基于虚拟能量变化率的谐振接地系统高阻接地故障选线方法

谐振接地系统的高阻接地故障由于消弧线圈和接地阻抗作用,故障电气量较微弱,故障检测与选线困难。通过对高阻故障的暂稳态特征以及故障线路对地支路的瞬时和永久性改变的分析,总结出健全线路和故障线路对地电容参数的瞬时变化规律及特征。进而构造表征故障前后各线路对地电容参数变化的虚拟能量分量,并分析虚拟能量变化率的变化规律。最后,提出了利用线路虚拟能量变化率峰值占比来确定故障线路的判据,并用于设计故障选线方法。所述方法在保证选线正确的同时,扩大了检测范围并增强了抗三相不平衡干扰的能力,仿真结果和现场实测数据验证了方法的准确性与可靠性。     

配电网高阻接地故障检测技术综述

配电网发生高阻接地故障(HIF)时其电流变化量较小,因此故障检测起来较为困难。本文阐述了高阻接地故障时线路的暂态和稳态特性,介绍了小电阻接地系统、中性点不接地系统以及消弧线圈接地系统的故障选线和定位技术以及各自的优缺点。采用多种方式协同的方法可以提高故障检测的可靠性、灵敏性以及经济性。     

谐振接地系统单相接地故障区段定位方法

针对配电网因分支多、接地故障电阻大导致的单相接地故障定位问题,提出一种针对谐振接地系统的单相接地故障区段带电定位方法.该方法在故障发生后调节消弧线圈的补偿电流,利用调节前后线路上多个馈线终端单元(FTU)测量到的零序电流变化量信息确定故障区段.提出了单相经过渡电阻接地时,将零序电流按零序电压进行折算的方法,从而解决了调节消弧线圈后零序电压发生变化的问题.现场试验对该方法进行了验证,表明该方法能够满足实用要求.     

一种谐振接地系统电弧高阻接地故障选线新方法及仿真

提出了一种电弧高阻模型,并针对谐振接地系统电弧高阻接地故障选线问题,提出一种基于希尔伯特-黄变换和概率神经网络的选线新方法。采集每条线路在单相接地故障发生时的零序电流暂态信号(一个周波,故障前1/4个周波和故障后3/4个周波)进行EMD分解,计算各条线路的特征固有模态能量。将各条线路的特征固有模态能量输入到PNN网络,实现故障线路自动识别。运用Matlab软件对电弧高阻接地故障、混合线缆系统接地故障分别进行了选线仿真,并进行了噪声干扰试验,验证了该方法的可行性与准确性。     

基于故障相电压极化量的 谐振接地系统高阻故障方向检测方法

针对谐振接地系统高阻接地故障的发生概率大、零序电压检测难度高的问题,提出了基于故障相电压极化量的谐振接地系统高阻故障方向检测方法。利用谐振接地系统高阻故障等值电路,分析了故障暂态时间内故障相电压分别与故障上、下游线路零序电流的极性关系,发现故障相电压与故障上游线路零序电流波形相似程度较高,与下游线路零序电流波形相似程度较低。据此,可以将故障相电压作为极化量,通过分析故障暂态时间内线路检测点所测零序电流与故障相电压的相似程度来进行故障方向检测。相较于以往的故障检测方法,所述方法提高了谐振接地系统高阻接地故障检测的可靠性。数字仿真与现场人工试验验证了该方法的可行性。     

基于虚拟能量变化率的谐振接地系统高阻接地故障选线方法

谐振接地系统的高阻接地故障由于消弧线圈和接地阻抗作用,故障电气量较微弱,故障检测与选线困难。通过对高阻故障的暂稳态特征以及故障线路对地支路的瞬时和永久性改变的分析,总结出健全线路和故障线路对地电容参数的瞬时变化规律及特征。进而构造表征故障前后各线路对地电容参数变化的虚拟能量分量,并分析虚拟能量变化率的变化规律。最后,提出了利用线路虚拟能量变化率峰值占比来确定故障线路的判据,并用于设计故障选线方法。所述方法在保证选线正确的同时,扩大了检测范围并增强了抗三相不平衡干扰的能力,仿真结果和现场实测数据验证了方法的准确性与可靠性。     

