一种高可靠性小电流接地故障选线装置的设计与验证

目前小电流接地故障选线装置产品功能及性能不一,选线算法原理多样,装置设计容错能力不强,装置选线准确率不高。为此,设计了一种高可靠性小电流接地故障选线装置,硬件设计上采用暂态高频互感器提高采样速率,确保真实反映故障暂态信号,选线策略上运用自适应捕捉特征频带的暂态零序电流幅值与零序电流低频有功分量幅值比较的综合选线原理。PSCAD仿真测试结果表明,该装置选线准确率高,实用性强。     

Ground-fault Protection Based on Feature-band Wavelet Packet Analysis for Non-effectively Grounded Power System

分析了小电流接地系统单相接地故障时基波稳态零序电流、暂态零序电流和谐波零序电流的故障特征,并在此基础上确定了在进行小电流接地故障选线时应从零序电流暂态信号中提取故障特征量,提出了基于故障暂态电流特征频带小波包极性的选线算法,结合PSCAD仿真试验数据对选线算法进行了算例分析,并验证了算法的准确性.     

基于特征频带小波包分析的小电流接地故障选线研究

分析了小电流接地系统单相接地故障时基波稳态零序电流、暂态零序电流和谐波零序电流的故障特征,并在此基础上确定了在进行小电流接地故障选线时应从零序电流暂态信号中提取故障特征量,提出了基于故障暂态电流特征频带小波包极性的选线算法,结合PSCAD仿真试验数据对选线算法进行了算例分析,并验证了算法的准确性。     

小电流接地故障选线和定位装置的IEC 61850信息建模

采用IEC 61850标准的技术和面向对象的方法,为小电流接地故障选线和定位装置进行了信息建模.建立了基于故障暂态信号的小电流接地故障选线逻辑节点和小电流接地故障定位逻辑节点;使用这些逻辑节点,给出了故障选线装置和馈线终端装置(具备故障定位功能)的设备模型;分析了暂态零序电压、电流信号的获取方法.     

基于暂态行波的小电流接地系统故障定位

小电流接地系统发生接地故障时,故障电流的稳态分量较小,导致许多基于稳态分析的接地选线装置效果不佳,故障定位不准确.分析了小电流接地系统单相接地时故障线路与非故障线路的零序电流特征,介绍了小波变换、信号奇异性检测及行波测距原理,提出了利用小波变换提取暂态分量作为依据的故障选线方法,该方法对接地故障的暂态分量进行小波变换,通过比较变换后零序电流模极大值的大小和极性判别出故障线路,进而实现行波测距故障定位.MATLAB仿真结果表明,该方法能够准确、可靠地实现故障定位.     

基于暂态电流信号的配电网小电流接地故障自动定位系统研究

正从稳态特征和暂态特征两个方面分析了小电流接地故障的信号特征及其工频零序电流分布特征。设计了一种采用暂态零序电流相似性定位法的故障自动定位系统,该系统主要由定位主站、小电流接地故障选线系统、FTU以及通信系统组成,利用基于暂态零序电流波形相似性的方法实现故障定位。基于暂态电流信号的定位方法不需要外加接地电阻或信号注入设备,不仅不受消弧线圈影响、检测可靠,且易于实现、投资小,可方便应用于DA系统。现场运行和试验证明了本系统算法的有效性和系统装置的可靠性。     

小电流接地系统单相接地故障选线的研究

为提高单相接地故障选线的准确性,从国内外小电流接地系统单相接地选线原理和装置的实际应用情况出发,深入分析得出单相接地故障的复杂性和单选线原理的单一性、保护裕度低是影响现有单相接地故障选线准确性、可靠性的原因,因此利用电弧接地故障时各线路零序暂态电流的特征提出了暂态电流互积求和选线法,针对稳态接地故障的特征提出了导纳互差求和选线法,并利用这两种分别基于稳态和暂态接地故障的选线方法构成能够针对不同类型接地故障的综合选线方法,从而克服了接地选线原理的单一性。采用该综合选线方法,设计开发出了相关微机选线装置。大量的6kV电网模拟试验和实际电网运行情况表明,该综合选线方法能有效的提高选线的准确性和可靠性。     

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.     

中性点谐振接地的配电网故障选线方法

应用在高频空间具有良好聚焦性的小波包工具,对故障后线路中的暂态零序电流进行分解,提取暂态零序电流在选定频带内的高频分量,以故障线与非故障线的零序电流高频分量之和的测度和故障线与非故障线的电流测度之和作为系统故障的特征信息,提出一种新的基于零序电流高频分量的故障选线判别方法;以自定义系统的故障特征值为主判据、故障电流高频分量为辅助判据实现故障类型的判断。通过实验仿真证明,提出的这种故障选线的判别方法有较强的抗白噪声干扰能力以及它不受系统中性点接地方式的影响,故障选线准确率更高。可适合于各种不同接地方式的配电网的单相接地故障选线。     

基于暂态信号相频特性的小电流接地选线研究

通过对10 kV小电流接地系统电缆—架空线混合传输线路模型零序网络故障暂态特性的频域分析,论证了在特征频段(SFB) 内,小电流接地系统中健全线路与故障线路的零序电流极性及幅值关系,提出了配电网单相故障检测方法。仿真结果表明运用暂态故障特征量进行接地选线判别,能够准确可靠地对架空线、电缆及混合传输线路的小电流接地故障进行选线,该方法灵敏度高、对传输线路模型及故障状态的适应面广。     

基于暂态信号相频特性的小电流接地选线研究

通过对10 kV小电流接地系统电缆-架空线混合传输线路模型零序网络故障暂态特性的频域分析,论证了在特征频段(SFB) 内,小电流接地系统中健全线路与故障线路的零序电流极性及幅值关系,提出了配电网单相故障检测方法.仿真结果表明运用暂态故障特征量进行接地选线判别,能够准确可靠地对架空线、电缆及混合传输线路的小电流接地故障进行选线,该方法灵敏度高、对传输线路模型及故障状态的适应面广.     

