基于改进RLS算法的短路电流相控开断控制系统设计

为了快速准确地辨识出短路电流参数并预测可用过零点及判断故障类型,设计了三相短路电流相控开断控制系统。以现场可编程门阵列EP4CE15F17C8N为控制核心,结合AD采样、总线传输等外围电路,设计完成了控制系统的硬件电路。基于相控开断的原理和改进RLS算法,进行了故障初始时刻检测和短路电流的波形恢复,完成了控制系统的软件设计。通过继电保护测试仪搭建实验电路对控制系统相控开断的准确性和稳定性进行了测试。测试结果表明,控制系统能够在故障发生3 ms内准确判断故障发生,短路电流过零开断误差的3σ范围在[-0.240 2,0.416 2]ms以内,满足短路电流相控开断对控制系统速度和准确性的要求。     

基于WLMS算法的高压断路器可控开断故障电流研究

可控开断故障电流能有效提高断路器的开断能力和延长其电寿命。断路器可控开断故障电流的关键是快速提取故障电流参数,准确预测开断过程中电弧熄灭时的故障电流零点,确定断路器触头最佳分离时刻。采用加权最小均方差算法WLMS实现对故障电流参数估计,运用F0假设检验方法提取故障电流初始相角,并采用自适应算法改变采样数据窗,从而快速预测故障电流零点。采用MATLAB建立高压断路器可控开断故障电流模型和故障录波数据,并对提出算法的性能进行了测试验证,测试结果表明,提出算法能够在故障发生后10 ms内准确地预测出电流过零点,并且估计的电流零点误差小于±1 ms。     

基于相关分析的同步断路器可控开断故障选相研究

可控开断故障电流能有效提高断路器的开断能力和延长其电寿命。断路器可控开断多相故障电流的关键是快速、可靠识别故障类型和故障相。笔者采用相关分析法获得特殊相的正、负序故障分量的相位关系,从而根据相位关系快速、可靠实现确定故障类型和相应故障相;采用MATLAB建立高压断路器开断故障电流模型,对提出的故障选相算法的性能进行了测试验证。测试结果表明,提出算法能够在故障发生后半个周期内准确识别出特定条件下的故障类型和故障相,为同步断路器可控开断故障电流实现提供了理论依据和实现基础。     

基于实时小波变换的配网短路故障快速检测技术

针对10 kV配网容量不断增加而引起的短路故障电流急剧上升,甚至超过断路器开断电流能力的问题,常规的故障检测算法主要是通过有效值、瞬时值、斜率等特征进行判断,存在误检率较高、检测速度较慢等缺点。文中提出了一种基于实时小波变换的配网短路故障快速检测算法,即每次更新8个电流采样数据,并采用递推算法进行三层小波变换,以三相电流的第3层分解小波系数d3绝对值之和与电流瞬时值作为检测短路故障的综合判据。在MATLAB/Simulink下完成了10 kV配网三相短路故障的仿真,对仿真过程进行了详细的说明。最后对文中算法检测短路故障的时间进行了多次仿真,结果表明采用快速递推法进行实时小波变换可以快速、有效地检测出短路故障,具有良好的适用性。     

相控开关的早期故障检测及过零预测方法研究

本文分析了相控开断技术的意义和难点,简要介绍了短路电流过零点预测现状。将短路故障早期检测技术引入高压断路器短路故障分断,采用小波变换第四尺度小波分量作为短路故障特征量,通过建立动模实验室模型仿真验证其对中压线路短路故障早期检测可行性,仿真表明在400μs后即可判断短路故障。在此基础上,针对相控开断技术中短路电流过零点预测的需求,本文提出故障早期检测的短路电流等比直流分量递推的故障电流预测算法,在故障早期检测出故障后,使用约半个周波的采样时间后实现电流过零点预测,通过Matlab对0°~180°故障初相角及含有谐波和噪声的故障信号进行仿真,结果表明过零点误差在小于0.5ms,满足相控开断技术的需求。最后,采用Compact-RIO测控系统经动模实验室实验验证了早期检测及其过零预测的快速性和有效性对绝缘油老化引起的一起高压电缆终端故障进行了深入的分析,结合可能造成终端内绝缘油老化的原因,提出了相应。     

