基于XGBoost的配电网高阻接地故障检测方法

配电网高阻接地故障具有电气量微弱、与正常运行工况相似等特点,因此难以检测。针对传统指标阈值法常由经验整定,在复杂环境下适应性较差、灵敏性不足等问题,提出一种基于极端梯度提升(extreme gradient boosting, XGBoost)的配电网高阻接地故障检测方法,以避免复杂的阈值整定。首先,通过建立10 kV中压配电系统高阻接地故障的等效模型,获取高阻接地故障和正常运行工况的零序电流数据。然后,在对数据进行归一化处理的基础上,利用XGBoost直接从原始量测信息中学习其与高阻接地故障的映射关系,构建高阻接地故障检测模型,以降低因特征提取产生的误差。最后,大量仿真结果表明,所提方法对高阻接地故障检测具有较好的灵敏性和速动性,并且在噪声和数据缺失等情况下表现出较强的泛化能力。     

基于深度置信网络的交直流配电网直流故障检测技术

随着多源交直流配电网的发展,其直流故障检测技术已成为直流保护的关键。针对直流部分发生配电线路故障时故障电流大且上升迅速以及故障特征不易提取的特点,文中提出一种结合时域和频域特征提取的基于深度置信网络(deep belief network, DBN)的交直流配电网故障检测技术。通过对故障等效回路进行特征分析,分别利用傅里叶变换和相模变换提取故障电流、电压信号的频域和时域特征作为DBN的输入,并使用Softmax分类器输出故障选极和故障区域识别结果。在PSCAD上搭建交直流配电网模型对算法进行测试,仿真结果表明,所提检测方法在线路分布电容和控制策略的影响下依然具有很高的准确性,且有很强的耐受噪声能力,同时进一步的算法对比实验说明故障特征提取和深度学习模型训练相结合能够完成交直流配电网复杂直流故障的检测。     

基于高阻并联避雷器接地方式的柔性直流配电网保护方法

针对柔性中压直流配电网系统直流线路单极接地故障检测困难的问题,提出一种高阻并联避雷器接地的新型接地方式及其包含自适应放大系数的保护策略。首先讨论了现有的柔性直流配电网接地方式的优缺点,提出了基于联结变压器中性点经高阻并联避雷器的新型接地方式。然后通过理论推导分析了新型接地方式在交直流侧接地故障下的过电压机理和故障特征,根据不同故障下的电压电流特性,提出了相应的直流线路保护策略,实现了差动保护在直流配电网发生故障时准确快速地进行故障识别和故障选线。最后以仿真实例验证了新型接地方式的有效性和所提出的保护方法的可靠性。     

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。     

一种城市配电网自适应全线电流保护方法

针对现有电流速断保护无法保护线路全长且可能失去保护范围的问题,提出一种双层判据的自适应全线电流保护方法。该保护方法先通过第一层判据中可自适应调整的低整定值,实现不受系统运行方式与故障类型影响的全线故障监测,再利用第二层判据实现线路故障区段定位,确保保护正确动作。考虑到电流保护难以准确辨识高阻接地故障,通过分析系统零序网络,提出一种基于复合功率的高阻接地故障辨识方法。仿真结果表明,所提保护方法不受系统负荷变化及故障类型影响,可有效提升配电网线路保护范围及高阻接地故障辨识能力,保障保护动作的可靠性及灵敏性。     

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。     

基于小波包能量熵和DBN的MMC-HVDC输电线路单极接地故障定位方法

可靠精确的故障定位技术对MMC-HVDC输电系统的稳定运行至关重要。针对高阻接地故障的定位精度低的问题,提出了一种基于小波包能量熵(wavelet packet energy entropy,WPEE)和深度信念网络(deep belief network,DBN)的输电线路单极接地故障定位方法。通过对不同条件下故障波形中所包含的故障信息进行分析,运用小波包能量熵提取双端故障电压波形中深层故障特征并构造新的特征矩阵。基于新的特征矩阵搭建DBN模型并通过粒子群寻优(particle swarm optimization,PSO)算法对其模型参数进行寻优,最终利用DBN回归机制实现精确的故障定位。利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC搭建了±250 kV双端MMC-HVDC系统模型并在线路上进行不同位置、不同过渡电阻的单极接地故障模拟仿真。为了对比测试模型的定位精度性能,与基于支持向量机(support vector machine,SVM)的故障定位方法相比较。实验结果表明,该方法在20 kHz的低采样频率下可以精准可靠地定位过渡电阻高达4000Ω以内的直流线路单极接地故障。     

