基于零序电流与电压相位差变化的灵活接地系统故障选线方法

目前灵活接地系统大多采用定时限零序过电流保护,高阻接地故障时保护存在易拒动的问题.为解决此问题,提出了基于零序电流与电压相位差变化的选线方法.基于灵活接地系统单相接地故障的零序等效电路,分析了并联小电阻投入前后的电气量变化特征,即非故障线路始端零序电流与母线零序电压相位差不变,而对于故障线路此相位差发生变化,同时分析了过渡电阻对电气量变化特征的影响,发现过渡电阻只影响母线零序电压相位变化量,而对各线路始端零序电流与母线零序电压相位差的变化量无影响,据此提出该选线方法.该方法利用了并联小电阻投入前后电气量的变化特征,无需其他馈线的电气量即可判定故障线路.仿真实验表明该方法在高阻接地故障时仍能准确选线.     

高阻接地故障时消弧线圈并联小电阻接地的控制方法研究

中性点经消弧线圈并联小电阻接地方式可以实现自动熄弧与永久接地故障的可靠保护,兼具中性点经消弧线圈接地和经小电阻接地两种方式的优点。但在高阻接地故障时投切并联小电阻可能造成零序电压低于保护装置启动阈值,从而造成保护装置误动,甚至可能加剧故障。为此,提出一种高阻接地故障时并联小电阻投入的控制方法。首先,利用电力系统的基本原理分析了高阻接地故障时并联小电阻投入前后零序电流与零序电压的特征。其次,根据故障线路与非故障线路零序电流与零序电压夹角的异同提出并联小电阻装置退出的判据,据此也提出一种线路故障的保护方法。最后通过仿真验证了所提方法的有效性。     

含分布式电源的小电阻接地系统分区域零序保护

小电阻接地系统中并网分布式电源的网侧中性点采用小电阻接地方式能够减小孤岛系统带故障运行时的过电压,也改变了原有小电阻接地系统的单相接地故障特征,导致现有的高阻接地故障保护方案不适用。文中分析了主网和分布式电源均采用中性点经小电阻接地的配电系统的单相接地故障特性,根据故障线路和非故障线路的零序电流幅值和相位特征将线路划分为两个区域,区域1为各中性点之间连接的线路,区域2为除各中性点连接线路以外的线路,并提出基于零序相位差动保护和零序电流幅值比保护的分区域零序保护方案。最后,利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,通过对低阻接地故障、线性高阻接地故障和非线性高阻接地故障进行仿真,验证了保护方案的正确性。     

小电阻接地系统高灵敏性接地故障区段定位方法

小电阻接地系统中发生单相高阻接地故障时,由于对地故障电流小,难以实现可靠的故障区段定位。利用对称分量法和电流分支系数对故障特征进行分析发现,故障点上游的故障相工频变化量电流要远大于健全相的,而故障点下游和健全线路的三相电流工频变化量幅值则相近。据此,提出了一种基于相电流工频变化量比值的高灵敏性故障区段定位方法。基于PSCAD/EMTDC进行了大量仿真测试,结果表明所提方法在过渡电阻达2 000 Ω时仍然能够可靠定位故障区段,且只需电流信息,易于工程实现。     

注入电流馈线分布特征及其在接地故障检测中的应用

注入法是配网接地故障保护的重要方法之一,然而实际接地故障存在过渡电阻,尤其是高阻接地故障时,传统注入电流分布模型和故障检测方法的有效性受到严重影响。为解决配网单相经高阻接地故障检测的难题,构建了基波注入电流在多馈线配网中的精准分布模型,提出可消除电网分布参数不对称影响的接地故障判定和选线新方法。通过对线路零序电流成分的分解,发现非金属性接地故障下每条线路中均存在注入电流,且分布在每条线路中的比例等于当前工况下该线路零序导纳与系统总导纳的比值,将该比值定义为"分担系数"。针对不同接地方式,刻画出分担系数随过渡电阻变化的轨迹特征,并提出了基于分担系数幅相特征的不对称配电网单相接地故障识别和故障选线方法,理论上消除电网三相分布参数不对称的影响,具有耐受过渡电阻能力强的优势。实际应用中仅需调节一次注入电流并测量被检线路零序电流的变化量,操作简单、易于实现。     

基于故障信息的高阻接地故障辨识与定位方法

高压输电线路发生高阻接地故障时,由于受过渡电阻的影响,线路保护动作行为较为复杂,故障测距结果往往误差过大。针对以上问题,提出了一种高阻接地故障辨识和故障定位的方法。该方法的核心思想是基于故障录波数据,计算故障区域各条线路两侧电流矢量和及跳闸线路两侧零序电流比值,然后根据序网络故障分析和差动保护原理,利用电网分布式继电保护计算系统进行故障辨识和定位。计算和现场巡线结果表明该方法受过渡电阻和负荷电流的影响很小,故障定位精度较高,可满足现场的应用要求。     

