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。     

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。     

基于中阻抗接地法的谐振接地系统综合选线策略研究

中性点谐振接地系统由于消弧线圈的补偿电流作用,在发生单相接地故障时,故障线零序电流幅值小,且零序电流方向差异化特征不明显,给选线判别带来了不便。本文提出了一种基于中阻抗接地法的综合选线策略,融合中阻抗接地方式优势,结合暂态信号可靠度评价体系,综合故障零序电流稳态、暂态特征信号进行故障线路判别,可有效提升选线装置正确率。并在此基础上,针对该选线策略制定了系统的现场试验方法,确保了投运装置的可靠性。     

小电流接地系统同相异线接地故障选线的研究

分析了小电流接地系统发生同相异线接地故障后零序电流的特征，在完善单点接地故障选线的基础上提出一种针对系统发生同相异线接地故障的选线方法，该方法主要利用零序电流的高频分量进行第一次故障选线，在第一条故障线路退出运行后再利用零序电流的工频段分量进行第二次选线．理论和大量的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，具有可靠性高、抗干扰能力强的优点，其中最突出的特点是进一步完善了小电流接地系统故障选线的方法．     

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.     

基于零序电流激励的谐振接地系统故障选线测后模拟方法

谐振接地系统单相接地故障零序电流暂态量显著,设计一个高通数字滤波器,提取出零序电流的高频暂态分量。依次假设各馈线为故障馈线,将假定的故障馈线零序电流的高频暂态分量作为激励信号,依据各馈线零序分布电容参数,运用测后模拟法定量地求解电路响应,即求取各馈线零序电流高频暂态分量的测后模拟波形。当假设为真时,各馈线零序电流高频暂态分量的实测波形和模拟波形相吻合,具有极强的相似性;而当假设为假时,实测波形和模拟波形差异较大。对各馈线零序电流高频暂态分量的实测波形和模拟波形在一定数据窗下进行相关分析,并求取各次假设情况下各馈线零序电流高频暂态分量的实测波形和模拟波形的平均相关系数,形成选线判据,实现选线。大量仿真表明,该方法选线准确、可靠。     

变分模态分解在小电流接地系统故障选线中的应用

为探究适用于小电流接地系统的故障选线方法,解决现有暂态故障选线方法效果欠佳的问题,提出了一种基于变分模态分解VMD(variational mode decomposition)的小电流接地故障选线新方法。通过引入本征模态函数基于调幅调频函数的VMD算法对配电母线各出线的零序电流进行分解,模态中心频率选取自适应且分解结果直观。最后综合直流分量以及高频分量构造双重判据实现选线,以Matlab/Simulink平台搭建的小电流接地系统故障选线模型为平台,对算法在单相接地故障下的准确度进行仿真校验。结果表明该算法不受故障电阻、故障发生位置、故障时刻与系统接地方式的影响,准确度高且对噪声有着一定的鲁棒性。     

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。     

暂态高频分量能量法小电流接地故障选线

对单相接地故障选线原理的研究,多年来取得了很多成果,但是这些故障选线原理还不具备较高的可靠性和准确性。提出一种小电流接地系统故障选线的新方法,该方法用小波变换提取零序电流暂态信息,并依据故障后一定时段内零序电流暂态高频分量的能量进行故障选线。建立小电流接地系统单相接地故障仿真模型,仿真结果表明该方法对中性点不接地或中性点经消弧线圈接地系统均有效。     

平行双回线电流平衡保护的仿真研究

平行双回线路电流平衡保护具有不需要通道、不需要PT输入的优点。文章提出了适用于高压平行双回线的电流平衡保护方案，首先仿真分析了基于全量、故障分量、零序分量的电流平衡保护的优缺点，在此基础上提出了利用全量电流和零序电流构成综合启动判据、由故障分量构成选线判据的电流平衡保护方案，该方案较基于全量的电流平衡保护灵敏度高、相继动作区小，而且具有选相功能。     

基于数字信号处理器和小波包重构算法的配电网接地选线装置的研究

根据配电网单相接地故障中零序电流的特点,利用小波包对零序电流进行分解,在按能量最大原则选取的特征频档带中通过比较重构后电流瞬时值的符号进行接地故障选线,仿真结果表明该方法既能实现相电压峰值附近的故障选线,也能实现相电压过零点附近的故障选线;并针对该方法构建了基于数字信号处理器(DSP)的配电网接地选线硬件平台,试验结果表明,该软硬件平台运算速度快、抗干扰能力强、运行稳定.     

