中性点与线路零序电流幅值比的变化特征,即：中性点与健全线路零序电流幅值比增大,而中性点与故障线路零序电流幅值比减小。其次,通过引进倍增系数定量刻画幅值比变化趋势,继而构造故障选线自适应判据。此外,利用中性点电感和电阻间接求解小电阻投入后零序电流幅值微弱的健全线路倍增系数,有效降低因零序CT精度限制所导致的选线误判概率。理论分析和仿真结果表明,该方法耐过渡电阻能力可达3000 ?,无需零序电压信息,可靠且适用性强。     

利用零序电流相位变化特征的灵活接地系统故障选线方法

针对配电网灵活接地系统高阻接地故障选线困难的问题,提出一种利用零序电流相位变化特征的故障选线方法。详细分析了单相接地故障时各线路与中性点零序电流的相位差变化特征。并联小电阻投入前,各线路与中性点零序电流相位差为180°;并联小电阻投入后,健全线路与中性点零序电流相位差约为90°,而故障线路与中性点零序电流相位差约为180°。通过互相关系数反映各线路与中性点零序电流相位差,并且构造互相关系数差动判据,进一步增强故障特征差异。同时,利用中性点零序电流计算幅值微弱的健全线路零序电流,有效降低零序CT无法准确采集导致故障选线装置误判的风险。PSCAD仿真结果表明,该方法适用于过渡电阻3000Ω以内的接地故障,在零序CT反接、强噪声干扰等极端工况下,依然具有较高的可靠性。     

基于零序功率比的灵活接地系统故障选线方法

针对灵活接地系统高阻接地故障选线困难的问题,提出一种基于零序功率比的配电网接地故障选线方法。根据灵活接地系统单相接地故障等效电路,分析中性点并联小电阻投入前后健全线路和故障线路零序有功与零序无功的变化特性,计算并联小电阻投入前后健全线路与故障线路的零序功率比及零序功率比变化倍数,健全线路零序功率比变化倍数近似为1,而故障线路零序功率比变化倍数远小于1,两者差异显著。仿真结果表明,所提方法选线准确率高,抗过渡电阻能力强,具有较好的抗噪性和适应性。     

基于零序电流与电压相位差变化的灵活接地系统故障选线方法

目前灵活接地系统大多采用定时限零序过电流保护,高阻接地故障时保护存在易拒动的问题.为解决此问题,提出了基于零序电流与电压相位差变化的选线方法.基于灵活接地系统单相接地故障的零序等效电路,分析了并联小电阻投入前后的电气量变化特征,即非故障线路始端零序电流与母线零序电压相位差不变,而对于故障线路此相位差发生变化,同时分析了过渡电阻对电气量变化特征的影响,发现过渡电阻只影响母线零序电压相位变化量,而对各线路始端零序电流与母线零序电压相位差的变化量无影响,据此提出该选线方法.该方法利用了并联小电阻投入前后电气量的变化特征,无需其他馈线的电气量即可判定故障线路.仿真实验表明该方法在高阻接地故障时仍能准确选线.     

基于变电站稳态监测信息的小电阻接地系统单相接地检测性能提升方法

为了利用已有硬件资源提高小电阻接地系统单相接地选线性能，研究了基于变电站自动化系统的全局稳态监测信息用于单相接地选线的方法。推导单相接地时母线零序电压和各条线路的零序电流，计算极端情况下单相接地故障线路与健全线路的零序电流幅值之比，提出单相接地选线方法，指出以线路的零序电流作为单相接地选线的启动条件，并给出零序电流的整定原则，计算零序电流整定值下能够启动的最大过渡电阻。结合实例对所提方法进行验证，结果表明利用变电站自动化系统的稳态监测信息能够显著提升小电阻接地系统单相接地检测性能。     

一种谐振接地系统的配电线路接地故障选线新方法

为解决小电流接地系统中发生故障时选线准确率低的问题,提出一种谐振接地系统单相接地故障选线新方法。通过分析不同线路的零序电流与零序阻抗特征,发现健全线路的零序阻抗始终呈容性,零序电流为纯容性电流;而故障线路零序电流在低频段含有消弧线圈的感性分量,且幅值大于高频段。先使用低通滤波器提取母线零序电压和各馈线零序电流在低频段的信号分量,并对母线零序电压求导;然后比较任意两条线路的零序电流与纯容性电流交叉相乘后乘积的差值,差值最大的为故障线路。分别对不同工况下的单相接地故障进行了仿真验证,结果表明,该方法选线准确,适应性强。     