基于中性点电流与零序电流投影量差动的小电阻接地系统高阻接地故障判断方法

在分析小电阻接地系统发生接地故障时故障线路、非故障线路零序电流与中性点电流相量关系的基础上,提出了一种基于中性点电流与线路零序电流投影量差动的高阻接地故障判断方法。接地故障发生后,故障线路经过接地点和系统中性点构成基本的零序回路,由于中性点电流呈阻性,故障线路零序电流在中性点电流上的投影与中性点电流的差值较小,而非故障线路零序电流基本呈容性,非故障线路零序电流在中性点上的投影与中性点电流的差值较大,据此引入比值计算的方法可较为灵敏、可靠地检测出高阻接地故障。分析了线路参数不对称、负荷不对称、系统电压不对称等情况对所提方法的影响,PSCAD仿真结果表明,所提方法能够可靠地检测出高阻接地故障,受各种不对称情况的影响较小,具有较高的灵敏度和可靠性。     

一种高压输电线路故障分量差动保护新方法

提出了一种高压线路故障分量电流差动保护新方法,该保护方法理论上不受分布电容电流和负荷电流的影响,具有较高的灵敏度和可靠性。在非全相运行状态下发生高阻接地故障时能正确跳开故障相,提高了保护的抗过渡电阻能力。仿真验证了该保护方法的正确性和有效性。     

小电阻接地系统高阻接地故障反时限零序过电流保护

目前小电阻接地系统接地保护主要采用零序过电流保护,其保护动作值较高,但发生高阻接地故障时保护装置容易拒动。结合反时限过电流保护的特点,在分析小电阻接地系统单相高阻接地故障零序电流分布特征以及零序电压与零序电流关系的基础上,提出了一种新型的反时限零序过电流保护方法。通过各出线保护间的时间配合可使保护装置的启动电流定值无需躲过本线路的最大电容电流,并且通过构造修正系数来提高高阻接地故障时检测到的等效零序电流的大小,从而提高高阻接地故障保护能力,消除因电流互感器测量误差而造成的拒动问题。     

基于不平衡过电压动态抑制的谐振接地配电网单相接地故障保护新方法

现有配电网单相接地故障保护技术在高阻接地故障时无法可靠启动,选相与选线结果易受三相不对称的影响.针对这一问题,提出了基于不平衡过电压动态抑制的谐振接地配电网单相接地故障保护新方法.在三相不平衡过电压动态抑制的基础上,分析了故障前后注入电流与馈线零序电流特征.根据故障发生后注入电流变化量特点构建了接地故障动态感知判据,利...     

基于故障相接地的配电网单相接地故障自动处理

针对中性点非有效接地配电网单相接地故障处理难题,提出一种基于故障相接地的配电网单相接地故障自动处理方案。自动化系统由变电站内的故障相接地熄弧选线装置和配置于馈线开关的故障相接地启动保护装置构成。通过采用故障相接地手段实现单相接地故障的可靠熄弧,利用故障相接地断开前后的零序电压和零序电流变化特征实现永久性单相接地故障选线、选段、隔离和健全区域供电恢复。通过对故障相接地断开前后系统零序电压和零序电流的变化规律分析,构造了基于故障相接地断开前后基波零序电流比值的单相接地选线和选段判据。讨论了单相接地故障处理启动判据、故障相接地断开时刻感知、故障相接地断开前中性点中电阻投入必要性等关键技术问题。结合实例对所提出的单相接地故障处理过程进行了说明,并开展了实验验证,结果表明了所提出方法的可行性和有效性。     

一种基于图像的配电网单相接地故障选线方法

文中针对中性点经消弧线圈接地引起故障电流微弱,故障特征不明显,导致谐振接地系统发生单相接地故障时选线速度慢、选线困难等问题,提出了一种基于图像的配电网单相接地故障选线方法。该方法获取各馈线故障零序电流,通过连续小波变换(CWT)得到CWT系数矩阵,将系数矩阵生成RGB图像;然后,通过感知哈希算法计算正常馈线与故障馈线生成RGB图像之间的汉明距离,以汉明距离判断各RGB图像之间的差异,进而确定故障馈线;最后,对比了基于皮尔逊相关系数选线方法和基于EMD分解零序电流高频分量选线方法,结果表明所提方法应用于谐振接地系统中选线速度快,且不受故障电阻、故障位置、故障初始相角等因素的影响。     

基于线电压和零模电流的小电流接地故障暂态定位方法

为解决配电网小电流接地故障时故障点定位困难的问题,提出一种基于线电压和零模电流暂态分量的故障定位新方法。该方法借助馈线自动化(feeder automation,FA)系统实现,不需要额外增加设备。馈线终端检测线电压和零模电流信号,利用暂态线电压的希尔伯特变换与暂态零模电流的乘积计算故障方向参数,FA主站根据故障点前后方向参数极性相反的特征确定故障点所在的线路区段。介绍基于线电压的小电流接地故障检测和接地故障相确定的算法。数字仿真与试验结果表明该方法是正确可行的。     

基于热稳定原理的中性点小电阻接地系统间歇接地故障保护

受环境因素及电弧自身燃、熄弧特性影响,间歇接地故障燃弧持续时间常小于保护动作时限,传统接地故障保护难以有效动作.分析小电阻接地系统接地故障特征,并比较出线与中性点零序电流关系,基于接地电阻器在故障期间发热、故障消失后散热的热稳定原理,提出一种中性点小电阻接地系统间歇接地故障保护方法.该方法利用零序电流构造故障期间的发热特征能量,利用热量差构造故障消失后的散热特征能量,发热特征能量越限后保护动作.经仿真与现场录波数据验证可知,该方法不易受故障间隔时间与过渡电阻影响,可作为现有中性点小电阻接地系统的出线后备保护,提高系统运行可靠性.     

