基于随机矩阵谱分析的输电线路故障检测算法

针对基于基波相量体系和时域波形相似度的故障检测算法抗干扰能力不强,提出了一种基于随机矩阵谱分析的输电线路故障检测算法。首先,利用故障线路两侧电流故障分量波形几乎反向的特性,通过滑动的定长时间窗,将线路的一侧电流故障分量与另一侧电流故障分量相反量形成原始矩阵,进行复制、平移、加噪声等处理构造随机矩阵,计算其平均谱半径,并进行谱分析,给出了线路的两个故障检测判据。然后,结合随机矩阵理论的单环定理,给出了阈值的确定办法,分析了各种因素对所提算法的影响。最后,利用IEEE 39节点系统的大量仿真算例验证了算法的有效性,实验表明该算法不受故障点位置、线路重载、非全相运行等因素的影响,在系统发生振荡时也不会误切除正常线路,耐受过渡电阻能力强,对信息的同步性要求不高。     

基于区域PMU和节点故障注入电流的广域后备保护算法

电网结构日益复杂,传统输电线路后备保护整定变得越来越困难.文中在间隔母线布置相量测量单元(PMU)策略下,先根据广域差动法确定故障区域,再估计出故障区域中未布置有PMU母线的电压和节点注入电流,推导出该区域节点电压故障分量方程,构造节点故障注入电流.分析故障发生前后故障线路两侧母线和正常母线的节点故障注入电流的变化特征,构造广域后备保护判据.基于IEEE 39节点系统的仿真结果验证了所提算法不受故障位置、类型和过渡电阻影响,在各种故障情景下均能检测出故障线路.     

基于Cassie模型和L3/4范数的串联电弧故障检测方法EI北大核心CSCD

在民用交流电系统中,发生串联电弧故障时,电流一般较小达不到断路器阈值,而且在某些情况下,正常工作状态电流与电弧故障电流波形非常相似,难以检测,易导致电气火灾的发生。利用Cassie模型对串联电弧故障进行模拟,分别得到线性负载和非线性负载条件下时域电流波形,并利用傅立叶变换得到电流幅值频谱。对比可知,电弧故障状态下线性负载电流波形和正常工作状态下非线性负载电流波形均会出现零休;电弧故障状态下无论是线性负载还是非线性负载电流幅值频谱均会出现谐波且与正常工作状态电流幅值频谱具有不同的特点。利用基于L3/4范数正则化的稀疏表示算法实现电弧故障检测,通过仿真说明该方法具有较好的稀疏性和准确性。     

基于小波包变换和高阶累积量的电弧故障识别方法

当低压配电系统接入混合负载或在支路中出现电弧故障时,电弧故障识别难度大幅提升。针对此类电弧故障,提出一种基于小波包变换与高阶累积量相结合的电弧故障识别方法。首先采集不同负载、支路电弧故障下的电压、电流数据,建立电弧故障波形数据库;然后利用小波包变换对电弧电流信号进行分析,通过对多种试验数据进行分析,确定了通用电弧特征频带,对电弧电流波形进行重构作为电弧特征信号;通过分析故障电弧特征信号的4阶累积量值,提出了一种能够在时域中识别电弧故障的判据。该判据可以准确、快速地识别单一负载、混合负载以及支路电弧等情况下的电弧故障,且能够较为准确地检测电弧故障发生的时刻,为复杂电弧故障识别及起弧时刻的研究提供参考。     

基于电流相似度与高频能量的串联故障电弧检测方法

故障电弧是引起电气火灾的重要原因,针对非线性负载工况下故障电弧保护算法的误动作和拒动作问题,提出一种基于电流相似度与高频能量的串联故障电弧检测方法。参照标准搭建故障电弧实验平台并进行实验,从时域、频域角度分析电弧电流特征。采用小波函数预处理电流信号,选取电流低、高频特征量。设定故障电弧特征量阈值,以此为基础提出故障电弧识别算法。实验结果表明,该算法能够准确识别多种负载条件下的故障电弧,且未发生误动作和拒动作。     

