采用仿射不变矩的谐振接地系统故障选线方法研究

对谐振接地系统单相接地故障特征的分析表明,单相接地初始阶段故障线路与健全线路间的零序电流波形相似度低于各健全线路间的零序电流波形相似度,且故障初始时刻故障线路与健全线路的零序电流极性相反,高阻接地时该结论仍成立。仿射不变矩恰能反映各零序电流波形的整体形状特征和极性关系,且不受波形平移、旋转和缩放等仿射变换的影响,抗干扰能力强。对从各故障暂态零序电流波形图中提取的仿射不变矩特征量进行谱系聚类分析,并计算聚类有效性指标,选取聚类有效性最高的聚类树实现故障选线。各种故障工况的大量仿真表明,该选线方法适应性好,可靠性高。     

利用暂态电流Hausdorff距离的谐振配电网故障选线方案

针对谐振接地配电网系统高阻单相接地故障时无法可靠准确进行故障选线的问题,提出一种利用暂态高频电流波形差异的故障选线方案。通过分析谐振接地系统单相接地故障时的零序电流特征,发现健全线路与故障线路的暂态电流5、7次分量的波形依旧存在明显差异。利用Hausdorff距离算法比较线路间的暂态电流主要高频分量的波形差异进行故障选线。对各线路的暂态电流分量进行归一化处理,构造了暂态电流分量Hausdorff距离参数的故障选线判据,并设计了故障选线的实现方案。利用Matlab仿真以及试验录波进行计算分析,验证了所提出选线方案的正确性和有效性,尤其是对于配电网高阻单相接地故障具有良好的适用性。     

基于聚类分析和相关分析的故障选线方法

为准确选出谐振接地系统单相接地故障线路,提出一种相关分析与聚类分析相结合的选线方法。根据系统单相接地故障后零序暂态电流在故障线路和健全线路的差异,首先运用相关分析得到各线路零序暂态电流的综合相关系数并以此选取候选故障线路;然后求取各线路零序暂态电流之间的综合欧氏距离,以综合欧氏距离为基础对各线路进行聚类分析,依据聚类结果结合相关分析得到的候选故障线路最终确定故障馈线。理论分析和大量仿真结果表明,该方法可以有效避免运用相关分析法时因各线路零序电流相关性减弱造成的选线误判问题,并且选线结果准确、可靠。     

中性点非直接接地系统零序网络的相频特性

暂态零序分量是中性点非直接接地系统单相接地故障选线的主要研究对象。为了揭示暂态量分布的频域特性,以线路分布参数模型为基础,全面分析了发生单相接地故障后的零序网络相频特性。通过PSCAD仿真分析了单条线路的零序阻抗相频特性曲线,研究了不同的线路参数、出线长度、线路结构和分支线路等因素对其的影响;仿真分析了整个零序网络中各条出线的相频特性曲线,研究了接地方式对其相频特性的影响。分析表明:单相接地故障发生后,故障线路测量到的是所有健全线路组成的零序网络的相频特性,其特性取决于系统接地方式以及健全线路的相频特性;线路首容性频带并不是一成不变的,基于暂态零序信号的选线方法要能够自适应地寻找线路的首容性频带,提取频带内的暂态信息。并且要依据频带内各条线路电流之间或电压与电流之间的关系形成选线判据。     

基于改进DTW的接地故障波形互相关度聚类选线方法

谐振接地系统发生单相接地故障时,各线路暂态零序电流波形具有非线性非平稳特性,故障线路与非故障线路的暂态零序电流波形存在差异性,提出一种基于改进动态时间弯曲距离(DTW)的接地故障波形互相关度聚类选线方法。通过改进DTW算法求取各线路发生故障后半个周期暂态零序电流波形两两之间的幅值互相关系数矩阵(ACCM),结合暂态零序电流极性互相关系数矩阵(PCCM),构造表征暂态零序电流幅值和极性信息的综合互相关系数矩阵(CCCM),由免阈值设定的模糊C均值聚类(FCM)算法选出故障线路。对噪声干扰、两点接地、电弧故障、采样不同步等情况的仿真结果表明,所提故障选线方法不受工程应用中可能存在的影响因素的影响,实现可靠选线。     

基于重构误差及多尺度交叉样本熵的谐振接地系统故障选线

针对大量应用电缆线路导致的谐振接地系统单相接地故障时选线正确率下降的问题,提出一种基于计算馈线暂态零序电流重构误差及其低频分量多尺度交叉样本熵的故障选线方法。谐振接地系统单相接地故障时由于消弧线圈补偿作用,故障线路暂态零序电流相位、周期变化均与健全线路不同。利用相位变化不同,通过同步挤压小波逆变换对暂态零序电流进行重构并计算误差。利用周期变化不同计算暂态零序电流低频分量多尺度交叉样本熵。重构误差、交叉样本熵之和均为最大值的线路即为故障线路。大量仿真结果证明,该方法受不同故障条件影响较小,可靠性高,抗干扰性强。     

计及分布式电源注入谐波的单相接地故障联合选线

随着配电网线路安全运行要求的提高,分布式电源注入的谐波会使得现有的选线方法失效,且单一判据的故障选线方法愈加难以胜任复杂配电网系统发生单相接地故障后的选线工作。因此文中提出了计及分布式电源注入谐波的谐振接地系统单相接地故障联合选线。针对谐振接地系统中出现单相接地故障后,故障线路与健全线路的暂态零序电流相位、周期变化不同的特点,先根据低频周期差异用多尺度交叉样本熵计算暂态零序电流,再根据高频相位差异用加权暂态能量法及同步挤压小波变换计算高频暂态零序电流的重构误差。此外,使用加权暂态能量法控制计算量并通过多尺度交叉样本熵、加权暂态能量和重构误差3个判据判定故障线路。实验结果显示,文中的联合选线法受不同故障条件的影响小,准确性高,抗干扰性强。     

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。     

谐振接地系统暂态波形差异性识别法接地选线

利用谐振接地系统发生单相接地故障时,故障线路与非故障线路间的暂态零序电流波形差异性大于非故障线路间的暂态零序电流波形差异性的特点,提出一种基于暂态波形差异性识别的接地选线新方法。对各线路故障暂态零序电流波形进行小波包分解、重构及信号增强处理,根据各频带频率大小确定该频带的时间窗的划分数量,求取各组时间窗波形的分布特征矩阵及其相互间的相对熵,用于衡量同组时间窗波形间的差异程度,采用等权重投票法统计各频带各组时间窗的初步选线结果并确定故障线路。大量仿真结果表明该选线方法选线准确、可靠。     

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