基于改进RLS算法的故障电流参数估计

由于故障电流中直流衰减分量的影响,快速准确地估计出故障电流参数并预测出可用的过零点成为故障电流相控开断的关键。将故障电流方程中指数项进行泰勒级数展开,保留前2项,并基于递推最小二乘法,估计电流参数。分析由泰勒级数展开引起的截断误差,提出时间常数补偿公式。利用Matlab软件对不含谐波和含有谐波两种情况下的故障进行仿真,结果表明:算法可在15 ms内得到足够精度的故障电流参数,电流过零点的预测精度在?0.2 ms以内。最后对故障录波数据的仿真结果证实了算法的效果。     

基于改进半波傅氏算法的故障电流相控开断零点预测研究

准确、快速地提取出故障电流的特征参数,预测出短路电流的零点,是实现相控开断需要首先解决的核心问题。笔者采用改进的半波傅氏算法,利用半个周波加上2个采样点的数据,通过2次数据处理窗口的移动,提取出短路故障电流衰减直流分量的初值、时间常数、基波及三次谐波的幅值和相位,实现故障电流的零点预测。计算及MATLAB仿真均表明,算法能够快速准确地实现电流零点预测,预测零点与实际过零点之间的误差在±1 ms以内。     

基于三相电流平方和比值的短路故障快速检测方法

为了快速准确地检测出短路故障,并使故障限流器快速投入运行,提出了一种基于三相电流平方和比值的短路故障快速检测方法。该方法利用前后时间窗内三相电流平方和均值之比作为故障检测量,在三相短路故障时不受故障初相角影响,不受谐波影响。基于PSCAD/EMTDC仿真平台,建立了500 kV输电线路模型,合理选取了该方法的整定值与闭锁值。考虑不同故障类型、不同故障初相角、不同过渡电阻、空载合闸、谐波及噪声等因素,验证了该方法的快速性及有效性。在各类故障工况及干扰工况下,比较了该方法与常用三种检测方法的性能差异。仿真结果表明,该方法性能良好,能够快速可靠地检测出短路故障。     

基于Park变换和神经网络的逆变器故障检测方法

为实现实时检测逆变器电路中功率元件的故障,提高逆变器电路工作的可靠性,提出了一种基于Park变换故障检测算法和神经网络的逆变电路开路故障检测方法.利用Park变换得到三相电流基波幅值作为特征量用于故障检测,基于BP神经网络并结合简单逻辑判断即可实时检测逆变器电路的故障类型、故障桥臂以及故障元件位置,仿真结果论证了方法的可行性.     

基于相量校正的多源配电网故障区段定位

为简化含分布电源的配电网故障定位算法过程,并提高故障定位算法的容错性,以矩阵算法为基础提出一种改进的区段定位算法。首先,建立描述节点区段关系的结构描述矩阵,并通过判断是否检测到过电流及过流方向建立故障信息矩阵。然后,利用结构描述矩阵和故障信息矩阵相乘得到故障判断矩阵,并根据区段对应矩阵中行元素构成的不同将区段划分类型,建立各类型区段下反映所有故障情况的故障判据。最后,对照故障判断矩阵行元素与故障判据,判断出发生故障的区段。针对配网中FTU上传信息易发生畸变的情况,提出了基于相量校正的信息畸变校正方法,通过故障电流与正常运行电流相位差异进行定位结果的修正,降低故障信息畸变对定位结果的影响。对DG的投切状况以及配电网两相和三相短路的单重多重故障进行仿真,结果验证了所提故障定位算法的原理简单、准确度好并具有一定的容错能力。     

