基于阻抗模型故障特征匹配技术的 配电网单相接地故障测距研究

单相接地故障是配电网最常发生的故障,准确而快速地确定配电网单相接地故障位置对排除系统故障,减少事故损失具有非常重要的作用。针对当前配电网单相接地故障精确定位问题,通过采用网络故障时测量点处的电压预存信息,同时利用故障中馈线出口处测得的零序电压和零序电流信号,提出了一种采用差分进化算法的基于阻抗模型故障特征匹配的配电网单相接地故障测距的新方法。该方法基于系统阻抗模型定义了系统故障特征适应度指标,利用枚举法确定故障分支线路,并采用差分进化算法精确定位故障位置。中石化西北油田艾丁变10 kV线路配电网仿真结果表明了所提出的配电网单相接地故障测距方法的有效性     

基于傅里叶变换与最大关联距离相结合的配电网故障选线新方法

针对现有配电网故障选线准确率与可靠性均偏低的问题,提出了一种基于傅里叶变换与关联距离相结合的故障选线新方法。当发生单相接地故障时,利用快速傅里叶变换（fast fourier transformation,FFT）提取暂态零序电流第2个周期内的稳态工频分量,反演后得到暂态零序电流的整体工频分量;剔除暂态零序电流中工频分量后得到非工频自由振荡分量,在此基础上,利用非工频自由振荡分量构建基于关联距离的故障选线新判据;将具备最大关联距离所对应的线路判定为故障线路,与此同时,将其他线路判定为健全线路。仿真结果表明,该方法不受故障电阻、故障相角与故障位置的影响,同时还可抵抗噪声干扰,具有较强的鲁棒性。     

基于动态模式匹配距离的配电网单相接地故障选线研究

中性点经消弧线圈接地配电网发生单相接地故障,各线路的零序电流暂态含量丰富,在理论分析单相接地故障零序电流特性的基础上,提出一种基于动态模式匹配距离（DPM）的零序电流波形相似性度量聚类选线方法。首先将单相接地后线路暂态零序电流以等分段点和极值点作端点进行动态分段,根据各分段均值及其变化趋势实现子分段序列形态模式符号化表达,以模式之间的异同性定义模式匹配距离,其次运用动态时间弯曲（DTW）规划原理,获得线路零序电流波形间的动态模式匹配距离矩阵,最后利用模糊C均值聚类算法,实现单相接地选线。对不同故障初相角、非同步采样、信息缺失、两点接地故障、电弧故障等情况进行仿真。结果表明,所提出的方法较DTW有更高的故障区分度,且能够有效地提高配电网故障选线的准确性和容错性,对配网安全运行具有一定实际意义。     

110 kV线路接地故障与终端站保护配合案例分析

针对110 kV中性点直接接地系统中,主网终端且带地区电源的变电站在始端送电线路发生单相接地故障时,线路接地保护与终端变电站内相关保护的配合、整定问题,以华北电网发生的一起110 kV线路单相接地故障为例,阐述了线路接地保护及终端带地区电源变电站主变压器零序电压保护的动作过程,分析了导致零序电压保护动作与变电站全站停电的原因、110 kV主变零序电压保护的配置和110 kV线路接地保护、地区电源联络线保护、重合闸与备用电源自投装置等配合问题,并对保护配置和整定提出了改进建议。     

计及接地变压器在风电场集电线路的零序电流保护研究

为解决双馈风电场集电线路发生单相接地故障时,零序电流保护灵敏度较低的问题,提出计及接地变压器的零序电流保护原理。以新疆某地区风电场为例,分析其集电线路在接入接地变压器前后的零序电流变化及故障特征;同时对零序电流保护在风电系统集电线路的应用展开分析。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建风电场模型,对过渡电阻、接地变压器经消弧线圈和电阻接地对零序保护动作的影响进行验证。仿真结果表明:接地变压器接入后,零序电流保护可快速有效地切除线路单相接地故障;过渡电阻接入的影响相对较小;接地变压器经电阻接地可以快速准确地切除线路故障,有效提高了继电保护的可靠性。     