基于小波去噪与随机森林的配电网高阻接地故障半监督识别方法

针对配电网高阻接地故障识别易受噪声干扰、无标签数据难以利用的难题,提出一种基于小波去噪与随机森林的高阻接地故障半监督识别方法。区别于监督式学习方法仅利用标签数据,基于协同训练方法能够充分利用有标签数据与无标签数据。首先,使用小波阈值去噪算法消除零序电流中的噪声。其次,采用波峰波谷故障启动算法判断线路是否发生故障或扰动事件。运用小波变换提取零序电流的小波系数作为故障特征。最后,基于小波系数故障特征构建两个随机森林作为半监督分类器进行协同训练,从而实现高阻接地故障的检测识别。仿真结果表明,所提配电网高阻接地故障半监督识别方法可以充分挖掘配电网既有的故障案例中无标注数据蕴含的关键特征,从而提高故障分类准确率,具有较强的准确性和灵敏性。     

基于故障分量原理的配电网高阻接地故障检测方法

配电网中发生高阻接地故障时,短路电流小于传统过流保护的阈值,无法被常规保护装置检测和清除。若不及时消除短路电路,极易演化成严重故障。针对该问题,文中首先分析发生高阻接地故障时配电网的故障分量特征和基于母线处的正序电压故障分量与其相连接的各馈线正序电流故障分量的相位差特征,给出适用于配电网高阻接地故障检测的故障判据。然后,为解决配高阻接地故障检测过程中系统不平衡引起的一系列问题,制定了相应的故障检测启动判据。基于该故障检测判据和启动判据,制定基于故障分量原理的配电网高阻接地故障检测方法。最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件中建立含架空线路的中压配电网模型,仿真结果验证了所提高阻接地故障检测方法的正确性。     

基于柔性接地装置的不对称配电网接地故障选相选线方法

配电网高阻接地故障选相和选线一般较为困难。为解决这两个问题,提出了一种基于柔性接地装置的不对称配电网接地故障选相选线方法。首先详细分析各馈线零序电流在中性点零序电压调控前后的变化情况。利用不同调控状态下故障与健全馈线零序等值导纳的离散程度来辨识故障馈线,得出故障馈线辨识函数并构造了选线判据。其次,根据分相调控过程中馈线零序等值导纳与故障前馈线对地导纳差值的相角关系进行故障相判别,得出故障选相函数并构造了选相判据。理论分析和PSCAD/EMTDC仿真实验表明：配电网三相对地导纳不对称情况对所提方法并无影响,低、高阻接地故障时均有较高灵敏度,故障选相与选线结果准确,且选相和选线方法得到有效结合。     

配电网弧光接地故障建模仿真与实验研究综述

弧光接地故障是配电网中最常见的故障,不易被发现且危害巨大,产生机理复杂,特征具有随机性.针对上述问题,从配电网弧光接地故障产生的原因和危害、弧光接地故障数学模型、弧光接地故障抑制和保护策略、弧光接地故障识别和定位技术、以及弧光接地故障的物理模拟实验与仿真测试等方面进行了阐述,对国内外的研究现状进行了总结和分析.并对配电...     

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。     

基于相似度比较的环状柔直配电网线路单极接地故障保护

直流配电网线路发生单极故障的概率较高,同时受过渡电阻变化范围较大的影响,故障识别难度大。首先,针对环状直流配电网的中压直流线路单极接地故障的保护问题,分析了单极接地故障后系统的零模网络。基于系统的零模网络,分别建立了区内、区外故障的数学模型,并通过Hausdorff距离算法对任意时刻零模差动电流采样信号和由区内、区外模型求得的零模差动电流值分别进行相似度比较,实现故障的快速识别和隔离,保护定值整定简单。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,验证了所提保护方案的可行性,结果表明该方案识别准确度高、耐受过渡电阻能力强。     

