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.     

基于特征频带小波包分析的小电流接地故障选线研究

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。     

基于波形时域特征聚类法的谐振接地系统故障选线

利用谐振接地系统的零序网络分析单相接地后各线路零序电流波形相似性,基于此提出一种基于暂态零序电流波形时域特征聚类的谐振接地系统单相接地故障选线新方法。根据对各线路故障后首半个周期的零序电流波形的直方图分解结果,采用反映状态差异的相对熵矩阵表示零序电流波形的极性信息,结合幅值信息构造表征暂态零序电流波形时域特征的综合相对熵特征矩阵,由免阈值设定的模糊核聚类算法判别故障线路。在不同工况下对所提方法进行仿真验证,结果表明,所提方法不受电弧故障、噪声干扰、采样不同步和补偿度的影响。     

基于暂稳态电流幅值比较的谐振接地系统故障选线方法

针对传统单相接地故障选线方法因互感器极性反接而误动或拒动的问题,提出一种基于零序电流幅值比较的选线方法。根据谐振接地系统单相接地故障等值电路,计算各线路出口处零序电流工频分量与暂态分量的幅值之比,分析各线路出口处零序电流的幅值特征,得出所有健全线路零序电流暂态分量与稳态分量的幅值之比相等,且明显小于故障线路零序电流暂态分量与稳态分量的幅值之比。该方法仅利用了零序电流幅值信息,实现简单,不受零序互感器极性的影响。通过MATLAB仿真和现场数据验证了方法的正确性。     

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。     

利用暂态零序电流波形特征的谐振接地系统故障选线方法

消弧线圈接入配电网大大削弱了单相接地故障特征,导致准确选线存在较大困难。通过建立谐振接地系统单相接地故障暂态零序网络,分析发现所有健全线路暂态零序电流波形高度一致;而故障线路暂态零序电流波形与健全线路差异显著,构建了利用暂态零序电流波形互相关系数的故障选线方案。仿真计算结果为:健全线路之间暂态零序电流波形互相关系数计算结果接近1;健全线路与故障线路之间暂态零序电流波形互相关系数计算结果接近-1。计算结果表明,该方法能够有效识别故障线路,具有良好适用性。     

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。     

基于重构误差及多尺度交叉样本熵的谐振接地系统故障选线

针对大量应用电缆线路导致的谐振接地系统单相接地故障时选线正确率下降的问题,提出一种基于计算馈线暂态零序电流重构误差及其低频分量多尺度交叉样本熵的故障选线方法。谐振接地系统单相接地故障时由于消弧线圈补偿作用,故障线路暂态零序电流相位、周期变化均与健全线路不同。利用相位变化不同,通过同步挤压小波逆变换对暂态零序电流进行重构并计算误差。利用周期变化不同计算暂态零序电流低频分量多尺度交叉样本熵。重构误差、交叉样本熵之和均为最大值的线路即为故障线路。大量仿真结果证明,该方法受不同故障条件影响较小,可靠性高,抗干扰性强。     

基于优化双稳态去噪的小电流接地系统故障选线方法

小电流接地系统发生单相接地故障时,强噪声会造成暂态零序电流故障特征信息难以提取和故障情况随机等问题。为此,提出了一种基于优化双稳态去噪的故障选线方法。首先,在分析噪声对暂态零序电流(TZSC)影响的基础上,将遗传算法和双稳态系统应用到暂态零序电流的去噪中;然后,依据暂态零序电流的峰值将故障情况分为3种模式:强故障模式、中等故障模式与弱故障模式,并获取3类优化双稳态系统;接着,利用这3类优化双稳态系统分别对各线路的暂态零序电流进行去噪,并根据电流峰值最大原则确定暂态特征零序电流(TCZC);最后,由暂态特征零序电流确定各线路的极性参数,并依据极性参数和极性标准差来建立故障选线判据。仿真结果表明:所提选线方法不受过渡电阻、故障初相角和故障距离等因素影响;同时,在信噪比为-1dB的强高斯白噪声背景下,该方法也能有效滤除噪声;在非母线故障时,该方法能使极性标准差0.01,且故障线路的极性参数都小于健全线路;在母线故障时,该方法能使极性标准差0.01。研究结果验证了所提故障选线方法的有效性。     

