基于高低频段暂态信号相关分析的谐振接地故障选线方法

针对谐振接地系统在相电压过零点附近发生单相接地故障时选线灵敏度不足的问题,提出一种基于高低频段馈线零序电流与母线零序电压导数的相关分析故障选线法。系统故障后健全线路的阻抗在高低频段均呈电容特性,而故障线路的阻抗在高频段呈电容特性,在低频段呈电感特性。由此可知,健全线路零序电流与母线零序电压导数的相关系数在高频段和低频段相等,其差为零;故障线路在低频段含有衰减直流分量,该频段内零序电流与母线零序电压导数的相关系数很小,而高频段的相关系数数值较大,两者差值较大。根据这一特点构成故障选线判据。该方法物理意义明确,能提高相电压过零点附近的选线灵敏度,在其他故障状态下也能准确选线。大量仿真结果验证了该方法的有效性。     

一种谐振接地系统的配电线路接地故障选线新方法

为解决小电流接地系统中发生故障时选线准确率低的问题,提出一种谐振接地系统单相接地故障选线新方法。通过分析不同线路的零序电流与零序阻抗特征,发现健全线路的零序阻抗始终呈容性,零序电流为纯容性电流;而故障线路零序电流在低频段含有消弧线圈的感性分量,且幅值大于高频段。先使用低通滤波器提取母线零序电压和各馈线零序电流在低频段的信号分量,并对母线零序电压求导;然后比较任意两条线路的零序电流与纯容性电流交叉相乘后乘积的差值,差值最大的为故障线路。分别对不同工况下的单相接地故障进行了仿真验证,结果表明,该方法选线准确,适应性强。     

基于差分系数和参数辨识的配电网故障选线

针对暂态零序电流特征频段内包含的频率分量太少且不包含幅值较大的低频分量,不利于选线,由此提出一种基于差分系数和参数辨识的选线方法。通过对线路零序阻抗特性进行分析,得出了健全线路和故障线路的零序电流与其自身母线零序电压导数的比值在不同频率下存在差异,依据此故障特征可进行选线;为增强选线方法的准确性和适用性,引入了电容极性对判据加以补充,采用最小二乘法对线路电容进行识别,完善并形成了应用整个首次串联谐振频段故障信息且适用于不同中性点接地系统的选线判据。该方法可充分利用不同频段的暂态信息,理论分析和仿真结果表明,该方法能够准确、可靠的选线且适用性强。     

考虑频段筛选的配电网单相接地选线方法研究

暂态能量选线方法基于配电网故障馈线零序电流频谱能量高于健全馈线,但由于消弧线圈的过补偿,故障馈线首端电流工频分量及其附近低频分量可能低于较长的健全馈线,容易造成选线误判。为此,推导了应排除频段的近似计算公式,提出了考虑频段筛选的选线方法。为有效鉴别母线接地故障,基于母线故障时各馈线零序工频电流与对地电容比值近似相等这一故障特征提出了辅助判据指标。仿真模型验证了所提选线方法的准确性。     

利用零序阻抗相频特性的谐振接地系统故障选线方法研究

充分利用故障暂态信息可有效提高谐振接地系统故障选线的准确率,提出一种利用零序阻抗相频特性差异的选线方案.谐振接地系统单相接地故障后零序阻抗具有一定特征,健全馈线零序阻抗在任意频段内均为容性;故障馈线零序阻抗在低频段内为感性,高频段内为容性.根据该特征构建不同频段下馈线零序阻抗角离散度分析法.分析可知健全馈线在不同频段下...     