中性点不接地系统高阻接地故障的特点及判别

对10kV中性点不接地系统的现场单相接地试验结果进行分析,给出了系统在发生不同性质单相接地故障时故障相电压的变化规律,为准确判断故障相提供了理论依据。     

基于同步量测的谐振接地系统高阻接地故障区段暂态定位

谐振接地系统高阻接地故障发生概率较大,检测难度高,现有暂态分析及暂态区段定位方法不适合用于高阻接地故障。利用消弧线圈与系统对地电容间并联谐振的独特作用,分析了谐振接地系统高阻接地故障暂态零序电流与暂态零序电压的变化规律。研究发现,故障点下游各检测点暂态电流与暂态电压近似正交,而故障点上游检测点暂态电流还包含了与暂态电压成正比例的故障点暂态电流。利用同步量测单元采集的故障信息,计算各检测点暂态电流在暂态电压上的投影,若相邻检测点暂态电流投影分量之差超过一预设门槛,则该区段为故障区段,否则最末检测点下游区段为故障区段。所述方法完善了小电流接地故障暂态分析与暂态区段定位技术,数字仿真验证了该方法的可行性。     

中性点不接地或高阻接地系统接地故障定位方法探究

本文提出了一种中性点不接地或高阻接地系统接地故障定位的新方法，该方法采用相对电压算法原理，将数字继电器、零序信号发生器和远距离接地故障指示器相结合。能处理间歇性故障和多重故障的问题，能识别反向接地故障。     

小电阻接地系统高阻接地故障检测技术综述

小电阻接地系统发生高阻接地故障时电流小于传统的零序电流保护动作阈值,并且时常伴随有电弧的发生,难以准确检测与切除高阻接地故障。文章基于零序等效网络分析了小电阻接地系统单相高阻接地故障时母线零序电压理论特性和各出线零序电流特征;针对高阻接地故障常伴随发生的电弧现象,从故障点燃弧的物理过程出发,详尽分析了常用的Cassie电弧模型、Mayr电弧模型、改进的Mayr电弧模型、Mayr-Cassie组合电弧模型和Emanuel电路模型等六种电弧模型的物理近似过程、数值推导过程、试验验证及适用条件;分别从时域的伏安特性分析法和零序电流畸变法、频域的故障电流信号法和故障电压信号法出发,分析了高阻接地故障检测方法中的信号处理过程、故障特征提取方法、检测方法的优点与不足;认为采用零序电流波形在过零点附近畸变引起的波形斜率曲线变化作为故障特征具有明确的数学与物理意义,采用零序电压信号经小波包分解后高频段与低频段能量比作为故障特征,基本不受故障条件、系统结构等因素的影响,具有较好的检测效果。     

基于零序阻抗突变特征的谐振接地系统高阻接地故障选线方法

针对配电网谐振接地系统高阻接地故障选线困难的问题,提出了一种利用消弧线圈并联电阻短时投入以增强线路零序阻抗特征的高阻接地故障选线方法.对发生单相接地故障时消弧线圈并联电阻投入前、后同一母线上的健全线路和故障线路的零序阻抗特征进行分析,由分析结果可知:任意健全线路在并联电阻投入前、后其零序阻抗基本保持不变,由线路自身对地电容阻抗构成;故障线路在并联电阻投入后零序阻抗减小,由所有健全线路、消弧线圈支路和并联电阻支路的并联等值阻抗构成.此外,综合考虑故障点电流的限幅要求和零序电压的启动要求分析了并联电阻的取值范围.利用消弧线圈并联电阻投入前、后线路零序阻抗的变化特征构造了故障选线判据,其能够适用于过渡电阻在3000Ω以内的高阻接地故障.利用MATLAB建模仿真,验证了所提故障选线方法的有效性.     

新型谐振接地系统接地故障全补偿方法

针对传统消弧线圈无法补偿有功电流和抑制间歇性接地故障等难题,提出了一种谐振接地系统接地故障全补偿新方法。系统正常运行时,通过注入信号谐振精确测量系统对地绝缘参数,根据绝缘参数计算补偿元件值;当发生接地故障时,利用故障电流的相位选出故障相,然后在故障相的滞后相投入阻容性补偿元件,将故障相电压抑制为0,实现接地故障电流全补偿。仿真分析表明,所提方法不受过渡电阻影响,能快速抑制故障相电压,实现配电系统接地故障电流的全补偿,有效抑制间歇性接地故障,且操作简单可靠、成本低。     

含多分布式电源的小电阻接地系统单相接地故障特征分析

经小电阻接地方式配电网系统的单相接地故障特征会受到类型不一的并网分布式电源(distributed generation, DG)所采用的接地方式影响。针对此问题,结合对称分量法,首先建立了含有多个、不同类型、不同接地方式并网DG的配电网单相接地故障分析模型。然后对系统单相接地故障点电流和线路的三序电流进行了分析。最后,利用Matlab/Simulink搭建单相接地故障仿真模型,验证了对故障电流特征分析的正确性。结果表明,并网DG为不接地方式时对系统故障特征影响最小。这为并网DG的种类和并网变压器接地方式的选择提供一定的理论依据。     