利用基波相量变化率的快速选相方法

针对目前选相方法不能快速、可靠识别所有故障类型的问题,提出了利用基波相量变化率的故障选相方法。线路发生短路故障后,故障相基波电流相量变化率受衰减直流分量及工频故障分量影响,其值迅速增大,而非故障相基波电流相量变化率变化较小;如果发生接地故障,零序电流基波相量变化率受衰减直流分量及工频故障分量影响,其值也会迅速增大,否则其值在零附近波动。依据不同类型故障中基波电流相量变化率的特征能够快速、可靠识别故障相。利用PSCAD/EMTDC仿真数据对算法进行测试,仿真结果表明:算法能够在故障后四分之一周波内准确判断故障相,具有较高可靠性。     

高压断路器电流零点延迟开断回路计算及试验

高压断路器利用交流电弧过零熄灭这一机理来完成电流开断,但随着特高压工程和直流电网的建设,系统中会出现电流零点延迟现象,对高压断路器的开断造成影响。采用非同步三相短路故障回路,分析了电流零点延迟现象产生的原因,并采用PSCAD软件对回路进行了仿真计算。计算表明：发生B、C两相短路时,当A相电流源电压的初始相位角α为90°或270°时,回路具有最大的直流分量,此时当两相短路经过5 ms发展成三相短路时,在B相中产生正向电流延迟零点现象;当两相短路经过15 ms发展成三相短路时,在C相中产生负向电流延迟零点现象。利用此现象,研究开发了一种电流延迟零点合成试验回路,并实现了高压断路器的电流延迟零点开断试验验证,结果表明断路器在开断过程中产生的电弧电阻会使回路中直流分量减小,从而导致电流延迟零点时间减小。     

发电机断路器实时数字仿真建模

通过引入可变电阻模型的方式,实现了电弧电阻模拟电弧电压的思路,在RTDS仿真环境中搭建了发电机断路器模型,并以该模型为基础,搭建了发电机源三相接地故障仿真网络。以具有最大非对称度的某相为例,分别仿真研究了发电机源三相接地故障后,不考虑发电机断路器开断过程中电弧电阻以及故障位置电阻时、仅考虑故障位置电阻时以及仅考虑发电机断路器开断过程中电弧电阻时,该相短路电流变化。最后,利用RTDS/RSCAD的Playback录波回放功能,分析比较了不同状况下的仿真结果,从而得出电弧对发电机断路器电源侧短路电流的影响。仿真结果可作为确定发电机断路器电源侧短路电流开断能力的参考依据。     

基于空间矢量复合判断指标的变电站动力电缆漏电检测算法

为提高变电站长段动力电缆漏电监测水平,提出了一种基于空间矢量复合判据的变电站长段动力电缆漏电检测算法。首先对现有方法中无法检测三相漏电故障的问题进行了分析。然后,引入空间矢量的概念,将剩余电流数据转换为空间矢量圆,提出了剩余电流差流、A相漏电流以及空间矢量圆半径变化率3个漏电状态判断指标。并建立了针对电缆不平衡漏电及三相漏电故障的类型判断机制,实现了对长段动力电缆漏电状态及类型的准确检测。最后,通过仿真及江苏电网某500 kV变电站实际数据对所提方法的有效性与优越性进行验证。结果表明,该方法能够准确实现对不平衡漏电故障、故障演变过程以及三相漏电故障的判断,丰富了电缆漏电故障的诊断信息,有效提高了对变电站漏电问题的分析处理效率。     

直流微电网中电压源型变流器故障穿越控保协同策略

目前，直流微电网的保护方案主要是基于传统保护思想，由于直流故障时冲击电流大、上升速度快，可供使用的数据信息极少，导致对保护装置的快速检测和开断能力要求较高，大幅增加了系统的建设运行成本。以典型直流微电网为研究对象，深入分析了AC/DC、DC/DC等电压源型变流器的故障特性，提出了一种具备直流故障穿越能力的电压源型变流器控保协同策略，通过设计通用的直流故障穿越模块，能够在故障发生时快速隔离故障，并主动输出稳定可控的短路电流，以降低保护检测难度；同时，该附加模块还能自动诊断外部故障清除情况，以快速恢复系统运行。最后通过仿真验证了所提控保协同策略的有效性。     

