基于暂态零序电流的小电流接地系统故障选线装置

文中分析了目前电网中应用的小电流接地系统故障选线装置存在的问题,分析和探讨基于暂态零序电流的小电流接地系统故障选线装置的特点。     

基于暂态零序电流比较的小电流接地选线研究

由于故障电流微弱、电弧不稳定等原因，小电流接地故障检测始终没有彻底解决。分析了故障产生的暂态零序电流特征，根据相频特性将频率分为不同区段，论征了所选用的低频区段界限明确且对所有出线零序电压电流均呈客性关系。分析了其中暂态零序电流的分布规律，提出基于暂态零序电流该特定分量幅值极性比较的选线算法。该方法可靠性高，不受消弧线圈和不稳定电弧的影响。采用该原理的装置已在现场运行，效果良好。     

基于线路零序频率特性的小电流接地系统故障选线

根据均匀传输线路的频率特性,对于空载线路,当频率小于fm时,线路输入阻抗呈容性,线路可用一集中电容等效。小电流接地系统发生单相接地故障时,对零序分量而言,非故障线路相当于空载。根据这一特点,对小电流接地系统中线路的零序参数相频特性进行研究,得出系统发生单相接地故障时不同频带上暂态零序电流特性。在选定频带SFB(SelectedFrequencyBand)内,非故障线路零序电流极性和故障线路相反。应用小波包对各线路的暂态零序电流进行分解,小波包系数的符号代表了相应频带零序电流的极性,通过比较SFB内小波包系数的符号,便可找出故障线路。EMTDC仿真试验结果表明该方法可以准确地实现单相故障选线,并验证了文章对输电线路零序输入阻抗相频特性分析的正确性。     

基于小波包的小电流接地系统故障选线的新判据

分析了故障选线的现状和基于小波包选线方法的优势及不足，提出了一种基于小波包的接地故障选线的新判据：先根据能量最大原则确定暂态电容电流最集中的特征频带，再比较各条线路特征频带的模最大值和零序电压首半波的极性以确定故障线路。该判断过程简单，抗干扰能力强，并且能够在只有2回线路的情况下选出故障线路。仿真结果表明，该判据不受接地条件和接地方式的影响，能够更准确可靠地选出故障线路。     

基于零序电流差暂态小波能量的故障选线新方法

提出一种基于暂态零序电流差能量比较的小电流接地系统单相接地故障选线方法。该方法首先求取各馈线间零序电流的差,并计算出每条馈线零序电流差的小波各尺度的高频细节系数,获得滑动时间窗口内的暂态能量;然后在3～5层分解尺度下求取每条馈线零序差值能量和,并计算出各分解尺度下所有馈线的能量总和,比较各分解尺度下馈线零序电流差能量总和,获得最佳分解尺度及最佳分解尺度下各馈线零序电流差能量所占的比重,将其与整定阈值比较后得出故障线路。该方法不受消弧线圈补偿度、故障发生地点、故障的过渡电阻及相角的影响,具有选线准确、灵敏度较高的特点,抗干扰能力强。最后,通过仿真试验验证了该方法的可行性和有效性。     

基于暂态相关性分析的小电流接地故障选线方法

小电流接地系统发生单相接地故障时,接地点产生的暂态故障电流包含了整个系统中全部的暂态故障电流特征量。非故障线路的三相暂态电流主要表现为对地电容电流,考虑到系统中存在的电感影响,健全线路中的两相电流差非常小,且波形与自身的暂态零序电流明显不相关,而故障线路的两相电流差与其暂态零序电流表现出明显的相关性。利用这一特征,首先对母线电压进行小波变换,通过三相近似系数比例AR检测配电网是否发生了单相接地故障,并找出故障相;然后,运用相关性分析比较各条线路的两相电流差与零序电流的相关性,能够正确地选出故障线路,文章通过MATLAB/SIMULINK建模,验证了该方法的正确性。     

基于暂态零序电流特征分量的小电流接地故障定位

分析了中性点非有效接地系统零序网络的相频特性,提出了首容性频段的概念,分析了首容性频段内暂态零序电流的特点,提出了检测相邻FTU暂态零序电流相关性的故障定位方法.该方法不受中性点接地方式、故障初相角和过渡电阻的影响,检测灵敏度高,不需要安装电压互感器,既提高了安全性又节省了投资.仿真验证了该方法的正确性.     

