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。     

基于特征频带内暂态零序电流特点的配电网单相接地故障选线方法

提出了一种新的采用特征频带内暂态零序电流集中式比较单相接地故障的自适应选线原理,设计了两种选线算法：提取各馈线中特征频带内的暂态零序电流幅值并进行相对比较,算法可以随系统运行方式变化、故障条件变化自适应的捕捉特征频带内暂态电流分量。当故障初始角较小、过渡电阻很大暂态分量很小时,采用零序电流有功低频分量幅值比较算法。该算法可适用于中性点不接地、非直接接地系统单相接地故障的各种情况。ATP仿真数据和现场实录数据的测试表明,综合选线方法具有很高的准确性和灵敏度,算法已经应用于YH-B811小电流选线装置中。     

基于特征频带内暂态零序电流特点的配电网单相接地故障选线方法

提出了一种新的采用特征频带内暂态零序电流集中式比较单相接地故障的自适应选线原理,设计了两种选线算法:提取各馈线中特征频带内的暂态零序电流幅值并进行相对比较,算法可以随系统运行方式变化、故障条件变化自适应的捕捉特征频带内暂态电流分量.当故障初始角较小、过渡电阻很大暂态分量很小时,采用零序电流有功低频分量幅值比较算法.该算法可适用于中性点不接地、非直接接地系统单相接地故障的各种情况.ATP仿真数据和现场实录数据的测试表明,综合选线方法具有很高的准确性和灵敏度,算法已经应用于YH-B811小电流选线装置中.     

基于暂态零序电流特征的小电流接地选线装置

提出了一种利用故障时暂态量信息的易于工程实现的小电流综合选线方案,并以此开发出了YH-B811小电流选线装置.装置算法基于自适应捕捉特征频带内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.前者可以随系统运行方式、故障条件的变化自适应地捕捉特征频带内暂态电流分量幅值并通过比较选出故障线路;后者是当故障初始角较小、过渡电阻很大、暂态分量很小时,提取零序电流有功低频分量幅值进行比较选线.该综合算法可适用于中性点不接地、非直接接地系统单相接地故障的各种情况.装置硬件部分是基于MCF5272和FPGA的高精度快速工作平台.     

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     

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.     

小电流单相接地故障选线方法研究

根据小电流接地系统发生单相接地故障时,暂态零序容性电流特征频段内故障线路暂态零序电流相位与非故障线路相反,提出了利用复小波变换提取该特征频段内相位信息,同时对特征频段内小波变换域进行了能量最大化选择的选线算法.通过在MATLAB中仿真分析验证,该算法不受过渡电阻、合闸角的影响,能够正确选择出故障线路.     

一种基于多分辨形态梯度技术的小电流接地电网单相接地故障选线新方法

介绍了数学形态学的基本运算以及形态滤波和多分辨形态学梯度技术。分析了小电流接地系统中发生单相接地故障时零序电流的暂态特征。应用形态滤波和多分辨形态学梯度技术对零序暂态电流进行形态学多层分解,通过比较形态学分解系数的极性,达到故障选线的目的。PSCAD仿真实验表明,该选线算法在各种故障情况下均能正确可靠选线,且计算简单,速度快。     

小电流接地系统单相电弧接地故障特征的研究

通过理论分析和大量6kV模拟电弧接地实验,对小电流接地系统单相电弧接地故障时的暂态零序测量电流、零序电压的特征,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进行了深入的研究和分析。这些暂态分量的特性为研究基于单相接地故障暂态分量分析的接地选线方法提供了理论依据。     

基于幅值特征和Hausdorff距离的配电网故障定位方法

为了消除单相接地故障下配电网区段定位受系统中性点接地方式、不同过渡电阻以及线性相关法定位盲区等因素对定位准确性的影响,提出一种幅值特征下基于Hausdorff距离算法的故障区段定位方法。首先,分析了零序电流暂态分量故障特征,明确健全区段、故障区段两端零序电流暂态分量幅值特征的关系。其次,引入Hausdorff距离算法,测算馈线区段两端零序电流暂态分量幅值特征匹配度,进一步通过与设定阈值的比较,可以有效区分出故障区段。仿真验证结果表明,所提方法无定位盲区,在不同系统接地方式、不同接地过渡电阻下均能够准确定位故障区段。     

配电网混合线路单相弧光接地故障检测新方法

暂态量是单相接地故障最显著的特征,但暂态零序电流持续时间较短,对故障检测造成困难。基于暂态零序电流包含大量的高次谐波且持续时间可达到约一个周期,提出如下配电网混合线路单相弧光接地故障检测新方法:建立Habedank电弧模型,通过分析暂态零序电流的频谱特性,求取其特征频带,滤取特征频带内的暂态零序电流实现接地故障检测,并用方向信息进行校验。仿真分析结果验证了该算法具有快速、准确、抗干扰性好的特点。     