基于过渡电阻评估的灵活接地系统暂态故障选线方法

灵活接地系统发生单相高阻接地故障后,并联小电阻的投入将导致故障稳态分量变小,同时各馈线零序电流稳态幅值变化量差异较小,存在选线难题。分析并联小电阻投入后灵活接地系统暂态故障特征,得到馈线暂态零序电流与母线暂态零序电压及其导数的固有关系,分析小电阻投入时刻与暂态故障特征幅值的关系,从而提出一种基于过渡电阻评估的灵活接地系统暂态故障选线方法。该方法通过小电阻投入产生的低频暂态电压电流评估过渡电阻,进而实现故障选线,不受故障初相角影响,耐过渡电阻能力强,对互感器精度要求低;同时,通过小电阻投入时刻的选择可实现暂态故障特征的最大化调控,可为灵活接地系统选线与保护方法提供新思路。最后,通过仿真和实时数字仿真（RTDS）实验验证了所提方法的正确性。     

含分布式电源的小电阻接地系统分区域零序保护

小电阻接地系统中并网分布式电源的网侧中性点采用小电阻接地方式能够减小孤岛系统带故障运行时的过电压,也改变了原有小电阻接地系统的单相接地故障特征,导致现有的高阻接地故障保护方案不适用。文中分析了主网和分布式电源均采用中性点经小电阻接地的配电系统的单相接地故障特性,根据故障线路和非故障线路的零序电流幅值和相位特征将线路划分为两个区域,区域1为各中性点之间连接的线路,区域2为除各中性点连接线路以外的线路,并提出基于零序相位差动保护和零序电流幅值比保护的分区域零序保护方案。最后,利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,通过对低阻接地故障、线性高阻接地故障和非线性高阻接地故障进行仿真,验证了保护方案的正确性。     

基于零序导纳变化的灵活接地系统接地故障方向判别算法

目前灵活接地系统的接地保护大多直接采用小电阻接地系统的定时限零序过电流保护,存在高阻接地时保护灵敏度不足以及故障信息利用不充分等问题。通过分析灵活接地系统发生单相接地故障时,并联小电阻投入前后故障点上、下游及健全线路的零序测量导纳特征,发现并联小电阻投入前后故障点下游及健全线路的零序测量导纳不变,模值比为1,而故障点上游线路零序测量导纳的模值比远大于1,基于此提出了基于零序导纳变化的灵活接地系统接地故障方向判别算法。数字仿真和现场试验数据表明,该方法准确率高,不易受线路参数和过渡电阻等因素影响,可与定时限零序过电流保护配合使用,能满足现场实用要求。     

含DG的小电流接地系统单相接地故障定位

对比分析含分布式电源(DG)与不含DG的小电流接地系统在发生单相接地故障时暂态零序电流的特点,得出DG的加入不影响各线路的暂态零序电流分布。因暂态零序电流中存在多个频率分量,虽然对于某一频率而言,故障线路与健全线路电流相位(方向)相反,但多个频率的叠加会使得这样的方向性变得模糊。采用小波变换的Mallat算法对各线路的暂态零序电流进行分解和重构,从而获得低频逼近部分aN和高频细节部分dN。据此,提出选线判据:对于含DG的小电流接地系统,在暂态零序电流的初始阶段,故障线路暂态零序电流的细节分量幅值是所有健全线路的幅值之和,相位与健全线路相反。最后,建立仿真模型,对含DG的中性点经消弧线圈接地系统和中性点不接地系统进行了仿真实验,实验结果证明该方法故障判别准确,选线灵敏度高,实用性强。     

利用零序阻抗相频特性的谐振接地系统故障选线方法研究

充分利用故障暂态信息可有效提高谐振接地系统故障选线的准确率,提出一种利用零序阻抗相频特性差异的选线方案。谐振接地系统单相接地故障后零序阻抗具有一定特征,健全馈线零序阻抗在任意频段内均为容性;故障馈线零序阻抗在低频段内为感性,高频段内为容性。根据该特征构建不同频段下馈线零序阻抗角离散度分析法。分析可知健全馈线在不同频段下的零序阻抗角的离散度较小;故障馈线在不同频段下的零序阻抗角的离散度较高,尤其在高频与低频下的零序阻抗角差值接近180°,据此构建故障选线判据。仿真结果表明,该方法在高阻接地时依然有效,与传统选线方法相比,该方法进一步提高了选线准确率与可靠性。     

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.     