综合高低频段分量的谐振接地系统故障选线

针对谐振接地系统单相接地故障特征提取困难、故障识别率低的问题,提出一种基于参数优化变分模态分解VMD(variational modal decomposition)的选线方法.首先,利用果蝇优化算法对变分模态分解的影响参数组合进行迭代寻优,以获取最佳分解层数K及惩罚因子α,通过优化后的变分模态分解将各馈线零序电流分解为若干个反映信号局部特性的本征模态函数.其次,通过希尔伯特(Hilbert)边际谱能量熵反映各馈线零序电流低频段衰减直流分量的含量差异度,利用曲线斜率反映各馈线高频段暂态电容分量与母线零序电压导数的线性关系,构成综合高、低频段故障特征的双重选线判据.大量Matlab/Simulink仿真结果验证了该方法在不同故障情况下选线的准确性.     

基于重构误差及多尺度交叉样本熵的谐振接地系统故障选线

针对大量应用电缆线路导致的谐振接地系统单相接地故障时选线正确率下降的问题,提出一种基于计算馈线暂态零序电流重构误差及其低频分量多尺度交叉样本熵的故障选线方法。谐振接地系统单相接地故障时由于消弧线圈补偿作用,故障线路暂态零序电流相位、周期变化均与健全线路不同。利用相位变化不同,通过同步挤压小波逆变换对暂态零序电流进行重构并计算误差。利用周期变化不同计算暂态零序电流低频分量多尺度交叉样本熵。重构误差、交叉样本熵之和均为最大值的线路即为故障线路。大量仿真结果证明,该方法受不同故障条件影响较小,可靠性高,抗干扰性强。     

利用电流-电压导数线性度关系的小电流接地系统接地故障选线

更好地利用故障暂态与稳态信息,可以减少小电流接地故障选线算法复杂程度,提高适应性。分析了不接地与经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时,不同出线暂态与稳态电气量的线性度关系,发现:健全线路的零序电流与母线零序电压导数之间始终呈正比例且比例系数为正;故障线路的零序电流与母线零序电压导数呈非线性关系或者比例系数为负的正比例关系。可对零序电流采样值序列与对应的母线零序电压差分值序列进行线性拟合,根据拟合优度及曲线斜率选择故障线路。方法可同时适用于不接地系统与谐振接地系统,且对高阻接地故障仍有较高的选线准确度,与以往的选线方法相比利用了更加丰富的故障电气量,提高了选线算法的适应性与选线的可靠性。仿真验证与现场数据验证了方法的正确性。     

利用测后模拟的谐振接地系统故障选线方法

分析谐振接地系统单相接地故障零序网络特性,提出了着眼于电路响应求解的故障选线测后模拟方法。根据谐振接地系统故障母线零序电压实测值和馈线零序分布电容参数,在依次假设各馈线为健全馈线的前提下,运用测后模拟法定量地求解各馈线的零序电流。比较各馈线零序电流的实测波形和由测后模拟方法所求解的波形发现：健全馈线零序电流的实测波形和由测后模拟法所求解的波形相吻合,具有极强的相似性;而故障馈线零序电流的模拟波形是在假设其正常工作的条件下获取的,实测波形和模拟波形差异较大。对各馈线零序电流的实测波形和由测后模拟法所求解的波形在一定数据窗下进行相关度分析,籍此形成选线判据,实现选线。大量仿真表明,该方法选线准确、可靠。     

基于零序阻抗突变特征的谐振接地系统高阻接地故障选线方法

针对配电网谐振接地系统高阻接地故障选线困难的问题,提出了一种利用消弧线圈并联电阻短时投入以增强线路零序阻抗特征的高阻接地故障选线方法.对发生单相接地故障时消弧线圈并联电阻投入前、后同一母线上的健全线路和故障线路的零序阻抗特征进行分析,由分析结果可知:任意健全线路在并联电阻投入前、后其零序阻抗基本保持不变,由线路自身对地电容阻抗构成;故障线路在并联电阻投入后零序阻抗减小,由所有健全线路、消弧线圈支路和并联电阻支路的并联等值阻抗构成.此外,综合考虑故障点电流的限幅要求和零序电压的启动要求分析了并联电阻的取值范围.利用消弧线圈并联电阻投入前、后线路零序阻抗的变化特征构造了故障选线判据,其能够适用于过渡电阻在3000Ω以内的高阻接地故障.利用MATLAB建模仿真,验证了所提故障选线方法的有效性.     