基于正序电流故障分量的输电线路故障检测

高压输电系统中传统后备保护定值整定困难,灵敏度易受到高阻接地、潮流转移等影响。文中提出了一种基于正序电流故障分量的输电线路故障检测算法。采用线路两端正序电流故障分量的矢量和幅值与矢量差幅值的比值作为线路的故障判断量,给出严格的公式推导,建立了故障检测的判据。理论分析了线路的故障判断量的分布特性,与本线路阻抗、两端背侧的系统等效阻抗、故障点位置的关系,证明了其与过渡电阻无关。在系统发生振荡时,将求解的故障定位值作为辅助判据。IEEE 39节点系统仿真实验表明,各类故障发生时所提算法均能够正确检测故障线路且不受故障位置、过渡电阻等影响,在非全相运行、负荷潮流转移时也能检测出故障线路,对两端数据的同步性要求不高。     

基于HCMAC神经网络的故障电弧检测方法

低压故障电弧电流的有效值往往小于热脱扣器的动作电流,导致传统的电路保护装置失效.模拟低压电气线路中的故障电弧,利用电流采样装置对故障电弧电流进行采样.在分析故障电弧电流波形特征的基础上,利用HCMAC神经网络对电流波形的各周期均值、斜率和小波变换高频系数三个判据进行综合评判,有效克服了单一判据的局限性.仿真结果表明,基于HCMAC的故障电弧检测方法可有效识别故障电弧特征,提高辨识故障电弧的准确率.     

中性点直接接地电网单相串联铁磁谐振检测与类型辨识

铁磁谐振表现出来的非线性波形特征是实施有效检测的重要依据,但是由于缺少谐振回路的解析解,难以给出合理的检测阈值;再加上实际系统中还存在与谐振波形特征类似的故障或扰动,比如弧光高阻接地故障,现有的铁磁谐振检测方法准确性不高。对比分析了中性点直接接地系统单相串联铁磁谐振和弧光高阻接地故障模型,通过分段线性化获取了状态方程时域解析解。设计了一种基于相电压频谱和相电流均值包络线特征共同辨识的检测方法,并利用伏安特性进一步辨识弧光高阻接地故障与工频铁磁谐振。最后,仿真和现场录波数据验证了检测算法的有效性。     

家用空调电弧故障检测装置的研究

针对国内电弧性电气火灾防范的技术要求,依据美国UL1699标准建立低压电弧检测试验平台,利用电弧发生装置进行模拟电弧故障试验。采集空调工作电流波形,分析不同工况下电流波形的变化特征,建立了基于电流时域上的“平肩”宽度和“平肩”宽度变化率检测算法,研制出空调电弧故障检测装置。试验结果表明,检测装置能够有效检测到空调电弧故障,并及时脱扣保护电路。     

适用于发展性故障的故障分量提取算法

提出了适用于发展性故障的故障分量提取算法。该算法首先计算发展性故障发生前保护安装处的故障分量,再根据发展性故障发生前保护安装处的电流和获取的故障分量求得非故障状态网络中的支路电流;发生发展性故障后,利用保护安装处的全电流减去求得的支路电流得到发展性故障后的故障分量电流。该算法不受电网参数波动和负荷变化的影响。在IEEE 9节点系统模型基础上,BPA仿真验证了算法的正确性。     

利用测后模拟的谐振接地系统故障选线方法

分析谐振接地系统单相接地故障零序网络特性,提出了着眼于电路响应求解的故障选线测后模拟方法。根据谐振接地系统故障母线零序电压实测值和馈线零序分布电容参数,在依次假设各馈线为健全馈线的前提下,运用测后模拟法定量地求解各馈线的零序电流。比较各馈线零序电流的实测波形和由测后模拟方法所求解的波形发现：健全馈线零序电流的实测波形和由测后模拟法所求解的波形相吻合,具有极强的相似性;而故障馈线零序电流的模拟波形是在假设其正常工作的条件下获取的,实测波形和模拟波形差异较大。对各馈线零序电流的实测波形和由测后模拟法所求解的波形在一定数据窗下进行相关度分析,籍此形成选线判据,实现选线。大量仿真表明,该方法选线准确、可靠。     