基于配电网柔性接地控制的故障消弧与馈线保护新原理

为解决中性点非有效接地配电网中长期存在的单相接地故障消弧与保护难题,提出基于零序电压柔性控制的配电网接地故障消弧与保护新原理。在配电网发生接地故障的初始时刻,通过脉宽调制(pulse width modulation,PWM)有源逆变器注入零序电流补偿接地故障全电流,实现对零序电压的控制,促使故障点电压为0,实现瞬时故障100%消弧。接地故障发生后,经一定延时,控制电流注入,增大故障残流,精确测量零序电压和各馈线零序电流变化量,实现接地故障的动态感知和可靠保护。该技术有望降低故障建弧率,减少故障停电时间,促进配电网智能化发展。     

小电阻接地配电网多回线故障分析与自适应零序电流保护

当小电阻接地配电网发生同母多回线接地故障时,每条馈线的零序电流相比于单回线故障时有较大差别,馈线零序电流保护可能不正确动作。为此,首先推导了发生多回线同名相单相接地与单回线单相接地故障时馈线零序电流间的关系,揭示了保护不正确动作机理。提出了考虑负荷且能适用于不同类型多回线接地故障的零序电流计算方法。基于实际变电站参数搭建RTDS仿真模型,分析了不同类型多回线接地故障对零序电流保护的影响。在此基础上,提出了自适应馈线零序电流保护方案,利用故障前电压等参数将发生多回线接地故障时的零序电流修正为发生单回线接地故障时的零序电流,在不改变原有保护定值的情况下使零序电流保护能够自主适应于不同类型的多回线接地故障。基于RTDS和自主研发的保护测控装置的测试结果表明,所提保护方案不受负荷电流的影响,能够在不同类型的多回线接地故障发生时正确动作,且能够提高馈线零序电流保护对过渡电阻的耐受能力。     

中性点经消弧线圈接地电网选线装置的设计

分析了中性点经消弧线圈接地电网发生单相接地故障时故障线路与非故障线路零序电流的分布特性,设计了基于INTEL80296和复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device)为主控单元的微机选线装置。该装置采用了一种新的接地选线的算法——电流融合算法,该算法将补偿电流与故障零序电流矢量求和,根据故障与非故障线路矢量和分布在不同区间作为选线判据。经现场运行证明,采用融合电流算法的选线装置选线准确性高,对单相高阻接地故障具有极高的灵敏度。     

放射型馈线故障段的主-被动联合检出方法

配电网拓扑复杂,仅依赖被动的检测方法不能灵敏可靠地反映故障位置。考虑中性点接地方式的变动规则,应用分布式自治模式检测故障前后及中性点变动前后量测到的故障量差异,可实现放射型馈线故障段主-被动联合检出及隔离。首先,利用主干馈线故障点上游与下游的暂态零序电流方向参数构建主干线故障段的被动检出判据;然后,根据消弧线圈补偿度变化前后首端监测工频零序电流相角差构建分支故障段的主动判据,完成放射型馈线故障段的主-被动联合检出;最后,确定故障区段后中性点投入小电阻,根据故障点上游零序电流变化来确定是否需故障隔离。该方法利用中性点运行方式的主动变动及配电自动化完成故障区段定位及隔离,简单易行,可增强配电网单相接地故障定位的可靠性,减小配电网主站负担。     

小电阻接地系统接地故障反时限零序过电流保护

现有的小电阻接地系统接地保护主要采用定时限零序过电流保护,定值较高,高阻接地时容易拒动。结合反时限过电流保护的特点,在分析小电阻接地配电网单相接地故障零序电流分布特征的基础上,提出一种改进的反时限零序过电流保护方法。通过各条出线保护间的横向配合,可使保护的启动电流定值无须躲过本线路的最大对地电容电流,显著降低了其启动门槛值,提高了高阻接地故障保护能力。通过MATLAB仿真验证了提出的反时限零序过电流保护的速动性和可靠性。     

基于配电自动化技术的小电流接地故障区段定位方法

提出了一种小电流接地的稳态选线方法,该方法全面利用了配电网发生单相接地故障后故障线路与非故障线路的零序电流与零序电压的相位关系,借助了现有的配电自动化技术,新颖之处在于计及了配电线路电阻的影响,考虑了线路在带有负荷的情况下故障线路与非故障线路零序电流电压的相位关系,并通过在馈线自动化终端FTU上嵌入DFT相位检测算法来实现零序电流电压相位差的测量,仿真验证了选线方法的有效性。