基于暂态主频分量相关性分析的故障选线方法

提出了一种利用零序电流暂态主频分量相关性来进行小电流接地系统故障选线的新方法,以解决单纯利用零序电流选线效果不佳的问题。通过对故障零序电流特征的分析,提出了采用Prony算法来提取各线路暂态主频分量。利用故障后非故障线路暂态主频分量波形相似,而故障线路与非故障线路之间有着明显区别的特点,对其进行相关性分析,得出综合相关系数,实现正确选线。理论计算及仿真结果表明,该方法准确可靠,抗干扰能力强,无须整定,不受故障初相角、接地电阻、故障距离及接地方式的影响,进一步提高了保护的裕度。     

Features-clustering-based earth fault detection using singular-value decomposition and fuzzy c-means in resonant grounding distribution systems

The transient zero-sequence current of each feeder in a resonant grounding system is characterized by nonlinearity and nonstationarity when a single-phase-to-ground fault occurs. Because there is a significant difference between the fault transient zero-sequence current waveforms of the fault feeder and the sound feeders, a new fault feeder detection method is presented, based on a time-frequency matrix (TFM) and polarity distribution matrix (PDM) singular values clustering algorithm. By applying a Hilbert-Huang transform band-pass filter and waveform transformation to the transient zero-sequence current waveform of each feeder, the TFM and PDM can be constructed, which are decomposed by singular-value decomposition (SVD). Moreover, the normalized singular values of the TFM and PDM are merged together and are used to form the amplitude-polarity feature matrix (APFM). Thus, the feature quantities including the amplitude and polarity information of each fault transient zero-sequence current waveform are obtained. Then, fuzzy c-means clustering is applied to the APFM so as to detect the fault feeder by dividing the fault feeder and sound feeders into two categories without a certain threshold setting. Simulations were carried out via PACAD/EMTDC® and a physical system under various kinds of fault conditions and factors including asynchronous sample, two-point-grounding fault, and arc fault. Simulated results show that the proposed method has the characteristics of high accuracy and reliability in earth fault feeder detection.     

基于AGM曲线能量的配电网故障区段定位方法

配电网发生单相接地故障后,准确识别故障区段对配电网的安全稳定运行具有重要意义。因此,根据单相接地故障后故障点异侧暂态零序电流波形趋势差异显著的特点,本文提出一种基于暂态零序电流自适应全局均线能量的故障区段定位方法。首先,利用极点对称模态分解得到反映故障后暂态零序电流波形趋势的自适应全局均线;然后,利用故障后暂态零序电流自适应全局均线的能量差,描述故障后暂态零序电流波形趋势的差异程度,构建判据确定故障区段。仿真结果表明,该方法在不同故障条件下均可准确识别故障区段。     

基于暂态零序电流的含光伏电源配电网单相故障定位方法

针对分布式光伏电源接入配电网使得传统配电网继电保护存在可靠性、灵敏性降低的问题,提出了一种考虑母线多分支情况下应用偏度系数来衡量暂态零序电流极性的分布式故障定位方法。分析了分布式电源接入的配电网发生单相接地故障时零序电流的分布特征,发现故障时刻故障区段两端暂态零序电流极性相同,非故障区段两端暂态零序电流极性相反,引入偏度系数来衡量暂态零序电流的极性,实现分布式故障定位。仿真结果表明,该方法能够适用于含分布式光伏电源配电网的故障定位,且在不同的故障条件下具有较强的适用性。     

基于暂态分量遗传算法的小电流接地故障定位方法

对于小电流接地系统单相接地故障定位问题,目前用于主站的定位方法较简单,不适用于结构复杂的配电网,且容错率较差。提出了一种基于暂态分量遗传算法的小电流接地故障定位方法,故障发生后,终端利用实时测量的暂态零序电流和零序电压的相位关系进行编码,主站收到编码后启动遗传算法搜寻故障区段并输出定位结果。该方法同样适用不接地系统和谐振接地系统,并且定位判据的获得比较简单,各终端之间不需要GPS对时,另外还具有一定的容错性。通过现场实际验证,证明了该定位方法的可行性。     

基于小波包方法的配电网故障选线与仿真研究

配电网单相接地故障选线问题一直未能很好地解决。在分析配电网发生单相接地故障暂态特征基础上,对中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障进行了仿真。介绍了一种利用小波包分解暂态零序电流的故障选线方法。该方法利用小波包对各条线路的暂态零序电流进行多层分解,按照能量最大的原则确定各线路暂态零序电流分布集中的特征频带,在征频带内进行幅值与极性综合比较选出故障线路。通过MATLAB仿真表明,该方法可以准确实现故障选线,具有较高的灵敏度,且不受过渡电阻、故障合闸角及电弧的影响。     

基于暂态电流的小电流接地故障分界方法

分析了谐振接地系统中用户系统内发生接地故障时,采用稳态零序过电流保护的分界开关拒动的原因。推导出了接地故障暂态零序(模)电流的表达式,分析界内与界外故障时分界开关测量到的暂态零序电流的变化特点,给出了暂态电流最大值与正常运行时稳态电容电流幅值的倍数关系。提出了基于暂态零序电流的接地故障分界方法及其整定原则,分析了暂态分界法的动作特性以及在界内故障时克服消弧线圈影响的效果。在电力系统实时数字仿真(RTDS)系统上进行模拟测试,验证了暂态分界法能够在界内故障时减少消弧线圈的影响、提高正确动作率。     

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。