基于电压特征能量的低压交流串联电弧故障检测方法

串联电弧故障电流波形受负荷类型影响较大,利用电流特征构建通用故障判据难度较大。为识别故障点电弧电压,提出了一种基于电压特征能量的串联电弧故障检测方法。首先,通过分析故障点电弧电压及监测点故障电压特征规律,对故障信息的特征频带选择进行了论证。然后,以不同负荷下的电弧电压波形特征归类为依据,提出了基于电压特征频带全域能量幅值和敏感相位域能量相位信息的故障检测方法。最后,利用全域总能量幅值和敏感域能量相位映射统计比实现了综合故障检测策略的构建。试验结果表明,所提方法在不同线路参数和测试负荷下的故障检测准确率超过了98%且无误检发生,验证了其有效性。     

基于GrapSAGE算法的配电网故障定位方法

本文提出一种基于GraphSAGE (graph sample and aggregate)算法的配电网故障定位方法。以对系统侧母线电压进行形态学黑帽运算的结果启动故障定位算法;利用GSA模型自主挖掘网络拓扑和零序电流特征,根据节点特征和标签建立函数映射,评估线路运行状态从而实现故障定位。基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建IEEE33节点模型,测试结果表明所提配电网故障定位方法可行且有效。并且配电网拓扑变化时,该方法无需重新训练模型即能获得可靠的故障定位结果,验证了方法的鲁棒性和对拓扑变化的适应性。     

有限相量测量单元下最小二乘估计的广域后备保护算法

提出了一种基于有限相量测量单元(PMU)的广域后备保护算法。它采用最小二乘法得到一个区域内各节点的电压估计值,利用这些电压估计值计算出本区域内每条线路的电流估计值,获得各线路电流实际值与估计值的残差值,进行排序,将电流残差值最大的两条线路列为疑似故障线路。利用多组PMU的电压故障分量,计算出疑似故障线路的多组线路故障点位置。利用故障点位置位于[0,1]之间等特性,给出了线路故障的判据。在IEEE 14节点系统上的仿真实验结果表明,所提出的算法能够准确判断出故障线路,不受故障点位置、故障类型的影响。     

三相不接地系统桥式固态限流器的故障诊断方法

提出一套基于离散傅里叶变换的桥式固态限流器桥路故障诊断方案。针对不同桥臂的元件故障,选择直流侧电感电流和续流二极管电流作为检测点,对检测点波形进行综合比较分析,实现了对桥路故障类型的诊断和故障桥臂定位。通过将检测点的波形从时域变换到频域进行波形特征分析,突出故障特征,简化判据,有利于计算机自动识别与诊断。仿真结果表明,该方案检测量小且包含了完整的故障信息,各次谐波分量的幅值可以确定故障类型,基波相角可以定位故障桥臂,故障诊断和定位快速准确。     

基于故障分量原理的配电网高阻接地故障检测方法

配电网中发生高阻接地故障时,短路电流小于传统过流保护的阈值,无法被常规保护装置检测和清除。若不及时消除短路电路,极易演化成严重故障。针对该问题,文中首先分析发生高阻接地故障时配电网的故障分量特征和基于母线处的正序电压故障分量与其相连接的各馈线正序电流故障分量的相位差特征,给出适用于配电网高阻接地故障检测的故障判据。然后,为解决配高阻接地故障检测过程中系统不平衡引起的一系列问题,制定了相应的故障检测启动判据。基于该故障检测判据和启动判据,制定基于故障分量原理的配电网高阻接地故障检测方法。最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件中建立含架空线路的中压配电网模型,仿真结果验证了所提高阻接地故障检测方法的正确性。     

利用测量电流互感器实现配电网故障电流检测的新方法

提出一种利用测量电流互感器（TA）进行过流故障,故障电流幅值及故障方向检测的新算法。故障检测利用了TA饱和时二次输出电流的间断角,而根据TA在上下半周饱和前的有效信息进行故障电流幅值和方向的计算,电流幅值的估算采用了最小二乘法,可以滤除衰减直流分量和谐波,方向的计算利用了电压,电流故障分量间的相位关系,同时了以上算法基于采样值的实现方法。