谐振接地系统接地故障选线技术分析

文章介绍了谐波法、有功分量法、注入信号法、中电阻法、残流增量法、小扰动法、首半波法、新型暂态法、行波法、综合法等几种谐振接地系统接地故障选线新方法的基本选线原理,分析了各种选线方法的选线可靠性以及安全性、适用性等其他性能。从国内外的应用情况来看,以中电阻法为代表的主动式选线方法和基于暂态信息的被动式选线方法最具发展潜力。对于稳定性接地故障,中电阻法效果较为理想;而暂态选线法则在处理间歇性接地故障、弧光接地故障中成功率更高。综合来看,暂态法在保持高选线成功率的基础上,在系统安全性、经济适用性等方面具有更为明显的优势。但由于暂态法的原理不如中电阻法简单明了,用户接受起来有一定困难。用户应根据具体条件谨慎选择各种选线方法。     

谐振接地系统故障选线方法

介绍各种谐振接地系统故障选线方法的基本原理、适用范围和存在的不足。     

基于多次重判断技术的谐振接地系统选线新方法

针对谐振接地系统单相接地故障频繁发生且选线较困难的现状,提出基于多次重判技术的选线新方法.该方法融合了两种基本的选线方法,即零序电流比相法和残留增量法,通过调节消弧线圈的电抗值对选线结果进行多次重判,选出故障馈线.通过EMTP仿真分析以及实际实验证明:该方法对故障馈线的判断非常准确,并具有较高的鲁棒性.     

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。     

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。     

近似熵在谐振接地系统故障选线中的应用

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的故障相暂态分量的频谱分布具有明显差别。近似熵作为一种衡量时间序列复杂度的方法,在非平稳信号分析方面具有独特的优势。据此探讨了近似熵(approximate entropy,Ap En)作为谐振接地系统故障选线判据的可能性与适用性。利用Matlab建立了故障仿真模型,考虑故障角、接地电阻、故障距离等故障条件,通过对含噪声环境、采样不同步以及不同消弧线圈补偿度等情况下的仿真,证明了近似熵作为一种选线判据的可行性。     

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。     

谐振接地系统小电流接地故障选线技术的新进展

列举了适用于谐振接地系统的各类新兴方法—残流增量法、注入信号寻迹法、行波法、暂态法以及综合选线法。基于各自的原理、判据以及适用条件,通过分析其灵敏度及可靠性,阐述各种选线方法的技术优势及存在的缺陷,为故障选线研究开辟新的思路。     

基于调节脱谐度的谐振接地系统故障选线方法的研究

针对谐振接地系统经高阻接地时,故障特征信息微弱易导致选线失败问题,提出一种调谐式故障选线方法。详细分析了故障后系统零序电流特征及所提选线方案的抗过渡电阻能力,通过调节脱谐度改变线路零序电流特征,发现故障线路与健全线路零序电流变化方向相反且变化率差异显著。利用故障线路与健全线路的零序电流变化特征差异,构建了调谐式故障选线方法。仿真计算结果表明,该方法准确可靠,高阻接地下可以有效识别故障线路,进一步提高选线准确率。     

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。     

基于五次谐波和混沌系统的谐振接地系统故障选线

单相接地故障在中性点经消弧线圈接地系统中发生的概率最大,并且接地点的电气故障特征较弱,选线难度大.不同线路的对地电容电流突变量的5次谐波分量的幅值和相位特征差异明显,通过分析比较非故障线路和故障线路之间的这些差异,提出基于电容电流突变量的5次谐波分量和Duffing振子检测原理相结合的选线方法,将每条线路各相的电容电流...     

基于消弧线圈调制信号相关检测的高阻单相接地选线

为了提高谐振接地系统单相接地选线的抗过渡电阻能力,提出一种基于相关检测的单相接地选线方法。采用低频方波对消弧线圈补偿电流进行调制,分析故障线路与健全线路调制后的信号特征。将各条线路零序电流分别除以零序电压包络幅值加以调整后进行解调和相关检测。构造了基于互相关函数的单相接地选线判据,讨论了低频调制方波频率的选择对选线效果的影响。结合实例对所提出的方法进行了仿真和实验研究,结果表明所提方法在单相接地选线方面具有非常高的抗过渡电阻能力。     

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.     

基于自适应多尺度形态学和CEEMD的谐振接地故障选线研究

为解决小电流谐振接地系统的故障选线不准确的问题,提出了一种基于自适应多尺度形态滤波和互补集合经验模态分解(CEEMD)相结合的选线方法。利用自适应形态学滤波方法可以有效地抑制电力系统故障过程伴随的宽带白噪声和孤立脉冲噪声。去噪后通过比较故障线路与非故障线路经CEEMD分解和希尔伯特黄变换(HHT)的特征分量一阶差分极性与相位进行选线。与经验模态分解(EMD)和集成经验模态分解(EEMD)相比,CEEMD能够更好地减小模态混叠的影响,同时减小分解误差。在MATLAB仿真软件中,对不同故障位置、过渡电阻、故障初始角进行分析,对上述方法进行了验证。大量仿真表明,该方法不受初始故障角、故障位置及过渡电阻的影响。     

小电流接地系统单相接地综合电弧模型与选线方法的研究

在小电流接地系统中,发生单相接地故障时,电弧故障会经常产生。现有用于模拟电网的电弧模型大都是通过开关来实现,与实际的电弧接地有一定的差距。将Cassie电弧模型和Mayer电弧模型结合起来,使其更符合实际电弧接地,并运用到10 kV模拟电网中。在EMTP中,对中性点不接地电网、经消弧线圈接地,经高阻接地,电弧发生在不同合闸角,不同馈线时的情况进行了大量仿真。最后在Matlab中,用小波相关分析法进行选线。结果表明,该方法适用于大部分电弧故障,但对于电压过零点附近发生的电弧故障有一定的局限性。     

（19期已排版）基于多重分形降趋波动分析法的谐振接地系统故障选线新判据

配电网系统中单相接地故障快速准确选线对电网安全运行具有重要意义。为克服传统故障选线方法中抗噪声干扰能力差、受消弧线圈补偿度等因素的影响引起选线结果不准确的问题,提出了基于多重分形降趋波动分析法(MFDFA)的谐振接地系统故障选线新判据。利用界值比ζ来描述各馈线零序电流分形参数曲线H(q)的分布特性,根据其数值差异进行故障选线。仿真结果表明该判据具有无需滤波、抗噪能力强、计算速度快的优点,克服了消弧线圈和故障条件等因素对故障选线的影响。     

小电流接地故障无功功率分析及选线新方法

对于谐振接地系统的单相接地故障,由于现场普遍存在电压互感器(PT)和电流互感器(CT)极性反接的现象,当仅仅利用故障的暂态无功功率方向进行选线时极易发生误选。分析了PT、CT极性反接对故障暂态和工频无功功率的影响,提出一种利用故障的工频无功功率对暂态无功功率进行修正再选线的新方法。即:修正后的暂态无功功率为负值的线路为故障线路,如果所有出线修正后的暂态无功功率都是正值则为母线接地。该方法可以忽略PT和CT的极性反接影响,扩大了选线适用范围。仿真和现场的数据证明了该方法的可行性。     

新型小电流接地故障选线装置的设计

在分析了小电流接地系统选线困难的主要原因的基础上,设计了一种针对暂态量算法的新型选线装置。该装置采用TMS320VC5402DSP为CPU,很好地满足了暂态算法对硬件的要求,实验表明本装置具有很好的应用价值。