基于小波包原理的小电流接地系统的故障选线

利用在时频空间皆具有良好聚焦特性的小波包,对小电流接地电网单相接地故障的暂态零序电流进行分解。提出一种基于波形辨识的选线方法,即根据在暂态零序电流的高频段,发生线路故障时故障线路与非故障线路暂态零序电流方向相反,母线故障时各出线暂态零序电流方向相同这一特点对经小波包分解的2个非连续高频段的小波包系数进行极性比较。并对其结果进行统计、排序后选出故障线路。该方法最突出之处是对混入选线程序的少量干扰信号先放进,后剔除其对选线结果造成的不良影响。这大大提高了选线方法对各种配电网的适应能力和抗干扰能力。     

调容式消弧系统的故障选线分析

对现有选线方法进行分析,对选线系统所面临问题进行了探讨,提出了采用消弧线圈和小电流选线一体化思想。当系统单相接地时,通过改变消弧补偿系统的脱谐度来计算各馈线回路的零序电流变化量选出故障线路,试验结果表明,该方法可以准确地实现小电流接地系统单相接地故障的选线,并且无需区分暂态和稳态过程。     

馈线数对10kV系统单相接地故障选线的影响

由于小电流接地系统单相接地故障的故障电流小、故障过程持续时间短,且影响故障选线准确率因素多,采用常规的故障选线方法其准确率较低而采用暂态零序电流小波变换方法是目前研究的热点,可实现故障选线的准确性。为研究此一技术,在分析单相接地故障暂态电流特征的基础上,根据暂态电流行波幅值比较式方向保护选线原理,在MATLAB SIMULINK平台上建立了不同馈线10 kV配电网络的模型,利用Haar小波分析方法对2~30回馈线的10 kV配电网络进行了仿真分析。结果表明,Haar小波可实现单相接地故障准确选线的目的,故障选线结果与配网的馈线数无关,选线的准确性与小波窗时间宽度有关,因此采用Haar小波进行故障选线时应根据系统的接地方式和配网的馈线数量合理调整小波窗时间宽度。     

谐振接地系统暂态特征自适应故障选线方法

分析了单相接地故障的暂态时域特征和暂态相频特征,基于此,提出谐振接地系统自适应选线方法。所提方法对频带错乱进行了调整,选用性能较好的小波函数防止小波混叠现象导致选线恶化;通过比例因子和暂态因子分别反映线路暂态零序电流的主要成分和过渡电阻的大小,对应2种因子的不同取值,通过幅值比较、极性比较和辅助判据实现自适应故障选线。仿真结果表明所提方法适用于不同的单相接地故障,可靠性高。     

基于序分量差异性的小电流接地系统单相接地故障选线法

在小电流接地系统中,利用单相接地故障的零序电流特征进行故障选线有一定的局限性。本文针对这一问题,首先从单相接地故障负序电流的原理与分布特点入手,说明了基于负序电流进行故障选线的优越性。然后通过比较故障后各馈线零序电流与负序电流的暂态幅值特点,提出了一种基于序分量差异性的暂态选线方法。该方法选线准确率高,且对高阻接地或过零点接地等恶劣故障状况的选线灵敏度高。仿真实验验证了该方法的有效性。     

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。     

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     

基于小波分解-暂态信号的综合极性比较故障选线法

在详细分析了非有效接地系统发生单相接地故障时各条馈线零序电流暂态特征的基础上,结合小波包理论,提出了小波分解-暂态信号的综合极性比较故障选线法。应用该方法对各条馈线在故障时刻的暂态零序电流进行分解研究,通过对选定频段内计算系数的极性进行比较,寻找判断出发生故障的馈线。利用PSCAD进行10 k V配电网模型故障仿真,结果表明所提算法能够在规定的各种工况下可靠准确地进行选线。     

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。     

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.     

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。