基于零序电流衰减周期分量的高阻接地故障区段定位

消弧线圈接地配电网发生高阻接地故障的概率较大,现有的故障检测和区段定位方法存在准确度低,实现难度大等问题。文中分析了消弧线圈接地配电网发生高阻接地故障时的并联谐振过程,研究了零序暂态衰减周期分量在故障点上下游的分布特征,得出了故障点上游和下游的零序电流衰减周期分量在相位上存在较大差别的结论。提出了一种基于零序电流衰减周期分量的高阻接地故障区段定位方法。该方法由配电自动化主站收集线路中各故障区段定位终端计算的零序电流衰减周期分量相位,并利用该相位和估算的过渡电阻判断故障区段。基于实时数字仿真系统(RTDS)对所提区段定位方法进行了仿真验证,结果表明该方案具有较好的准确性和可行性。     

基于时间序列压缩动态时间弯曲距离故障区段定位

针对基于暂态零模电流相关系数法的配电网故障区段定位方法存在数据处理量大且需要时间同步问题,提出一种基于时间序列压缩的动态时间弯曲(DTW)距离的小电流接地故障区段定位方法。先对终端控制单元(FTU)采集的故障录波数据预先处理,只提取故障发生后一个工频周波内的初始值、极值以及两极值点之间数据变化差值最大的两点,再将新的时间序列上传至主站,最后由主站采用动态时间弯曲距离算法求取两相邻FTU零模电流的相似性来进行故障区段定位。通过算法对比分析可得,在抗同步误差能力和信号幅值反应能力上,DTW算法较强于相关系数法;在直流分量表达能力上,两算法效果基本一致。此外,数据压缩后的新时间序列在DTW距离上的相似度表达能力基本与原时间序列相同,但数据处理量减少了至少一半以上。大量ATP/EMTP仿真说明文中所提方法能在不同故障角、接地电阻、故障位置下准确判出故障区段。     

基于近似熵的小电流接地系统故障区段定位方法

提出了一种基于暂态零模功率近似熵的故障区段定位方法。该方法在计算出各检测点暂态零模功率近似熵值的基础上,通过求取近似熵比例因子数值与控制主站中事先设置的阈值进行比较,若该因子值大于阈值,则判定为健全区段;若小于阈值,则判定为故障区段。大量的ATP仿真实验表明,无论是中性点不接地系统还是经消弧线圈接地系统,对于任意初相角和过渡电阻值时,该方法均能有效判定出故障位置,并且在5 000 Ω高阻接地故障时,仍然有良好的表现。通过比例因子之比曲线衡量阈值设定时裕度的大小,最终确定该故障定位方法在各初相角条件下的最佳性能工作区间。     

基于行波模量传输时差的配电网接地故障定位新方法

为解决配电网接地故障的定位难题,在分析配电网接地故障行波零模与线模分量传输特性的基础上,提出了一种配电网接地故障定位新方法。该方法采用合适的小波变换标定零线模行波波头,并根据配电网故障行波历史数据拟合零线模时间差与故障距离、零线模时间差与零模波速的对应关系曲线,然后据此关系曲线提出了基于零线模传输时差的故障区段判别方法,最后研究了基于双端行波零模分量的配电网故障精确定位新方法,可在线路接地故障情况下准确判别故障区段并精确计算故障点位置。该方法具有较高的定位准确度,可有效解决配电网接地故障定位难题,仿真分析验证了该方法的有效性和准确性,有望在配电网中得到实际应用。     

利用暂态频率比较的配电网单相接地定位方法

为解决中性点非有效接地配电网单相接地故障定位难的问题,提出了一种比较暂态零模电流频率的单相接地故障定位方法,并借助馈线自动化平台实现。在线路分段开关处安装馈线终端检测零模电流,计算零模电流的暂态分量频率并上报定位主站。主站对各检测点零模电流频率进行分析,根据故障点前后暂态零模电流频率差异较大的特征,确定故障点所在区段。通过数字仿真验证了该方法的正确性和可行性。     