500kV自耦变压器中性点串接小电抗对继电保护装置的影响

以500 kV电网单台主变压器中性点串接小电抗接地的系统模型为基础,从不同故障位置、小电抗阻值线路长度及系统运行方式等方面分析500 kV变电站220 kV侧母线发生接地故障时线路零序过流保护、零序方向保护、主变压器中性点零序过流保护以及变压器差动保护受到的影响,说明500 kV自耦变压器中性点串接小电抗是抑制500 kV变电站220 kV侧母线单相短路电流的有效措施。     

小电流接地系统两点单相接地故障选线的研究

分析了小电流接地系统发生两点单相接地故障后零序电流的特征,在完善一点接地故障选线的基础上,提出了一种针对系统发生两点单相接地故障的选线方法,该方法主要利用线路发生两点接地故障时故障线路的暂态零序电流方向与所有非故障线路暂态零序的方向差异最大,母线故障时各线路暂态零序电流方向一致的特点进行第一次故障选线,当该故障线路被切除后,再利用故障线路的零序电流大于非故障线路的零序电流这一特点进行第二次故障选线。理论和大量Matlab仿真表明:该方法适合于各种接地方式的小电流接地系统一点或两点单相接地故障的选线,具有可     

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。     

基于故障分量的配电网接地选线技术的研究

配电线路一般不经过交叉换位,线路结构参数和负荷常常是不对称的,因此在正常运行时,系统中存在不平衡的零序电流。当正常运行零序电流较大时,可能“淹没”因为接地所引起的零序电流,增加了故障信息提取的难度,影响接地选线的准确性和可靠性,而零序电流故障分量既充分包含了接地的故障信息,又能有效排除系统正常零序电流的影响,在理论分析和故障仿真的基础上,提出了利用零序电流故障分量进行接地选线的原理,仿真计算说明利用零序电流故障分量进行接地选线具有更高的准确性和可靠性,不受系统结构参数和负荷不对称的影响,可以适用于中性点不同接地方式系统的接地选线。     

配电线路的零序电流和故障选线新方法

为进一步研究配电线路单相接地后的故障选线问题,分析了配电线路的零序电流,即配网中某线路发生单相接地时,故障线路本身的零序电容电流分别从故障点向线段的首端电源侧和末端流出,端部电流为零,沿线电流按照斜线的规律分布;非故障线路的零序电流从各自的首端流向末端,末端电流为零,沿线亦按斜线的规律分布。全部非故障线路的零序电流叠加到故障点到首端的线段中,故首端的零序电流比每条非故障线路的为大,据此可检出故障线路。但当线路很长或接地电阻较大时,上述零序电流间差别不大,难以进行故障选线。为此,提出了一种新方法,即利用母线上的一部分无功补偿电容,或在母线上投入一定容量的三相星形电容器组,在判定永久性单相接地时将其星形中性点临时接地,相当于投入非故障的长线路,以使故障线路首端的零序电流显著增大而被检出。对于谐振接地电网,可将电容器临时接在电网中性点上,并在其投入或在上述星形中性点接地的同时切除消弧线圈,以免削弱故障线路首端的零序电容电流。     

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。     

基于波形相似度的小电流接地故障选线

提出一种基于零序电流波形相似性的配网小电流接地系统故障选线方法,以解决小波等暂态方法难以确定能量频段等问题。通过对小电流接地系统零序电流分析,发现非故障线路零序电流波形相似,而与故障线路电流波形有明显差别。提出了基于互近似熵的选线方法,通过直接计算同一母线的两条出线之间零序电流采样值的互近似熵值,判断两条线路零序电流波形的相识度,从而筛选出故障线路。仿真结果表明,该方法实现简单、选线准确率高,且不易受高电阻接地、电网结构和故障初始条件差异等复杂因素的影响。