基于相差统计的小电流单相接地选线新判据

小电流接地系统发生单相接地故障时,故障线路与健全线路在特征频段内零序电流的相位差别是接地选线判据的重要依据之一。文中在详细分析小电流单相接地故障暂态过程的基础上,提出了一种新的基于相差统计的小电流接地系统单相接地选线新判据。这种方法直接利用复小波提取各条线路零序电流各子频段信号的相位,借鉴统计学的方法计算出特征频段内线路间整体的相位差,通过对相位的直接比较选择出故障线路,充分利用了特征频段内的所有信息,计算方法简单可靠,抗干扰能力强,且判据不受系统接地方式、过渡电阻、合闸角的影响。仿真结果表明,这种方法能够可靠地选择出故障线路。     

基于暂态零序电流变化率的小电流接地系统单相接地故障选线方法的研究

首先,对小电流接地系统的单相接地故障进行仿真,分析故障后暂态零序电流的特征,即在暂态初始阶段的暂态故障电流主要由暂态电容电流所决定,因此故障线路的暂态零序电流幅值最大。若忽略暂态电感电流,则故障线路的暂态零序电流幅值等于所有健全线路的幅值之和,且方向与非故障线路相反。因此,在求得各线路的暂态零序电流变化率后,通过比较它们的大小和极性就能准确定位出故障线路。最后,采用Matlab搭建仿真模型,对不同的电压初始相角、过渡电阻、故障位置以及中性点的不同接地方式进行仿真实验。仿真结果证明该方法能够准确、迅速地定位出故障线路,具有较强的可靠性、实用性。     

基于暂态信号相频特性的小电流接地选线研究

通过对10 kV小电流接地系统电缆—架空线混合传输线路模型零序网络故障暂态特性的频域分析,论证了在特征频段(SFB) 内,小电流接地系统中健全线路与故障线路的零序电流极性及幅值关系,提出了配电网单相故障检测方法。仿真结果表明运用暂态故障特征量进行接地选线判别,能够准确可靠地对架空线、电缆及混合传输线路的小电流接地故障进行选线,该方法灵敏度高、对传输线路模型及故障状态的适应面广。     

基于相频特性与多频带分析的小电流接地系统故障选线

根据线路的相频特性将频率分为不同的区段,论证了在选定频段（SFB）内,小电流接地系统健全线路零序电流极性与故障线路相反;应用小波包以适当频率带宽对各线路的暂态零序电流进行分解,小波包系数的符号表示相应频段零序电流的极性;在SFB内按照能量最大的原则,确定各线路暂态零序电流分布最集中的频带所对应的小波包分解树节点,通过比较所有线路暂态零序电流在各自能量最大节点处的小波包分解系数的极性,自适应地实现故障选线。PSCAD仿真试验结果表明,该方法能够准确、可靠地实现电缆-架空线混合传输线的小电流接地系统单相故障选线。     

基于暂态零模电流近似熵的小电流接地故障定位新方法

提出一种通过计算暂态零模电流近似熵确定小电流接地故障区段的新方法.该方法以故障点两侧暂态零模电流波形差异较大为基础,分别求取沿线各检测点暂态零模电流的近似熵.健全区段两端暂态零模电流近似熵基本相同,其近似熵之比接近1;故障区段两端暂态零模电流近似熵差异大,其近似熵之比(数值小的与数值大的之比)最小,利用此特征可以确定故障区段.该方法数据传输量小,各检测点不需要精确时间同步.最后通过仿真和现场试验验证了该方法的正确性.     

