配电网故障自动定位技术研究综述

根据已有的研究成果,对配电网故障自动定位技术研究涉及的主要内容,即故障选线、区段定位、故障测距进行了综述。故障选线是为了识别判断母线多条出线中的故障线路,其主要包括：基于外加注入信号的故障选线,基于故障稳态量、暂态量和综合式故障选线等。区段定位旨在迅速隔离故障并恢复非故障区域供电,主要研究包括：基于现场设备采集的故障实时信息、基于故障投诉电话等定位方法以及故障特征微弱时的故障识别判断。故障测距的目的是直接定位出故障位置,其主要包括：注入法故障测距、基于稳态量故障测距和基于暂态量故障测距。结合配电网故障自动定位技术及最新研究成果,对其发展方向进行了展望。     

基于故障分量能量系数和PNN的故障选相研究

故障选相是高压输电线路继电保护正确运行的重要环节,也是精确测距的重要前提。传统的故障选相方法仅适用于简单故障,灵敏度较低,容易受系统运行方式、故障接地电阻等的影响。笔者在输电线路各相电流故障分量分析的基础上,借鉴信号能量的概念,给出了故障分量能量的定义,提出一种利用故障分量能量系数实现故障选相的新方法。该方法直接利用故障电流,提取故障分量并计算故障分量前2个周期的信号能量,得到故障状态下各相电流故障分量能量占电流故障分量总能量的比例系数,构造故障相识别特征向量,建立故障选相概率神经网络进行选相。仿真结果表明该方法不受故障初始角、故障位置和过渡电阻等因素的影响,能准确实现故障选相。仿真分析验证了其有效性。     

低压双极环形直流微网的新型故障定位法

当直流微网线路发生故障时,为快速切除故障并恢复供电,减少停电时间,需要快速准确的故障定位。本文以低压双极环形直流微网为研究对象,针对单极接地故障和极间短路故障,提出了一种差分法与伪逆法相结合的新型故障定位方法,可在线确定出不同故障条件下的故障位置,且定位准确性高。根据暂态期间故障回路的KVL矩阵方程,利用差分法和伪逆法,计算故障线路的等效电感,进而计算出故障距离,从而实现故障定位。通过PSCAD/EMTDC仿真验证了该方法的有效性,对两种故障类型及不同故障距离和故障电阻,故障距离估计误差均小于1.43%,故障电阻相对误差小于0.04%。该方法可针对两种不同的故障类型,不受故障距离和故障电阻的影响,能准确地确定出故障点位置并计算出故障电阻,具有较好的实用性。     

大电网下基于故障域的PMU配置和故障定位新方法

提出一种基于故障域的PMU配置和故障定位新方法。根据故障时PMU可观性的配置要求,在假想故障下划分全网的故障配置域,进行了基于故障配置域的PMU整数线性规划配置。系统发生故障时,根据各故障域内附加差动电流的响应,确定实时故障域,在实时故障域内采用虚拟电流法对故障进行了精确测距。算例分析表明,所提方法以少数的PMU配置实现故障网络的拓扑可观,为构建可靠经济的强壮电网监测系统提供了参考;故障域的实时响应使得快速锁定故障区域,防备连锁跳闸误动作成为可能;并且文中的故障测距技术对各种故障类型、故障位置以及线路结构均有良好的定位效果。     

基于最大概率的故障指示器故障判定方法

为解决配电网故障指示器信号错报及漏报情况下的故障判定问题,分析了故障指示器的特点,提出了配电网最小故障判定区域的概念。基于配电网最小故障判定区域建立了故障指示器故障判定数学模型。分析了故障指示器信号特点,以“三选二”原则提出了一种基于概率的故障指示器组合信号处理方法。结合最小故障判定区域模型和故障指示器组合信号,以故障指示器之间的相互依赖关系为依托,提出了一种基于最大概率的故障指示器故障判定方法。该方法以各区域假设故障后的模拟故障信号与实际情况下的故障信号之间的相似度表征故障发生的最大可能区域,并给出了详细公式。该方法在故障信号漏报和错报较少情况下具有很好的容错性,能够较为准确地确定故障区域。并且给出各个区域的可能概率,提供了故障备选方案,方便调度与运检人员干预排查故障,具有较好的现场应用价值。     

双重故障模式下基于证据理论和功能组分解的N-k事故辨识方法

根据连锁故障不同阶段的特点,连锁故障可以分解为源发性故障阶段和相继故障阶段。文章分析了不同类型的保护装置隐性故障在源发性故障阶段的故障后果,指出保护拒动、断路器失灵等隐性故障在连锁故障研究中的重要性。特别针对断路器失灵故障,提出一种由源发性故障和断路器失灵故障组成的双重故障模式。并基于证据理论和功能组分解思想,给出了该故障模式下的N-k事故辨识方法。算例分析表明,双重故障模式下的N-k事故辨识与源发性故障、故障断路器以及相关母线的接线方式有关,而变电站发电厂主接线对N-1事故扩大为N-k事故有直接的影响。     