某海上风电场220 kV海缆线路单相接地故障分析

以某海上风电场实际发生的一起220 kV海缆线路单相接地故障为例，分析了故障发生时该海上风电场陆上集控中心端及海上升压站端的故障电压、故障电流波形及特性。分析结果表明：相较于陆上集控中心端，海上升压站端为弱馈电源端；由于海上升压站端的正序等值阻抗、负序等值阻抗远大于零序等值阻抗，当海缆线路发生单相接地故障时，海上升压站端流过的故障电流主要为零序分量，使故障电流的三相电流幅值、相位近似一致，与传统接地故障象征有明显差别。研究结果可为海上风电场220 kV海缆线路安全稳定运行，以及海缆线路继电保护正确选相及可靠动作提供有益指导。     

消弧线圈单相接地故障选线方法研究

针对电力系统中发生几率最大的单相接地故障,提出了快速简单的选线方法。先分析单相接地故障的特点,再利用零序电流、有效功率和5次谐波来判断和选择线路。最后通过MATLAB仿真,验证了采用选线方法的正确性和有效性。     

基于零序电流比相的零序方向元件新原理

通过对线路单相接地故障时零序电流电压分布特点、零序功率方向元件动作的分析,提出了微机继电保护采用两零序电流比相判断零序功率方向的方法,零序方向元件不受电压元件断线、系统振荡及负荷的影响,从原理上确保了动作的可靠性.     

基于联网录波数据的输电线路参数测量方法

对正常运行的电网,输电线路参数大范围实时获取还存在一定的困难,利用变电站故障录波器联网系统,输电线路各侧电气量信息可在调度中心实时获取。根据电网稳态运行时输电线路功率的波动,基于输电线路各侧不同步采样的电气量,提出了输电线路正序参数的测量方法,在单相接地故障状态下,提出了基于单相重合闸模式的故障线路零序参数测量方法以及相邻非故障线路零序参数测量方法,并通过EMTDC仿真和实例验证了该测量方法的准确性和实用性。     

零序导纳角正弦值在不接地系统单相故障选线分析

在分析零序导纳选线算法的基础上,提出基于零序导纳角正弦值在中性点不接地系统中发生单相接地保护的新方法。利用健全线与故障线的零序导纳角分别靠近导纳复平面正、负虚轴的特点,通过健全线与故障线的零序导纳角正弦值符号进行故障选线,以提高选线的准确性和抗干扰能力。MATLAB仿真表明,该方法有较高的保护精度,适应不同的故障初相角,有较强的耐过电阻能力。     

一种适用于同杆四回线单相接地距离保护的新算法

针对传统的距离保护直接应用于同杆四回线时易受零序互感的影响,使其测量阻抗精度达不到要求,从而造成保护继电器的误动或拒动,提出了一种单相接地距离保护新算法,利用12序分量法对同杆四回线进行参数解耦,结合同杆四回线单相接地故障模型,推导出保护安装处与故障点相电压之间的关系。在此基础上,根据接地故障时故障电压与故障分支电流间相角关系,分析了故障位置的零序电流与保护安装处的零序电流之间的关系式,并代入故障位置计算,从而消除故障电压对其算法的影响。大量的PSCAD/EMTDC仿真结果表明,该保护在各种单相接地情况下均具有较高灵敏度及可靠性。     

一种基于序分量关系的单端输电线路故障测距算法

为准确确定输电线路故障点位置,提出一种基于单端电气量的输电线路故障测距算法,该算法采用分布参数模型,通过保护安装处的电气量计算各序分量,然后推导出故障点各序分量值,利用不同故障类型的序分量的关系获得故障测距的电气序分量关系,根据过渡电阻不含电抗的特点,构造出基于过渡电阻虚部为零的测距方程。利用PSCAD和RTDS软件对算法进行数字仿真表明,该测距算法合理、有效。     

基于改进的12序分量法的参数不对称同塔四回线跨线故障计算方法

针对参数不对称同塔四回线跨线故障计算中零序耦合带来的复杂性问题,提出了改进的12序分量法,在零序中引入带修正系数的e、f、g、h四个分量用以解耦,并根据故障边界条件的区别,提出基于改进的12序分量法的综合序网法和解方程组法两种跨线故障计算方法,通过PSCAD仿真结果验证了两种方法的有效性和精确性。     