Faulty feeder identification in high impedance grounded network using charge-voltage relationship

The zero sequence impedance of a healthy feeder seen from the feeding bus bar in a network that is isolated or grounded by arc suppression coils is approximately equivalent to a capacitance. The instantaneous value of the integral of current (i.e. the charge) is then close to a linear function of the zero sequence voltage. One proposal in the literature is to identify the faulty feeder during a single phase to ground fault by the shape of the charge-voltage curves. A simple numerical criterion for identifying the faulty feeder has been established in this paper and it has successfully been applied to measurements obtained by a field test. The test did not include the most difficult identification conditions and those conditions have been analyzed by a computational model. The identification must be based on transients only when the network is overcompensated but the duration of the transients is sufficient for a reliable identification.     

基于换流站不同出线低频暂态能量比值的多端柔直电网线路保护方案

针对限流电抗器安装在换流站出口，基于线路边界元件特性的多端柔直电网线路保护难以适用的问题，提出了基于换流站不同出线低频暂态能量比值的多端柔直电网线路保护方案。首先，通过分析故障后模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)在直流侧呈现的阻抗频率特性，推导出实际频率大于谐振频率时MMC等效阻抗呈感性。然后，通过分析母线处电压行波折射系数的幅频特性可知，折射过程会对故障电压行波中的低频分量具有较明显的衰减作用，并以此为依据分析区内外故障时线路两侧换流站不同出线低频暂态能量比值的差异，可利用此差异识别故障。最后，PSCAD/EMTDC的仿真结果表明，所提保护方案能够可靠识别故障，不依赖线路边界元件，且具有一定的耐过渡电阻能力。     

小电流接地配电网馈线单相接地故障零序阻抗特性分析

文章以暂态零序特征为着眼点,从频域角度对小电流接地系统发生单相接地故障后的特性进行详细探讨。文章从线路入端零序阻抗这一随频率变化的特征量入手,深入挖掘了配电网系统中各馈线零序阻抗的阻抗特性,详细探讨了零序阻抗的幅值、相角随频率的变化规律,并针对不同的中性点接地方式以及线路是否健全加以分析,为更好得利用零序暂态信号,提高故障检测正确率夯实了基础。最后通过PSCAD搭建仿真模型验证了该特性。     

控制电缆的分布电容对继电保护的影响及防范措施

通过对一起500 kV变电站高压并联电抗器保护误跳闸事故的调查分析,说明了控制电缆对地分布电容对继电保护的影响。根据对误跳闸事故的理论分析作了模拟直流正电源接地、模拟直流正母线和负母线对地之间迭加交流电源3个试验,结果表明:在发生直流系统接地或误将交流串入直流系统时,就会通过控制电缆的分布电容构成回路,产生电容电流,引起一些动作值较低的灵敏继电器发生误动作。误动作取决于3个因素,即电缆对地分布电容值的大小、继电器的动作值大小及外界干扰因素,并据此提出了防范措施。     

单相接地故障零模暂态特征的仿真分析

提出了一种基于线路分布参数的小电流接地系统的高精度故障模型,用于分析单相接地故障产生的暂态信号特征及进一步完善基于暂态信息的小电流接地故障选线判据。该模型采用一带有6回10kV架空出线的110kV变电所,利用电磁暂态程序EMTP对不同的故障情况进行了全面的仿真和分析。通过分析仿真数据,得到了如下主要故障暂态特征:特征频带(SFB)内,所有健全线路阻抗和故障线路检测的背后阻抗均呈容性;暂态零模电流频率较为集中,主谐振频率位于SFB内;特征频带内,故障线路零模电流幅值比健全线路大,且极性相反。对由于中性点装设消弧线圈、过渡电阻不同、故障点位置不同以及故障初始角不同对故障暂态的幅值特征和相位特征产生的影响也一并做了讨论。