基于单端暂态电压的含限流电抗器直流配电网保护方法

直流配电网故障特性复杂,故障的可靠识别和快速切除是保护面临的主要难点之一.针对含限流电抗器的多端柔性直流配电网,文中利用限流电抗器的故障暂态电压特性,提出一种单端暂态电压的直流线路保护方法.根据限流电抗器故障暂态初始电压的差异识别区内外故障,利用正、负极限流电抗器故障电压构成的电压比值系数区分故障类型,并据此提出故障识别判据和故障选极判据.在Simulink中建立多端柔性直流配电网仿真模型,结果表明所提保护方法可在0.5 ms内快速判别故障位置和故障类型,仅利用单端数据即可实现全线速动,具有良好的区内外故障识别区分能力,且无须考虑通信和双端数据同步问题,具有良好的抗过渡电阻和抗噪声干扰能力.     

基于多故障特征量提取的配电网单相接地故障类型识别

对配电网发生的故障进行准确的在线识别,有助于快速处理故障。提出一种基于多故障特征量提取的配电网单相接地故障类型识别方法。首先,从故障持续性、过渡电阻大小、故障点燃弧性质3个特征对单相接地故障进行多特征分类。然后,将小波多分辨率分析与数学形态学相结合,提取故障相电压的暂态脉冲信号,并由其识别故障暂态产生次数,判断故障持续性;由故障后的中性点电压偏移量,估算过渡电阻大小;提取故障相电压的总谐波畸变率,判断故障点是否存在燃弧现象。最后,依据以上故障特征量,提出配电网单相接地故障总识别流程,并通过仿真验证了该方法的可靠性。     

基于波形相关性的直流配电网主动式接地故障选线

采用小电流接地方式的直流配电网发生单极接地故障时故障特征较弱,为准确可靠选出故障线路,文中提出基于注入信号波形相关性的接地故障选线方法。所提方法首先将预先设计的附加控制策略施加于直流配电网的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)上,实现探测信号注入。然后结合零模网络,得出故障特征为：各条健全馈线首端计算的特定频率零模电流流向相同、而其与故障馈线首端计算的零模电流流向相反。最后,基于该故障特征设计选线判据,引入皮尔森相关性系数比较各条馈线的归一化零模电流和总归一化零模电流的相关性,根据健全馈线相关性系数接近于1、故障馈线相关性系数接近于-1的特征完成故障选线。仿真结果表明,所提方法在高阻接地故障下能可靠识别发生在母线或各条馈线任意位置的单极接地故障。     

基于相空间重构与平均电导特征的配电网单相接地故障辨识

配电网接地故障类型辨识可为故障巡线提供指导,缩短故障巡线时间。针对10 kV配电网线路的不同接地故障类型,提出基于相空间重构与平均电导特征的配电网线路故障辨识方法。通过试验采集配电网中典型接地故障的波形。针对不同介质接地故障零序电流中电弧特征,对零序电流进行相空间重构得到相平面轨迹图,计算信息维数以及吸引子面积特征,依据特征识别量将故障区分为可靠接地故障和不可靠接地故障。进一步通过计算各类型故障平均电导作为故障辨识判据,将故障区分为不同类型。试验结果表明所提方法能够有效辨识不同介质接地故障类型。     

基于暂态功率方向的柔性直流配电网线路单极接地保护方法

单极接地故障是柔性直流配电网最为常见的故障。采用小电流接地方式的MMC型柔性直流配电网发生单极接地故障时,短路电流小(主要是分布电容电流),故障识别困难,柔性直流配电网接地故障检测亟待解决。利用相模变换建立了基于MMC的多端环状柔性直流配电网单极接地故障的零模网络电路,分析了零模网络换流器和直流线路的阻抗特性。在所关注的特征频段内将零模网络简化等效,分析得到故障线路两端的零模电压导数与零模电流的极性均相反,非故障线路两端至少有一端的零模电压导数与零模电流极性相同。利用该故障线路与非故障线路差异特征,设计了一种利用暂态功率的方向纵联保护方法。其中故障线路两端暂态功率方向均为负,非故障线路两端功率方向至少有一端为正。最后在PSCAD/EMTDC平台搭建仿真验证。结果表明,所提保护方法能可靠识别区内区外故障,不依赖线路边界元件,无需数据同步,具有较好的耐受过渡电阻能力。