灵活接地系统中配电网接地保护的适应性分析

目前,灵活接地（消弧线圈并联小电阻接地）系统的接地保护多沿用小电阻接地系统的定时限零序过电流保护,仍存在高阻接地故障时保护灵敏度不足等问题,应用已有的配电网高阻接地保护方法作为后备保护是较合理的解决方案。对灵活接地系统单相接地故障时并联小电阻投入前后各电气量特征进行了分析。首先给出了灵活接地系统中接地保护所面临的问题,进一步对定时限零序过电流保护、零序功率方向保护、反时限零序电流保护等配电网接地保护方法在灵活接地方式下的适应性进行分析,给出提高保护性能的思路。     

基于电压-电流分区的灵活接地系统故障保护

为进一步提升灵活接地（中性点经消弧线圈并联小电阻接地）系统接地保护方案的故障处理水平,保障供电系统安全稳定运行。本文通过分析灵活接地系统不同故障状态（并联小电阻投入前后）下健全区段和故障区段零序电压-电流分布特征,提出了基于电压-电流分区的灵活接地系统单相接地故障保护算法。当线路零序阻抗检测值低于定值时,保护动作,并考虑互感器测量精度的影响,设置最小动作电流及拐点电压,提高了该保护算法的灵敏度和可靠性。本方法原理简单,可有效识别系统所处状态并完成故障定位,不易受线路参数及过渡电阻影响,仿真分析和现场试验均验证了该方法的正确性和实用性。     

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。     

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.     

利用零序电流倍增特征的不接地系统故障选线

针对中性点不接地系统单相接地故障选线困难的问题,通过母线故障相接地故障转移与中性点接入小电阻的方式来增强故障信息从而选出故障线路。建立了故障转移阶段、并联电阻投入前后各个阶段的零序网络模型,分析了健全线路和故障线路各自的零序电流幅值的变化特征。在中性点小电阻投入、母线开关分闸前后各馈线零序电流幅值变化明显,健全线路零序电流在母线开关分闸后显著减小而故障线路零序电流增大。利用故障线路与健全线路的零序电流变化特征构建了不接地系统故障选线判据。大量的仿真计算验证了该方法对于不接地系统单相接地故障良好的适应性,有助于进一步提高故障选线准确率。     

小电阻接地系统高灵敏度阶段式零序过电流保护

传统定时限零序过电流保护定值需躲过线路最大电容电流,定值较高,不能可靠保护小电阻接地系统的高阻接地故障。该文分析了小电阻接地系统单相接地故障时零序电流的分布特征,发现无论故障点过渡电阻大小,故障出线零序电流幅值与中性点零序电流接近,均大于健全出线零序电流十倍以上。由此提出一种高灵敏度的阶段式零序过电流保护方法,即将现有零序过电流保护按照特定原则分解为多段定时限零序过电流保护,降低最低段保护启动电流定值,提高高阻接地故障保护灵敏度,利用各出线保护之间的横向配合实现低阻接地保护的选择性。结合工程实际条件给出了各段保护电流定值与动作时限定值的具体整定原则和计算方法,经Matlab仿真及现场实际故障数据验证,保护耐受过渡电阻能力可达1.5kW左右。该方法不需要重新开发、安装新装置,利用系统原有保护装置经过合理的设置与整定即可实现,方便现场应用。     

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。     

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。     

基于零序阻抗突变特征的谐振接地系统高阻接地故障选线方法

针对配电网谐振接地系统高阻接地故障选线困难的问题,提出了一种利用消弧线圈并联电阻短时投入以增强线路零序阻抗特征的高阻接地故障选线方法.对发生单相接地故障时消弧线圈并联电阻投入前、后同一母线上的健全线路和故障线路的零序阻抗特征进行分析,由分析结果可知:任意健全线路在并联电阻投入前、后其零序阻抗基本保持不变,由线路自身对地电容阻抗构成;故障线路在并联电阻投入后零序阻抗减小,由所有健全线路、消弧线圈支路和并联电阻支路的并联等值阻抗构成.此外,综合考虑故障点电流的限幅要求和零序电压的启动要求分析了并联电阻的取值范围.利用消弧线圈并联电阻投入前、后线路零序阻抗的变化特征构造了故障选线判据,其能够适用于过渡电阻在3000Ω以内的高阻接地故障.利用MATLAB建模仿真,验证了所提故障选线方法的有效性.     