电气设备电源的故障查找方法

1电源故障的一般特点1．1电源故障是电气系统中的整体性故障电源是电路和设备工作之源。“源”出了故障,将使整个电路和设备都不能正常工作。因此,电源故障属于整体性故障。也正是因为电源故障是整体性故障,所以在查找电气故障时,如果电路和设备完好,但是整个装置及相关装置却不能正常工作,就应当玄查找电源故障。在排除电源故障的前提下,冉查找其他方面的故障。     

基于故障指示器的单相接地故障区段定位方法的研究

针对小电流接地系统中单相接地故障定位困难的问题,首先对基于故障指示器的配电网自动化系统进行了介绍,以故障线路各故障指示器处的零序电流能量作为特征量,结合故障的矩阵算法,判断出发生故障的区间,使故障的人工探索范围更小.仿真结果显示,故障指示器结合零序电流能量和矩阵算法可准确找到故障区段,且不受故障距离的影响.     

电力电缆试验技术（4） 电力电缆故障探测方法

1故障分类 按电缆故障性质分类,电缆故障分为开路故障和接地故障2类。（1）开路故障：电缆缆芯的连续性受到破坏,形成断线和不完全断线。电缆相间或相对地的绝缘电阻值达到所要求的规定值,但工作电压不能传输到终端,或虽然终端有电压,但带负载能力较差,这类故障称为开路故障。（2）接地故障：电缆缆芯之间或缆芯对外皮间的绝缘破坏,形成短路接地或闪络击穿。短路接地故障分为低阻故障和高阻故障。     

基于HHT配电网不对称接地故障测距新方法

为了增加配电网不对称接地故障的测距精度,减少配电网故障导致的损失,提出一种基于HHT配电网不对称接地故障测距新方法。该方法应用Hilbert-huang变换提取故障零序电流在不同频率段内不同时刻的能量分布特征。应用遗传算法以故障分支、故障类型、故障距离、接地电阻和故障时刻为变量,以不同频率段内能量分布匹配程度为适应度函数,对Matlab/Simulink仿真所得各种不同故障条件下故障零序电流特征与原始故障信号进行特征匹配,利用遗传算法对故障条件进行自动搜索,以能量分布最为匹配的故障点作为输出,故障特征最为匹配的故障条件下的故障点位置即为输出的故障距离。该方法较大程度上提高了配电网不对称接地故障测距的准确性。     

一种新型高增益直流变换器

随着太阳能光伏发电和燃料电池等输出电压较低的新能源电力的广泛应用,大功率和高增益变换器的研究成为电力电子研究领域的热点之一.为实现DC/DC变换器的高增益和高可靠性,提出了一种非隔离无源箝位型交错并联型变换器,其输入并联而输出串联,并试制了1台200W实验装置来验证理论分析的正确性.实验结果表明,采用无源箝位电路可有效回收漏感能量,实现主开关管的软关断和软开通,既避免了附加箝位器件,降低了成本,又达到了与有源箝位电路类似的功效,提高了装置的可靠性.该新型变换器在保持合理占空比的情况下,获得了高增益,降低了变压器的匝比,并使反向恢复问题得到抑制,变换器的效率和功率密度有了一定的提高,磁芯的体积有效减小,证明了这种新型变换器的实用性.     

基于Protel的DBD微流注形成分析

介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge,DBD)是一种有效产生非平衡等离子体的方法,微流注是DBD的主要表现形式,而目前针对DBD微流注形成过程的研究虽然很多,但关于微流注沉积电荷层分散电容对微流注形成过程影响的研究却未见报道。为此,基于Protel模拟方法,建立了一种新的DBD等效电路模型模拟DBD单个微流注进行模拟并验证其放电参量;在此基础上分析了沉积电荷层对于微流注的影响,计算了沉积电荷层电容的大小,以及在此实验条件下沉积电荷层的面积。模拟显示,在激励电压幅值为5kV、激励频率为6kHz的正弦波,放电气隙宽度为1mm时,形成微流注的分散电容值为0.13pF,在电介质层相对介电常数为10时,计算得电介质层的沉积电荷层直径为1.09mm,与实验测量结果一致。     

用于提取PD信号的复小波簇消噪算法

因电气设备处在强烈电磁干扰环境中,常被噪声淹没,为了准确检测PD信号,需有效抑制其噪声干扰。根据PD信号和白噪干扰的复小波系数各有其特点和小波变换的本质是被分析信号和小波做内积运算,提出了从一簇复小波中逐层选择最优复小波并根据模极大值原理确定分解层数的方法即以阈值消噪法为基础的复小波簇消噪法。采用该方法对PD染噪信号进行去噪处理,并用去噪前后的信噪比(SNR)和波形相似性参数(NCC)对仿真PD信号的消噪结果进行评价。结果表明,复小波簇消噪法在满足SNR>10 dB的要求下,两个信号的NCC都>0.9,复小波簇消噪法从白噪干扰中提取PD信号的能力更强,在高SNR的情况下,信号的畸变也更小。     

我国大规模可再生能源基地与技术的发展研究

从可持续发展看,化石能源终将耗竭.二十一世纪上半叶,能源结构的调整过程已经开始,需要发展大规模非水能的可再生能源,主要是风能、太阳能与生物质能,并大力推进荒漠地区基地和氢能的发展.中国科学院学部组织有关院士及专家进行了我国大规模可再生能源基地与技术的发展研究.本文简要叙述了有关结论与建议.     