基于分形理论与聚类分析的小电阻接地系统高阻接地保护方法

针对目前小电阻接地系统保护由于整定值过大而对高阻接地故障易出现拒动的问题,基于分形理论和聚类分析提出了高阻接地保护新方法。该方法提取故障线路和非故障线路零序电流的相似性特征,利用零序电流比值和分形维数对相似度进行量化计算,构建了接地故障特征矩阵,采用K-means聚类算法对接地故障特征矩阵进行分析,避免了保护整定困难的问题。经真型实验录波数据验证,所提方法将保护的耐阻能力提高到2000Ω,具有一定的应用价值。     

一种谐振接地系统的配电线路接地故障选线新方法

为解决小电流接地系统中发生故障时选线准确率低的问题,提出一种谐振接地系统单相接地故障选线新方法。通过分析不同线路的零序电流与零序阻抗特征,发现健全线路的零序阻抗始终呈容性,零序电流为纯容性电流;而故障线路零序电流在低频段含有消弧线圈的感性分量,且幅值大于高频段。先使用低通滤波器提取母线零序电压和各馈线零序电流在低频段的信号分量,并对母线零序电压求导;然后比较任意两条线路的零序电流与纯容性电流交叉相乘后乘积的差值,差值最大的为故障线路。分别对不同工况下的单相接地故障进行了仿真验证,结果表明,该方法选线准确,适应性强。     

基于VMD和相关性聚类的谐振接地系统单相接地故障选线

通过分析谐振接地系统的故障暂态零序电流组成及特性,提出了一种基于暂态非工频分量相关性聚类的故障选线方法。首先,将变分模态分解和快速傅里叶变换相结合,准确分离暂态零序电流中的工频分量和噪声信号,得到暂态非工频分量。然后,采用局部加权回归算法对各出线的非工频分量进行平滑处理,获得线路非工频分量的整体趋势,计算各出线的相关系数矩阵。最后,通过免阈值设定的K-means聚类算法实现故障选线。仿真结果表明,所提出的选线方法能够准确选取故障线路,选线结果不受故障电阻、故障初相角等因素的影响,且具有较好的抗噪能力。     

并阻尼谐振接地系统对地参数测量与高阻故障选线新方法

针对谐振接地系统对地参数测量不准确以及高阻接地故障选线困难的问题,提出了并阻尼谐振接地系统对地参数测量与高阻故障选线新方法。基于消弧线圈并联阻尼电阻的投切特性,利用投切阻尼电阻前后零序电压幅值与相位的变化关系,测量系统对地电导与电容参数。在系统正常运行时,通过调整并联阻尼电阻值大小,测量各馈线零序导纳值。在发生接地故障后退出阻尼电阻,测量故障后各馈线零序导纳值,可消除系统参数不对称、互感器采样不同步的影响,主动构造故障前后各馈线的零序导纳相角差,实现故障线路的准确判别。在PSCAD仿真环境下对所提方法进行验证,结果表明：所提方法能够精确测量对地电导与电容参数,测量相对误差不高于0.6%;在不同馈线、不同过渡电阻下发生接地故障时,能准确判别故障线路,耐过渡电阻能力达10 kΩ。     

利用暂态幅值故障测度的谐振电网故障选线

为了准确检测出谐振电网单相接地故障,提出一种基于暂态幅值故障测度的故障选线方法。通过模量变换,分析发生故障后的故障馈线和正常馈线,利用电流的小波模极大值特性得出零模初始电流小波模极大值的规律。结合此规律和一般故障测度的定义,定义了暂态幅值故障测度。故障馈线的暂态幅值故障测度最大,正常馈线的暂态幅值故障测度大于0且接近于0,据此检测出故障馈线。理论分析和ATP仿真结果表明,该方法能有效准确地检测出谐振电网单相接地故障,不受消弧线圈的影响,证明了该方法的正确性。     

小电流接地系统单相接地机理分析

主要从配电网单相接地的等效电路入手,分析了中性点不接地系统或经消弧线圈接地系统单相接地时,各相对地电压和中性点位移电压的变化特性,其波零序电流和五次谐波零序电流的分布规律,为接地相和接地线路的判别提供了理论依据。     

基于零序电荷-零序电压关系的谐振接地系统单相接地故障特征分析

首先从理论上分析了中性点经消弧线圈接地的小电流接地系统（谐振接地系统）发生单相接地故障时,故障暂态持续时间内健康馈线和故障馈线的零序电荷与零序电压的关系特征。其次通过仿真分析了不同接地电阻、不同故障距离、混合线路和噪声干扰等各种工况对零序电荷-零序电压关系特征的影响。仿真结果表明,健康馈线零序电荷-零序电压呈直线关系,故障馈线则不满足直线关系。利用零序电荷-电压关系特征可以快速明显地区分健康馈线和故障馈线,为选线提供有效依据。