小电阻接地系统接地故障反时限零序过电流保护

现有的小电阻接地系统接地保护主要采用定时限零序过电流保护,定值较高,高阻接地时容易拒动。结合反时限过电流保护的特点,在分析小电阻接地配电网单相接地故障零序电流分布特征的基础上,提出一种改进的反时限零序过电流保护方法。通过各条出线保护间的横向配合,可使保护的启动电流定值无须躲过本线路的最大对地电容电流,显著降低了其启动门槛值,提高了高阻接地故障保护能力。通过MATLAB仿真验证了提出的反时限零序过电流保护的速动性和可靠性。     

小电阻接地系统高灵敏度接地保护配置与整定

现有小电阻接地系统各级接地保护定值过高,在高阻接地时保护易拒动,利用反时限零序过电流保护可以提高保护灵敏度,但为实现选择性各级保护需要重新配置与整定。分析了不同位置经不同过渡电阻接地时,故障点、各出线、分支线及中性点上零序电流的分布规律。利用上下级保护之间的纵向配合及同级保护之间的横向配合,提出一种基于反时限零序过电流保护原理的小电阻接地系统高灵敏度接地保护配置方案,给出了各级保护的整定原则。仿真验证了所提接地保护整定原则的可行性与可靠性。     

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.     

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。     

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。     

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。     

基于信号注入的谐振接地系统故障点残流测算方法

谐振接地系统中,故障点残流的测算对于故障风险防范、消弧线圈补偿效果评估等运维工作具有指导意义。然而,长期以来始终未找到合理的技术方向。针对谐振接地系统单相接地故障,首先分析正常状态下信号注入和接地故障燃弧状态下两个不同阶段线路出口处的零序测量导纳。分析表明,信号注入时所有线路的零序测量导纳为本线路导纳,而故障发生后故障线路的零序测量导纳为背后导纳。然后,根据零序测量导纳和母线零序电压,分别计算故障点残流中的有功分量和无功分量,进而提出一种故障点残流测算方法。Matlab/Simulink仿真验证表明,该方法基本不受系统失谐度和过渡电阻的影响,且测算结果准确性较高。     

复合接地消弧方式接地故障分析及保护对策

论述了配电网中性点典型接地方式和复合接地消弧方式的接线形式。围绕单相接地故障分析,在广泛调研和梳理10 kV配电网典型网络结构及接入设备基础上,遵循现有电力设计标准规范,建立了反映配电网工程实际的精准仿真模型。分别阐述了转移接地方式和智能接地方式的工作原理,仿真分析了其故障处理过程,并提出一种利用本线路故障接地和操作接地的暂态信号首半波接地故障进行选线的方法,同时分析了过渡电阻对智能多模接地方式下零序电流保护的影响,为复合接地消弧方式的工程应用奠定了坚实的理论基础。     

大型水电机组组合型接地方式参数优化设计

为了限制单相接地故障电流,部分大型水电机组采取了接地电阻并联电感的组合型接地方式,但接地电阻和电感的参数选取对接地故障电流、传递过电压、中性点位移电压、零序电压保护灵敏度有影响.综合考虑组合型接地方式下的接地故障电流、传递过电压、中性点位移电压、零序电压保护灵敏度指标,建立了针对水电机组组合接地参数设计的综合评价体系,...     

基于极点对称模态分解的配电网单相接地故障区段定位技术

配电网发生单相接地故障后,系统中将产生丰富的暂态电气量。利用故障点上游暂态零序电流幅值远大于故障点下游及正常线路的特征,提出一种基于暂态零序电流极点对称模态分解(ESMD)的配电网故障区段定位方法。基于实际配电网线路参数搭建典型缆-线混联仿真模型,对故障后暂态零序电流进行极点对称模态分解并构造相应的暂态能量函数,将构造所得的暂态能量函数作为评价各测点暂态零序电流幅值强弱的指标进行故障区段定位。仿真结果表明所提方法可有效提取故障特征,对各种故障工况适应性强,且各测点仅需上传1个暂态能量值,可有效降低通信要求、节约硬件投资成本。