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。     

基于线路零序频率特性的小电流接地系统故障选线

根据均匀传输线路的频率特性,对于空载线路,当频率小于fm时,线路输入阻抗呈容性,线路可用一集中电容等效。小电流接地系统发生单相接地故障时,对零序分量而言,非故障线路相当于空载。根据这一特点,对小电流接地系统中线路的零序参数相频特性进行研究,得出系统发生单相接地故障时不同频带上暂态零序电流特性。在选定频带SFB(SelectedFrequencyBand)内,非故障线路零序电流极性和故障线路相反。应用小波包对各线路的暂态零序电流进行分解,小波包系数的符号代表了相应频带零序电流的极性,通过比较SFB内小波包系数的符号,便可找出故障线路。EMTDC仿真试验结果表明该方法可以准确地实现单相故障选线,并验证了文章对输电线路零序输入阻抗相频特性分析的正确性。     

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。     

基于暂态量和小波包的配电网故障选线方法

分析了配电网单相接地时的故障特征,对现有基于稳态量与暂态量的故障选线方法进行分析比较,指出故障暂态电流幅值比稳态对地电容电流大得多,而且几乎不受消弧线圈影响,因此,利用暂态电流进行选线可以克服稳态选线方法灵敏度低、易受消弧线圈影响的缺点。为了精确提取故障时的暂态信号用于选线,发挥小波包能进行时频联合分析的优势,对发生接地故障时各线路的暂态零序电流进行小波包分解,提取出各频带信号分量的小波包系数。其中,电流采样值直接用于形成故障选线的第1判据,多个高频分量的小波包系数则形成综合判据以提高选线准确性。该方法能适应小电流接地系统中的不同故障模式,选线准确性高。仿真验证了该方法的有效性。     

希尔伯特变换在配电网故障选线中的应用

为克服目前小电流接地系统单相故障发生在相电压过零点附近选线方法灵敏度低的缺点,提出了一种基于希尔伯特变换的综合选线判据。将零序电流进行小波包分解的同时,运用希尔伯特变换对分解结果进行瞬时频率分析,计算频带能比因子。将频带能比因子作为启动选线方法的条件,当高频分量多时比较小波高频能量,当低频分量多时比较直流分量能量,将两种方法进行有机综合可以构成完善的故障选线方案。仿真结果表明该方法有效、准确、且适用性强,不受系统结构和运行方式等的影响。     

基于馈线零序阻抗特性的谐振接地故障选线方法

谐振接地配电网发生单相接地故障后,健全线路的零序阻抗在最小串联谐振频率以下的各频段呈电容特性;故障线路的零序阻抗在高频段呈电容特性,在低频段呈电感特性。依据这一现象,提出一种基于馈线零序阻抗特性的故障选线方法。通过低通和带通数字滤波器提取母线零序电压和各馈线零序电流的高频分量和低频分量,并分别对母线零序电压的高频分量和低频分量求导。由于容性线路的电压导数与电流的比值为定值,故母线零序电压导数与健全线路零序电流的比值在高频段与低频段相等,其实际差值近似为0;母线零序电压导数与故障线路零序电流的比值在高频段与低频段不等,其差值较大,据此构成故障选线判据。理论分析和仿真结果表明,该方法选线准确、可靠且适应性强。     

基于小波能量矩的高阻接地故障检测方法

中性点不接地中压配电网时常发生高阻接地故障,普通的零序电流保护难以对其检测。通过对仿真和实验得到的高阻接地故障电流信号进行频谱分析,发现其高频分量分布显著区别于系统其他扰动暂态信号。由此,引入小波能量矩算法,通过对高频段能量矩进行归一化、求和及取对数处理,提出了一种高阻接地故障的检测方法,该方法只需要利用故障后第1个工频周期内的电流信号,通过小波能量矩分析得到诊断判据,即可实现高阻接地故障的有效识别。大量的仿真和实测数据表明,该方法适应性强,且不受线路非高阻接地故障暂态信号的影响。     

利用相电流突变防止零序方向元件误动的方法

弱电强磁情况下相邻回线间互感是造成零序方向元件误动的根本原因。文中分析了零序方向元件正确工作的条件,对比了零序方向元件正确动作与误动作情况下该回线电气量的特征差异,得出了误动线路的三相电流具有相同突变的故障特征。在此基础上利用模型误差识别三相电流相同突变特征,提出了一种防止零序方向元件误动的方法。通过PSCAD建立同塔双回线路模型进行仿真验证,仿真结果表明:文中方法能够可靠闭锁相邻回线短路、断线情况下健全线路的零序方向元件,不会闭锁该线路故障情况下的零序方向元件。所述方法具有识别弱电强磁环境下相邻回线互感的能力,提高了零序方向元件的适应性,具有实用价值。