电晕电流及其辐射信号特性的研究

为得到电晕放电辐射场的时域和频域特征,采用针板结构首先对电晕电流及其辐射场进行了理论分析,然后在此基础上对电晕电流及其辐射信号进行了实验研究。实验表明,电晕电流脉冲波形具有明显的极性效应:①负极性下先发生电晕放电,但正极性放电发生时,脉冲幅值比负极性时大;②负电晕电流脉冲波形的上升时间小于正电晕电流。实验结构不同,电晕放电辐射场的特征不同:利用第①种实验结构得到的放电波形的上升时间为十几个ns,频率分布范围集中在20～100MHz;利用第②种实验结构得到的放电波形的上升时间为几个ns,频率在200～600MHz。该结论对于下一步研究空中带高压物体的电晕放电辐射信号特征具有参考价值。     

计及负荷电压静态特性的电力系统最小负荷裕度的快速评估

负荷裕度是静态电压稳定性最重要指标之一,定义了非线性复变电力系统的最小负荷裕度。利用非线性电路动态等值方法,引入功率参变量,构造拉格朗日函数。证明非线性电力网络负荷节点获取极大有功功率的必要条件：负荷静态等值阻抗模等于负荷节点看进系统的动态等值阻抗模,然后提出评估电压稳定性的阻抗模裕度指标。同一扰动下,阻抗模裕度越小,电压稳定性越薄弱,节点负荷裕度越小,只需计算最薄弱节点的最大负荷裕度,即系统最小负荷裕度。通过阻抗模裕度最先到达零来确定最薄弱节点获取的极大有功功率,计算其最大负荷裕度。计及负荷功率扰动方式与负荷电压静态特性,通过对IEEE30节点系统的仿真表明：单节点负荷功率扰动方式及恒定阻抗与恒定电流负荷比例的增加,提高了系统的最小负荷裕度。     

气体成分对水中脉冲放电产生过氧化氢的影响

通过化学方法检测了水中脉冲放电产生的H2O2,通过拍摄照片研究流注长度的变化。实验发现,在分别通入氮气和氧气的情况下,随着气体流量和放电时间的增加,H2O2的浓度逐渐增加;在电极间距为5cm,所加电压为35kV时,通氮气比通氧气生成的H2O2多,通氮气时流注长度较通氧气时要长。在电极间距为3cm,所加电压为21kV时,通氧气比通氮气生成的H2O2多,而流注长度差异不大。     

补偿脉冲发电机电流脉冲成形的分析

补偿脉冲发电机利用电磁感应定律和磁通压缩原理,集能量存储、机电能量转换和脉冲成形于一体,是一种很有潜力的高功率、小型化脉冲电源。为深入研究补偿脉冲发电机的工作原理及脉冲成形电流,在简化的电机原理图和一定假设的基础上,详细推导了脉冲发电机在3种不同补偿方式下输出电流的表达式;以选择被动补偿为例,应用MATLAB软件对建立的脉冲成形电流进行了分析计算,得到了各种情况下脉冲发电机的典型脉冲电流波形,进而对比分析了电流脉冲波形与点火角度、线圈相对位置、耦合深度、补偿形式等因素的关系;比较了有补偿和无补偿情况下的脉冲电流波形;通过对补偿式脉冲发电机脉冲成形电流的分析得到了其与脉宽、脉冲能量等的对应关系。     

直流供电交错并联双向DC/DC变换器切换控制策略

分布式可再生能源的推广应用、节能减排的需求以及用户终端负荷特性的变化,给传统交流供电带来了巨大挑战,直流供电因其强大的节能优势受到广泛关注。作为直流供电系统的关键组成部分,DC/DC变换器对稳定性有较高的要求。目前变换器普遍采用小信号建模,建模精度不高,在面临大的扰动时系统可能变得不稳定。文中基于切换系统理论,提出一种储能交错并联双向DC/DC变换器的切换控制方法,直接对系统进行大信号建模,建模精度高。首先选取系统储能函数作为共同的Lyapunov函数并设计最优切换率,然后分析了该切换率条件下系统在切换平衡点处的稳定性,最后在Matlab中进行了仿真,搭建了基于SiC MOSFET的双向DC/DC变换器样机进行验证。实验验证了该切换控制策略的有效性。     

适用于变电站的CAN现场总线通信适配卡的设计

在基于现场总线的变电站综合自动化系统中,各个节点之间的通信以及节点与上位机之间的通信是系统的核心;适配卡把节点的数据上传到上位机,同时又把上位机的命令和数据下传到节点,是核心中的关键.本文提出一种新的适配卡设计方案,采用ISA接口,使用89C52微处理器,SJA1000作为通信控制器,并利用双口RAM作为PC机与控制器之间的数据交换通道,使用EPLD器件作为双口RAM的控制和中断信号处理.最后简要阐述了适配卡的软件设计.