基于多源数据融合技术的输电线路故障定位方法

鉴于现有输电线路故障定位算法的定位结果各不相同影响到电力系统基于故障的快速恢复问题的分析,根据两端距离继电器的多源故障测距结果,提出了一种提高输电线路故障测距精度的新方法,该方法将两端定位结果与故障位置相互关联,据此建立基于多传感器数据融合的输电线路故障测距模型,该模型将模糊推理系统作为故障场景识别的初始融合步骤,并计算加权协方差融合(WWCF)系数,确定最终融合结果。最后利用PSCAD/EMTDC和变电站现场记录数据进行算例分析,针对不同故障类型、故障位置、故障电阻、故障起始角、潮流、线路参数和两端不同步角进行测试,结果证明所提方法的可行性和有效性。     

基于高低频段零序电流与母线零序电压导数的相关分析故障选线

针对谐振接地系统发生单相接地故障后的选线准确度问题,尤其是故障发生在相电压过零点及最大值附近时灵敏度欠缺的问题,首先分析零序网络故障暂态电流的特性,探讨健全线路与故障线路的阻抗特性,然后将零序电流和电压导数的相关系数作为判据,充分地利用了馈线暂态零序电流中的衰减直流分量、工频分量和高频分量,提出一种高、低频段下的相关分析故障选线方法,最后从故障合闸角、过渡电阻两方面仿真验证了所提方法的有效性。     

不同电压等级部分耦合输电线路故障测距

针对两条输电线路电压等级不同、参数不对称的情况,首先利用采样值计算得到故障前后线路两端的电压、电流突变量,利用单回线的传统对称分量法解耦成序电压、序电流,从母线两端分别推算出耦合部分线路的两端电压、电流,然后利用新的六序分量法,将得到的电压、电流解耦成新的六序分量,最后采用输电线路双端测距方法,即利用从两端计算出故障点处电压相等的性质,获得故障测距公式,从而进行故障测距。仿真结果表明,该算法与故障点过渡电阻、故障类型以及系统的运行方式无关,可解决不同电压等级部分耦合输电线路的故障测距问题。     

基于多端故障信息的配电架空线故障定位方法

针对多分支结构的配电架空线路故障定位困难的问题,依照分层开展、逐步锁定故障位置的定位策略,提出一套基于多端故障信息的配电线路故障定位新方法。首先分析故障初始行波到达线路不同末端的时差关系,归纳出其与故障位置间的内在联系,提出基于位置观测矩阵的架空线故障区域判定方法;然后从T型架空线结构入手,研究故障初测速度与实际波速度间大小关系所指示的故障区段特征,并提出基于波速度比较的架空线故障选段方法;最后进行双端行波测距,确定具体故障位置。PSCAD仿真结果证明,该套定位方法仅通过对多端初始行波时差的处理分析,即可获取较为准确的故障位置信息,方便有效。为配电架空线路故障定位提供了一种新方法。     

220kV输电线路不明原因高阻接地故障仿真分析与应用

当输电线路发生单相高阻接地故障时,由于故障特征量不明显,故障测距误差大,输电线路故障分析与查找较困难。针对220kV输电线路发生的2次不明原因高阻接地故障跳闸,应用电力系统全数字实时仿真装置进行电磁暂态—机电暂态混合仿真分析,一方面验证了保护动作行为的正确性,另一方面通过对比不同故障位置的仿真波形,确定了故障大致位置,结合现场巡视,最终确定了故障原因,并提出了相应的防范措施,有效杜绝了类似故障的重复发生。     

参数不对称同杆四回线单回线故障选线新方法

针对参数不对称同杆四回线单回线故障选线的问题,通过分析参数不对称同杆四回线上的反序分量,结合单回线上各种接地故障时的边界条件,提出基于序分量之间的相位关系进行故障的初步选线,在此基础上,利用各回线上发生故障时的正负序电流量之间幅值关系实现故障选线;考虑单回线上发生不对称故障时,故障线路与非故障线路负序电流比的相角及幅值特点,提出一种基于负序电流的故障选线算法。并通过PSCAD/EMTDC仿真试验,验证了这两种方法的正确性及有效性。