智能配网单相接地故障自愈技术研究及应用

介绍了单相接地故障自愈技术发展现状,提出基于零模电流相关的小电流接地故障定位方法,比较故障线路各相邻FTU间的暂态零序电流相似系数,实现了故障区段自动判断。厦门地区现场运行数据和模拟试验表明,该方法适用中性点不接地或经消弧线圈接地系统,能克服故障时刻和过渡电阻的影响,具有较高的实用价值。     

基于同步量测的谐振接地系统高阻接地故障区段暂态定位

谐振接地系统高阻接地故障发生概率较大,检测难度高,现有暂态分析及暂态区段定位方法不适合用于高阻接地故障。利用消弧线圈与系统对地电容间并联谐振的独特作用,分析了谐振接地系统高阻接地故障暂态零序电流与暂态零序电压的变化规律。研究发现,故障点下游各检测点暂态电流与暂态电压近似正交,而故障点上游检测点暂态电流还包含了与暂态电压成正比例的故障点暂态电流。利用同步量测单元采集的故障信息,计算各检测点暂态电流在暂态电压上的投影,若相邻检测点暂态电流投影分量之差超过一预设门槛,则该区段为故障区段,否则最末检测点下游区段为故障区段。所述方法完善了小电流接地故障暂态分析与暂态区段定位技术,数字仿真验证了该方法的可行性。     

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。     

基于行波折反射特征的单相接地故障区段定位方法

配电网单相接地故障的单端行波定位方法主要通过检测线模和零模初始波头的到达时刻而实现,但存在零模波速不稳定的问题。提出一种新型的基于行波折反射特征的故障区段定位方法,利用故障行波在线路故障点、分支点和线路末端折反射的规律,由测量点测得故障线模行波,经希尔伯特黄变换(HHT)标定初始波和各反射波到达时刻;由线模波速计算各反射波与初始波的路程差,结合配电网拓扑,确定行波可能的传播路径,进而判断故障区段。PSCAD仿真验证了该方法的有效性。     

基于电流波形聚类的谐振接地系统高阻接地故障定位方法

谐振接地系统高阻接地故障暂态特征不明显,检测难度高。利用谐振接地系统高阻接地等值电路分析发现:高阻接地后的首个工频半波时间内,同属故障上游或下游的各检测点零序电流波形相似度高,而故障上、下游之间的检测点零序电流波形相似程度较低。鉴于同一线路各检测点故障电流分布的有序性,提出一种改进的聚类方法实现高阻接地故障定位,即从故障线路首个区段开始,依次将各区段前后检测点零序电流分别划为两个集合,选择集合之间距离最大的区段为故障区段。该方法减小了聚类算法计算量,提高了谐振接地系统高阻接地故障定位的可靠性,仿真与现场实际故障数据验证该方法是可行的。     

基于电流行波高频能量比值的全并联AT牵引网单端故障定位方法

针对现有全并联AT牵引网单端故障定位方法存在故障区段识别灵敏度低、行波第二波头易受故障点折反射影响的问题,提出了一种基于电流行波高频能量比值的全并联AT牵引网单端故障定位方法。首先,分析了自耦变压器绕组对地电容对高频分量的衰减特性,论证了相邻线路故障电流行波高频能量幅值的差异性,构建了能量比值差异度判据,利用差异度实现了故障区段定位。然后,分析了行波在全并联AT牵引网故障区段内的传播特性,揭示了反向量电流对端母线行波具有明显的故障突变奇异性。最后,提出了基于反向量电流行波的故障定位方法,通过准确标定行波初始波头、第二波头的到达时间,实现了故障的精确定位。仿真结果表明,所提方法在噪声环境下能准确辨识弱故障特征,提高了全并联AT牵引网故障定位的精确性。     

基于暂态零模功率的小电流接地故障定位方法研究

针对小电流接地系统(NUGS)发生单相接地时,故障区段两侧的暂态零模功率初始极性相反、波形差异大,非故障区段两侧的暂态零模功率初始极性相同、波形差异小这一特征,对现有基于暂态零模功率相似性的定位方法进行了实用化改进,提出了相关系数阈值的自适应确定方法。大量的ATP-EMTP仿真表明,该故障定位方法准确可靠,具有不受电压初相角、接地电阻和中性点接地方式的影响等优点。     

