小电流接地故障暂态选线与定位技术

我国中压配电网中性点多采用不接地或经消弧线圈接地方式,单相接地(小电流接地)时故障选线和定位困难,长期以来现场实用效果均不理想。接地故障瞬间存在明显的暂态过程,暂态信号包含了丰富的故障位置信息。介绍了利用暂态信号的小电流接地故障选线技术,以及基于配电网自动化(DA)系统的暂态故障分段定位技术。暂态检测技术可靠性高、适应性好、无安全隐患,已在现场获得成功应用。     

配电网单相接地现场试验及结果分析

配电网单相故障接地工况复杂,特别是发生高阻接地故障时,故障特征微弱,导致选线、定位装置准确率低,影响供电可靠性。单相接地故障处理技术、装置繁多,缺乏相关测试手段,开展单相接地现场试验是验证单相接地故障处理装置相关性能最直接的方法。介绍现场单相接地测试技术,模拟金属性接地、经各种过渡电阻接地、经各种地面介质接地的单相接地现象。选取暂态电流极性比较法的工程进行现场试验验证,分析试验数据,证明了单相接地故障现场测试方法的可行性和有效性。     

基于配电自动化系统的配电网单相接地故障定位技术的工程应用

中国配电网普遍采用中性点非有效接地方式,这种接地方式供电可靠性较高,在发生单相接地故障后,仍可持续运行1～2 h。但是由于其故障电流微弱以及故障点不易燃起电弧等原因,如何准确地进行故障选线和定位一直是一个未解的难题,特别是针对单相高阻接地故障,故障电流和电压变化量往往不能使保护动作,甚至传统的检测方法根本无法识别该故障,也无法进行有效地特征辨识。介绍了"基于配电自动化系统的配电网单相接地故障定位技术研究与应用"项目研究的新技术在龙岩地区开展试点建设的情况及现场实际实验结果;通过对实验中故障电流波形的收集及实验结果的分析,验证了该技术的准确性和可行性,为今后单相接地故障的深化研究提供了有力的数据。     

中性点有效接地配电网高阻接地故障特征分析及检测

中性点经小电阻等有效接地方式能有效地克服配电系统单相接地故障暂态过电压超标及故障选线不灵敏等问题,逐渐在城市配电网、大型厂矿企业电网中得到了推广应用;但这种运行方式仍然存在弧光接地等高阻接地故障正确动作率较低的问题。针对该问题,文中分析了高阻接地故障的特征,给出并验证了适用于配电网高阻故障检测的故障点电弧模型。针对现有方法中主要利用频域特征来检测高阻接地故障导致成功率低的缺点,提出了一种基于零序电流波形畸变凹凸性的高阻接地故障检测方法,仿真实验与现场试验数据验证了该算法的灵敏性和可靠性。     

高阻型单相接地故障信号的暂态分量影响因素研究

高阻型单相接地故障信号的暂态分量,在故障过渡电阻这一主要影响因素之外,还受到以下影响因素的制约,进而影响暂态判据选线的准确度：配电网发生故障时所运用的系统接地方式、故障发生时的相角、故障发生点距母线的距离、故障发生出线的长度等。其中系统接地方式由于为配电网系统本身的设计所导致,不受故障本身随机性的影响,因而其影响对于研究高阻型单相接地故障特征的暂态分量具有基础意义。本文利用了Matlab-Simulink仿真平台,重点针对过渡电阻阻值、中性点接地方式对高阻型单相接地故障暂态分量的影响进行了仿真分析,着重探究了过渡电阻阻值以及几种中性点非有效接地方式,在接近真实情况的三相不平衡条件下对高阻型单相接地故障暂态分量的影响。结果表明高阻型单相接地故障的过渡电阻较小、系统消弧线圈补偿度较小或中性点不接地,将影响高阻型单相接地故障信号的暂态分量并使得其强度较大、信噪比较高。     

基于动态接地方式的配电网单相接地故障区域隔离

中性点经消弧线圈接地配电网发生单相接地故障时,受消弧线圈调谐与过渡电阻的影响,导致故障选线和隔离困难,严重影响了人身安全与供电可靠性。为此,提出了一种基于动态接地方式的故障区域隔离方案,将消弧线圈接地改造为动态接地,对动态切换前后的各配电终端零序电流变化规律进行了理论分析,并提出节点零序电流比较法进行故障区段定位。现场试验验证了方案的准确性与可靠性,实现了0～4 000Ω高阻接地故障下的区域隔离,为解决消弧线圈接地方式下的故障区段定位难题提供了工程应用案例。     