双三相永磁同步电机绕组开路故障诊断方法

为了实现对双三相永磁同步电机绕组开路故障的快速诊断与定位，利用双三相永磁同步电机所特有的谐波子平面，提出采用谐波子平面电流矢量并结合归一化处理方案的双三相永磁同步电机绕组开路故障诊断策略。首先，根据故障前后谐波子平面电流矢量幅值大小的变化进行绕组开路故障的检测，其次，依据绕组开路故障后不同的电流矢量相角，准确定位出发生开路故障的绕组。为消除负载发生突变时可能造成的误诊断现象，进一步设计了针对谐波子平面电流矢量的归一化处理方案，提升对双三相永磁同步电机绕组开路故障诊断的鲁棒性。仿真和实验结果表明，所提策略能够快速地诊断并定位出绕组的开路故障，在负载发生突变时也可以表现出良好的可靠性和鲁棒性。     

采用电流分布式测量和相位比较方式的输电线路故障定位

为提高输电线路故障定位精度,提出了一种基于电流分布式测量和相位比较的输电线路故障定位新方法。该定位方法基于低成本的无线传感网络和Rogowski电流互感器提供的大量电流测点,利用全相位快速Fou-rier变换(FFT)算法计算电流故障分量的相位,通过比较相邻测点的电流相位差和设定阈值的大小关系将故障点定位在相邻测点所在杆塔之间并判断出故障类型。考虑了如Rogowski电流互感器的传变特性、全相位FFT算法的抗噪性能等可能造成电流相位误差的一些主要因素影响,并对各种不同故障情况进行了仿真模拟,结果表明相角差阈值设在65°～75°间能够满足正确的故障判别要求。     

小电流接地系统单相故障在Matlab中的仿真分析

短路故障是电力系统发生故障的主要原因,通常采用小电流接地的方式来应对线路过电压现象。利用Matlab/simulink仿真平台构建小电流接地系统进行建模与仿真,能直观形象地显示出小电流接地系统特点、优越性以及故障特征。通过零序电流法可快速找出故障线路,并通过三相电流或三相电压波形快速分析出故障相。     

基于电抗器开断过电压特征分析的匝间绝缘短路故障在线辨识

干式空心电抗器内部包封固化不易拆卸,当出现匝间绝缘短路故障时难以发现,停电检修维修成本较大周期较长,为了能利用运行中的信号在线检测出匝间绝缘故障,提出一种基于电抗器开断过电压特征分析的匝间绝缘故障辨识方法：在电抗器匝间绝缘短路故障分布式参数模型基础上,建立了带有匝间绝缘短路故障的电抗器开断过电压模型,分析匝间绝缘短路故障对电抗器开断过电压波形的影响作用,并利用变分模态分解算法对过电压波形进行频谱分析,最后搭建计及匝间绝缘故障开断过电压仿真模型,对存在不同程度的绝缘短路的电抗器进行开断模拟,获取电抗器开断电压波形及其振荡频率等数据,对波形数据进行分析和特征提取,量化开断过电压最大幅值及振荡频率与绝缘之间的差值,可以有效辨识出匝间短路故障。     

基于模糊逻辑的可控串补线路故障分类

提出一种基于模糊逻辑的可控串补线路故障分类方法。采集故障后半个周期的三相电流数据,选取db4小波作为小波基,使用离散小波变换(DWT)分解电流暂态信号,将小波分解系数划分为三个频带,计算每个频带的小波奇异熵,获得能反映不同故障的故障特征量。将特征量作为模糊逻辑的输入,构建模糊故障分类系统。在Matlab环境下建立电力系统模型,选择500 kV、300 km超高压输电线路进行故障仿真。仿真结果表明,不同的TCSC触发角下,该算法不受故障阻抗、故障初始角、故障类型、故障位置的影响,可以准确检测故障,完成故障分类。