基于动态时间弯曲距离的谐振接地系统高阻接地故障区段定位方法

配电网高阻接地故障时故障电流较小,使得故障定位有了较大的难度。通过提取各检测点纯暂态零序电流以及母线纯暂态零序电压,利用暂态投影法将各检测点的纯暂态零序电流投影到母线纯暂态零序电压后,计算相邻采样点的投影电流动态时间弯曲距离进行区段定位。仿真结果表明,该定位算法在不同情况下具有较高的区段定位准确率。     

基于同步零序电流谐波群体比相的谐振接地系统高阻故障选线及区段定位方法

高阻接地故障选线和区段定位是配电网故障处理的难点,谐振接地系统因其故障特征的特殊性又给高阻接地故障诊断带来挑战。针对传统小电流接地故障定位方法在面对高阻接地故障问题时因量测精度不足、故障特征提取不准确造成的定位困难问题,从高阻接地故障非线性特征入手,推导谐振接地系统健全线路(区段)和故障线路(区段)特征的差异;分析消弧线圈补偿度和系统阻尼率对故障特征的影响;利用区段合成零序电流的同步波形,提出不依赖于故障特征产生时间且适用性更广泛的同步三次谐波群体比相定位方法。实测案例验证了所提理论的正确性和方法的有效性。     

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。     

基于零序特征量的配电网接地故障区段定位方法

针对现有配电网故障区段定位方法存在对不同接地故障的适应性不强、灵敏度低等问题,分析了谐振接地配电网在发生经不同过渡电阻接地故障时,故障点上、下游的零序电流和零序电压暂态分量的特征,得出了故障点上、下游零序电流在1个工频周期内的积分与零序电压差值的比值(零序特征量)存在较大差别的结论。基于这一结论提出一种能够适用于谐振接地配电网接地故障区段定位的方法。仿真结果表明所提故障区段定位方法在高阻接地故障、低阻接地故障和非线性弧光接地故障下都具有较好的可行性。     

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。     

配电网络故障区段定位新方法

针对小电流接地系统故障定位问题,提出了一种利用暂态纯故障分量的配电网故障区段定位方法。该方法在计算故障后各检测点的暂态零模功率纯故障分量近似熵值的基础上,求取出各区段的比例因子值,进而通过与主站中的阈值比较大小来判定故障位置。大量的ATP仿真表明,无论是母线故障还是分支线路区段故障,该方法均能准确判定出故障位置。另外,基于近似熵算法的故障判定方法,不需要各检测点精确时间同步,适合于实际的故障定位系统。     

基于电流行波突变特性的多端柔性直流线路纵联保护

在柔性直流输电线路中,广泛应用行波保护作为主保护。但行波保护作为单端量保护,耐受过渡电阻能力有限。因此,针对高阻接地故障使得柔性直流输电线路主保护故障识别灵敏度降低问题,提出了一种基于电流行波突变特性的快速纵联保护方法。首先,通过分析线模电流行波在线路上的传播过程,推导出区内外故障时线路两端线模电流行波突变特征。然后,利用最小二乘法对线模电流行波拟合构造保护主判据,并结合启动判据、选极判据构成纵联保护方法。最后,在PSCAD/EMTDC平台搭建四端柔性直流电网模型进行仿真验证。仿真结果表明,所提出的保护方法能快速可靠识别区内外故障,能耐受300 过渡电阻和30 dB高斯白噪声,并且对采样频率和通信要求低。     

检测暂态零模电流相关性的小电流接地故障定位方法

提出了一种利用暂态零模电流的馈线自动化系统小电流接地故障定位新原理:故障点前非故障区段两侧馈线终端装置(FTU)检测到的暂态零模电流波形相似,相关系数接近1;故障区段两侧FTU检测到的暂态零模电流初始极性相反,波形差异很大,相关系数接近0。通过求取相关系数最大值,避免FTU数据采集不同步引起的计算误差。数字仿真与静态模拟实验证明了所提出的故障定位方法是正确、可行的。