小电流接地故障选线技术综述

章介绍了小电流接地方式的发展简况，在分析小电流接地故障稳态与暂态信号变化特征的基础上对各种接地选线技术进行了评述。章还介绍了一种最近开发出的利用暂态信号的接地选线技术的应用情况，这种新技术灵敏度高、可靠性好，特别适用于谐振接地电网。关于小电流接地电网发生高阻单相接地故障时接地选线的可靠性问题还需要进一步研究解决。     

10kV配电网经高阻接地方式下过电压及接地故障选线

针对电容电流<10A的10kV配电网,分析了中性点高阻接地方式的优缺点和阻值选择,对高阻接地方式的过电压抑制效果和单相接地故障选线进行了仿真研究。在河北省张家口供电公司实施了中性点高阻接地方式,并开展了人工单相接地试验。仿真分析、现场试验以及装置运行情况表明,中性点经1200Ω高阻接地方式下,能够实现有效过电压抑制和单相接地故障过渡电阻<3000Ω情况的准确选线。     

降低频率的S注入法信号发生器在故障检测中的应用

介绍一种降低频率的S注入法信号发生装置。鉴于对地电容是高阻接地时影响S注入法探测成功与否的关键因素,从理论和实际两方面都证明了降低注入信号频率可以增大对地容抗值,从而减少对地电容的分流,实现了增加故障相流入电流的目的,提高了故障定位的精度和可靠性,有效地解决小电流接地系统中的单相接地故障定位高阻接地问题。该装置已经过大量实验,可广泛应用于配电网单相接地故障检测。     

基于模拟试验法的中性点接地方式运行特点分析

针对配电网中性点接地方式在发展中遇到的一些难以突破的技术瓶颈,用实验室模拟试验的方法在国网配电网智能化应用及关键设备联合实验室(漯河真型试验场)开展了消弧线圈接地方式和小电阻接地方式对单相接地故障处理的试验,这种方法避免了计算机仿真软件的不足,其结果真实可靠,可完全等效于在真实配电网的试验结果。试验结果表明,消弧线圈接地方式能够消除瞬时性单相接地故障,提高供电可靠性,但不能及时切除永久性单相接地故障线路,高阻接地时选线准确率不高,在发生人身触电时不能及时脱离电源,存在较大的安全瓶颈;小电阻接地方式下发生绝缘子闪络引起瞬时性故障时,馈线零序保护会顺利动作使线路跳闸,但频繁跳闸会使供电可靠性大幅度下降,且发生高阻接地故障时,存在零序保护"失灵"问题,故障线路不能被及时切除,对人身存在极大的安全风险。     

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。     

基于暂态零序电流图像识别的配电网单相接地故障区域定位

为了提高配电网单相接地故障的定位准确率,提出一种基于暂态零序电流图像识别的配电网单相接地故障区域定位方法。通过PSCAD实现故障仿真,构建卷积神经网络(CNN)学习所需图像集。根据单相接地故障的两值性和分化性特征,基于Python编程进行图像预处理,采用VGGNet11网络结构对预处理后的字节形式故障样本进行训练,得到故障区域定位模型,并可视化分析模型分类效果。典型10 kV配电网模型数字仿真及现场试验均表明,所提方法能够准确实现故障区域定位,不受系统接地方式、故障电阻和初始相角的影响。可采用暂态录波型故障指示器采集线路暂态零序电流,信号获取方便。     

基于配电网单相接地故障分区的中性点智能电阻接地方法

配电网经小电阻接地方式存在高阻死区,对人身安全、供电可靠性、电网安全皆有一定影响。为了解决小电阻接地方式存在的问题,提出了一种基于单相接地故障分区的配电网智能电阻接地方法。该方法根据电网中性点位移电压及故障线路电流变化将故障分区,在高阻故障区采用双增量启动,快速选线切除故障;在中、低阻故障区采用不同的延时处理,使瞬时性故障恢复,提高配电网的供电可靠性和人身及电网的安全性。开发的装置经试验证明,其具有5 000Ω的高阻识别处理能力,能使达65A电流幅值的瞬时性故障恢复,并能准确判断及切除永久性故障。相比小电阻接地方式,智能电阻接地能够有效提高人身安全、电网安全和供电可靠性。     

小电流接地系统单相接地故障选线方法

我国中、低压配电网主要采用中性点非直接接地(小电流接地)运行方式,当发生单相接地故障时故障信号不易检测。归纳总结了基于特殊信号、故障稳态信号、故障暂态信号等接地选线技术,指出了其存在的问题。     

基于配电网一二次融合成套设备的接地故障处理方案研究

针对单相接地故障检测和快速隔离的难题,提出了基于配电网一二次融合技术的接地故障处理方案.方案通过一二次融合成套设备及小波包暂态零序选线技术,利用来电合闸、无压分闸、合于故障加速跳闸、故障路径优先等策略,有效解决了多分支、多供电方式下单终端选线选段的难题.同时结合现场应用案例,证明了所提方案可以快速实现接地故障区段的定位...     