基于分散式信号采集的小电流选线装置

给出了一种利用暂态量分析和故障录波技术的分散式新型选线装置的设计。该分散式设计的采集单元回路采用多CPU架构为每路出线回路采集信号,中央控制单元采用PC104或80C51F,它们很好地满足了暂态分析对硬件的要求,具备超大容量的故障录波功能,可利用配备的波形分析软件进行调阅分析,为现场迅速处理接地故障提供了极大的方便。实际运行表明该设计具有很好的应用价值。     

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。     

基于方向行波的小电流接地系统故障选线

从行波传输的角度出发，对小电流接地系统发生故障时的暂态过程进行分析，并通过分析得出以下结论：故障线路的反向电压行波和正向电压行波同时到达，而非故障线路的反向电压行波滞后正向电压行波一定时间后到达；并且故障线路和非故障线路正向电压行波的初始极性相反。利用这两个特征，提出基于正、反向行波能量之比和正向电压行波初始极性的故障选线新判据。通过暂态仿真软件ATP进行仿真，结果证实了上述原理的有效性，且不受故障初相角和过渡电阻的影响。     

小电流接地故障暂态过程的LC谐振机理

对于小电流接地故障,传统基于健全相充电与故障相放电的暂态机理,尚未得到严格理论或实践验证,且仅能反映部分暂态过程。提出一种基于电感—电容(LC)谐振的小电流接地故障暂态机理,即在建立基于线路分布参数小电流接地故障全网模型的基础上,分析各模网络及同模网络内不同检测点阻抗的依频变化(交替呈现容性与感性)特性,给出其间发生LC串联/并联谐振的条件与能量交换规律。研究发现,小电流接地故障暂态过程由同模网络内单条出线、不同线路间的若干组LC并联/串联谐振以及线模和零模网络间LC串联谐振组成,其中频率最小且能量最大的模网络间串联谐振为主谐振,其产生的暂态电压电流含有明确的故障位置信息且易于利用。     

基于暂态电流的小电流接地系统故障选线

针对基于工频电压和电流信号的传统继电器灵敏度不高的问题,提出一种新的基于暂态电流差分算法的接地故障检测方法,适用于中性点不接地或非直接接地配电系统.该方法计算每一路馈线的暂态残余电流,然后利用其差分因子实现接地故障的检测.利用MATLAB/Simulink仿真,并模拟3种不同故障条件下的过程,验证了该方法的可行性.     

基于暂态信息的小电流接地故障区段定位

提出一种适用于配电系统架空线路的小电流接地故障区段定位新方法。该方法利用故障暂态电压、电流特征频段内分量计算无功功率,根据故障点前后暂态无功功率方向的不同确定故障区段。在故障信息不易获取的检测节点处,提出利用电磁场感应获取故障暂态信息的方法,通过测量架空线路下方垂直地面方向电场获取小电流接地故障暂态电压信息,测量水平方向磁场获取故障暂态电流信息,详细阐述了最佳检测点的计算思路,并以一典型10kV架空线路为例验证了该方法的可行性。最后阐述了利用该方法实现故障区段定位需要解决的若干关键问题。     

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。     

基于零序电流激励的谐振接地系统故障选线测后模拟方法

谐振接地系统单相接地故障零序电流暂态量显著,设计一个高通数字滤波器,提取出零序电流的高频暂态分量。依次假设各馈线为故障馈线,将假定的故障馈线零序电流的高频暂态分量作为激励信号,依据各馈线零序分布电容参数,运用测后模拟法定量地求解电路响应,即求取各馈线零序电流高频暂态分量的测后模拟波形。当假设为真时,各馈线零序电流高频暂态分量的实测波形和模拟波形相吻合,具有极强的相似性;而当假设为假时,实测波形和模拟波形差异较大。对各馈线零序电流高频暂态分量的实测波形和模拟波形在一定数据窗下进行相关分析,并求取各次假设情况下各馈线零序电流高频暂态分量的实测波形和模拟波形的平均相关系数,形成选线判据,实现选线。大量仿真表明,该方法选线准确、可靠。