基于注入信号的有源配电网单相接地故障选线方法

单相接地故障是配电网亟待解决的问题,而新能源的大量接入又进一步增加了配电网故障选线的难度。为提高故障选线的准确性,文中另辟蹊径利用新能源发电装置来解决故障选线问题,提出一种基于注入特征信号的有源配电网故障选线方法。在发生单相故障情况时,改变接入配电网逆变器的调制策略,使得逆变器向配电网短时注入特征信号。借助配电网广泛分布的零序电流测量装置对零序电流分析,比较各测量点特征信号能量,确定故障路径,完成故障判别。建立出典型有源配电网仿真模型,分析了在不同接地电阻下的故障特征信息。仿真结果表明,相比于传统信号注入能量值法,新方法具有更好的能量测度,能有效地提高选线准确性。     

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     

基于小波包分析的配电网故障选线新方法

分析了小电流接地系统中基于小波包分析的故障选线方法的优势和不足,提出了基于小波包分析的故障选线新方法。首先对采样的零序暂态电流信号做增强处理,然后利用小波包分析方法进行故障选线。基于上述原理研制了配电网接地选线装置,给出了装置的硬件结构及软件流程,试验结果表明,该方法有效地提高了小电流接地选线的准确性。     

基于分段仿射传播聚类的小电流接地选线法

小电流接地系统在发生接地故障时,为了防止故障范围扩大,需要快速选择故障线路并跳开。传统的小电流接地故障选线方法存在故障特征不显著的难点,使用暂态零序电流作为特征参量,利用接地故障发生时接地相暂态零序电流极性特点,提出了基于分段仿射传播聚类的小电流接地选线法。首先,在故障发生时提取各线路暂态零序电流波形。其次,使用本文提出的分段仿射传播聚类算法,形成各线路暂态零序电流波形的聚类结果代码,进而通过离散度分析识别出故障线路。最后,基于RTDS系统进行了仿真试验。试验结果表明:本文提出的故障选线算法可以准确识别故障线路,具有较高的鲁棒性。     

基于三相五柱式消弧线圈接地电网的选线研究

分析了三相五柱式消弧线圈的工作原理和单相接地故障时各线路零序测量导纳的特征;结合该消弧线圈的补偿控制特点,提出了针对稳态接地故障的零序导纳增量最大值的接地选线方法;对于电弧性接地故障,利用故障时各线路零序暂态电流的特征,提出了暂态电流互积求和选线法;针对由电弧发展为稳态接地的故障,则综合利用上述两种方法进行综合选线。6kV电网模拟试验和挂网运行验证了该方法的准确性和可行性。     

谐振接地电网自适应突变量选线方法研究

在谐振接地系统的各种选线装置中,零序电流突变量法得到了较多的运用。但在实用中,如当发生间歇性电弧接地故障时,盲目地使用零序电流突变量法将造成选线失效。本文在阐述其运用原理基础上提出了基于小波分析的零序电流突变量法,使得系统能够自动识别故障类型,自适应地采用零序电流突变量法或暂态选线方法,从而提高了选线成功率。研究表明,该方法在选线装置中的引入将大大提高谐振接地电网的选线性能。     

小电流接地电网单相接地故障的暂态特性

针对小电流接地系统单相接地故障接地选线困难的问题,通过理论分析、仿真研究和大量6kV模拟实验验证,深入研究了该型故障的特征,着重研究了电弧接地故障时暂态零序测量电流的特征,以及故障线路与非故障线路暂态零序测量电流之间的关系。结果表明:①电弧接地时,零序电压和各馈线零序电流中都有高频衰减的暂态分量。暂态分量的频率主要与变压器漏抗、电网对地电容和相间电容有关,频率约在0.3～3kHz之间。暂态分量的特征基本不受中性点接地方式的影响。②故障线路与非故障线路的暂态零序电流在频率、衰减速度等特性上相同。非故障线路暂态零序电流的大小与本线路对地电容的大小成正比,而故障线路暂态零序电流等于所有非故障线路暂态零序电流之和,但方向相反。③单相接地故障发生在相电压最大值附近时暂态零序电流最大,发生在相电压过零点附近时最小;暂态零序电流的衰减速度随电弧电阻的增大而加快。这些暂态特性可为研究基于单相接地故障暂态分析的接地选线方法提供理论依据。     

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,具有可靠性高、抗干扰能力强的优点.     

谐振接地系统暂稳态信息智能融合选线方法

谐振接地系统单相接地故障特征信息微弱,现有采用单一故障特征信号的选线方法难于实现可靠选线。综合考虑暂态零序电流能量比、零序有功功率比、负序电流变化量比等三种单一故障特征选线方法的互补性,针对谐振接地系统提出采用多人工神经网络对单相接地暂稳态信息进行融合的选线方法。区分稳定接地及非稳定接地,分别采用不同的融合方案。大量仿真验证该选线方法受接地位置、接地发生时刻、接地过渡电阻大小等因素的影响较小,适用于各种单相接地情况,具有较高的选线鲁棒性。