采用EMD谱带通滤波和近似熵识别的配电网单相接地故障区段定位新方法

配电网单相接地故障定位技术,是提高配电网供电可靠性的关键。在研究接地故障暂态特征的基础上,结合经验模态分解(EMD)和近似熵方法,提出了一种基于暂态零模电流的定位新方法。该方法利用故障点上下游暂态电流差异大、故障点同侧暂态电流基本相同的特征,首先用EMD方法把电流信号分解为多个内在的频带分量,然后求取其近似熵值并利用K均值聚类综合判断故障区段。该方法通信传输量小,能够克服幅值小、噪声大等不利因素,很好地实现故障信号特征的定量提取,比传统近似熵算法的定位准确度更高。最后通过仿真和现场录波验证了该方法的有效性。     

采用CWP-EM和IPSO-WNN的配电网单相接地故障定位

随着用户对供电质量要求的不断提高,在线解决配电网单相接地故障定位问题成为供电部分的迫切需要。为此提出了一种中性点不接地或经消弧线圈接地的配电网单相接地故障定位的新方法,采用基于卷积型小波包能量矩(CWP-EM)的特征提取方法,对暂态电流信号进行特征向量的提取。相比传统的小波包能量特征提取方法,此方法能更有效地提取信号在各频带上的能量分布特征,并构造特征向量以作为基于免疫粒子群优化算法(IPSO)的3层小波神经网络(WNN)的训练样本集。最后,利用训练好的小波神经网络实现单相接地故障的定位。MATLAB仿真计算结果表明,提出的方法能够充分利用配电网单相接地故障信息,实现更快、更精确的单相接地故障的定位。     

基于行波全景故障特征自辨识的高阻接地故障检测方法

受故障信号微弱、配电网存在噪声干扰等因素的影响，高阻接地故障情况下行波波头提取和检测困难，导致基于行波信号的高阻故障检测方法可靠性不高。针对上述问题，提出一种基于行波全景故障特征自辨识的高阻接地故障检测方法。首先，借助行波全景波形对高阻接地故障与正常暂态扰动电压行波信号的时-频差异性进行分析；然后，搭建卷积注意力模块-卷积神经网络（convolutional block attention moduleconvolutionneuralnetwork,CBAM-CNN）模型，使其较传统的卷积神经网络（conrolutionneralnetwork,CNN）模型更具抗干扰能力，将行波全景波形以灰度图形式输入卷积神经网络，实现对多维故障特征的提取与利用；最后，在PSCAD上搭建10 kV配电网模型进行各种故障条件下的仿真分析。结果表明：所提方法能够可靠检测高阻接地故障，抗噪性能良好，且不受故障位置、过渡电阻、初相角的影响，大大提高了基于行波信号的高阻接地故障检测方法的可靠性与灵敏性。     

中性点接地方式对供电可靠性的影响分析

单相接地占配网故障的80%,而中性点接地方式决定了单相接地故障的处理流程,对供电可靠性有决定性影响。文章针对中性点采用小电流接地、小电阻接地方式的架空线路网络与电缆网络,分析了接地方式影响配网供电可靠性的主要因素,建立了基于中性点接地方式的用户平均故障停电时间、用户平均故障停电次数、用户平均故障短时停电次数等供电可靠性指标的计算模型,并利用现场数据进行计算对比,旨在从供电可靠性方面为配电网中性点接地方式的选择提供参考。     

基于分布式智能的小电流接地故障定位技术研究

配电网小电流接地系统单相接地故障时,故障点两侧的暂态电流信号相似程度低,同侧的相似程度高,以此为基础提出一种分布式智能的小电流接地故障定位方法。该方法利用相邻的馈线终端(Feeder Terminal Unit,FTU),通过对等通信交换彼此采集的故障信息,并计算暂态电流信号的相似系数来实现故障的定位。由于它不依赖主站,故障区段定位速度快,通信压力小,可显著提高供电可靠性。通过静模试验验证了分布式智能故障定位的可行性。