小电流接地故障选线技术综述

文章介绍了小电流接地方式的发展简况,在分析小电流接地故障稳态与暂态信号变化特征的基础上对各种接地选线技术进行了评述.文章还介绍了一种最近开发出的利用暂态信号的接地选线技术的应用情况,这种新技术灵敏度高、可靠性好,特别适用于谐振接地电网.     

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。     

带跳闸功能的暂态小电流装置工程应用研究

小电流系统中性点采用非直接接地方式,单相接地故障时仅流过线路的电容电流,稳态时数值很小,但暂态过程中的暂态信号数值很大,基于暂态信号的小电流接地选线装置,因为暂态信号特征明显所以选线准确率很高。在高准确率的选线装置基础上,开发跳闸逻辑,并投入实际应用,其效果得到充分验证。自带跳闸功能的暂态小电流选线装置可及时准确选出故障线路并直接发跳闸指令切除故障线路,使故障隐患及时排除,极大提高了供电可靠性和系统安全性,降低触电伤害概率。     

暂态行波在小电流接地故障选线中的应用

为了解决小电流接地系统的故障选线问题,本文分析了常规的各种小电流接地故障选线方法存在的问题。然后,分析了小电流接地故障产生的初始电流行波以及由多次行波折反射形成的暂态电流信号的故障特征,并介绍了分别利用故障初始行波和暂态信号的选线原理。最后,分析了暂态行波选线方法的技术特点和应用前景。     

小电流接地系统单相接地故障选线的研究

为提高单相接地故障选线的准确性,从国内外小电流接地系统单相接地选线原理和装置的实际应用情况出发,深入分析得出单相接地故障的复杂性和单选线原理的单一性、保护裕度低是影响现有单相接地故障选线准确性、可靠性的原因,因此利用电弧接地故障时各线路零序暂态电流的特征提出了暂态电流互积求和选线法,针对稳态接地故障的特征提出了导纳互差求和选线法,并利用这两种分别基于稳态和暂态接地故障的选线方法构成能够针对不同类型接地故障的综合选线方法,从而克服了接地选线原理的单一性。采用该综合选线方法,设计开发出了相关微机选线装置。大量的6kV电网模拟试验和实际电网运行情况表明,该综合选线方法能有效的提高选线的准确性和可靠性。     

小电流接地故障暂态监测新技术

介绍了小电流接地故障暂态信号频域特征，基于暂态零序电流特征频段(SFB)分量幅值、极性和无功功率流向关系的故障线路选择算法，以及在此基础上研制的XJ-100小电流接地故障选线及监测系统。该系统结构合理、功能完善，检测灵敏度、可靠性高，不受消弧线圈、不稳定电弧影响，可适用于配网自动化系统和变电站综合自动化系统，并可利用瞬时接地故障信息对线路绝缘监测提出预警。     

暂态行波在小电流接地故障选线中的应用

为了解决小电流接地系统的故障选线问题,分析了常规的各种小电流接地故障选线方法,讨论了小电流接地系统故障产生的初始电流行波以及由多次行波折射、反射形成的暂态电流信号的故障特征,以及分别利用故障初始行波和暂态信号的选线原理。最后,分析了暂态行波选线方法的技术特点和应用前景。     

基于波形相似度的配网小电流接地故障选线技术研究

针对配网小电流接地故障选线准确性差的问题,该文在波形相似度理论基础上,研究了配网小电流接地故障选线技术。分析配网小电流接地故障高频分量、电流工作频率的变化量和非线性电阻产生的高频分量,给出了故障线路和非故障线路的暂态直流分量方向,在此基础上,利用暂态零序列电流波形伸缩变换选线原理判断小电流接地故障线路。通过模糊K均值聚类选线方法进行接地故障电路选线,设计矩阵隶属线路的隶属度,根据计算结果给出选线结果及流程。选择一个具有6条线路的接地系统进行实验,结果表明,当小电流接地电弧线圈的单相接地故障表现为间断性电流分量故障时,利用所研究的技术进行配网小电流接地故障选线的准确性高、可靠性好。     

配电网单相接地故障选线典型方法实验研究

为验证小电流接地配电系统中各种单相接地故障选线方法的性能,利用暂态行波保护测试仪、宽频功率放大器和自行开发的小电流接地选线装置搭建了测试平台,模拟了不同故障条件和线路结构下的故障,对几种典型的选线方法进行了测试实验,并给出了不同选线方法的有效域。结果表明,所搭建的测试平台能够有效进行选线方法实验;行波选线法优势明显,但在分支线路故障或较小故障初相角条件下可靠性降低;暂态信号选线法在较大过渡电阻或较小故障初相角条件下可靠性降低。行波选线法和暂态信号选线法结合可提高选线可靠性。     

应用故障暂态特性实现配电网故障选线的新方法

通过研究谐振接地电网中零序信号的暂态特性,建立了零序电流信号频谱能量分布与故障发生时刻、接地点过渡电阻之间的关系.在利用小波包对暂态零序信号进行分解的基础上,给出了能量比因子和暂态因子的定义,提出了基于以上两个因子取值的自适应故障选线方法.该方法充分利用了暂态零序信号中的低频、工频和高频信息,自适应地选择在故障特征最明显的频带中进行选线,对母线和高阻接地故障均有良好的灵敏性和可靠性.理论分析与仿真结果证明所述方法正确、可行,可实现无死区的故障选线.     

基于相电流有效能量循迹法的配电网单相故障定位

配电网单相故障定位问题一直是研究热点与难点之一。文中针对放射状配电网,首先理论分析了单相故障情形下故障相电流高频暂态分量呈现出的一般性分布特点,找出了该分量在配电网中的主要流通路径;进而借助小波变换定义并提取了各馈线首端测量相电流的暂态有效能量,并设计了基于有效能量循迹法的单相接地故障定位判据;最后基于PSCAD/EMTDC平台搭建了某地区实际配电网模型,仿真测试并验证了定位判据在不同故障严重程度、过渡电阻、中性点接地方式及配电网参数等工况下的适应性。     

基于故障相接地的配电网单相接地故障自动处理

针对中性点非有效接地配电网单相接地故障处理难题,提出一种基于故障相接地的配电网单相接地故障自动处理方案。自动化系统由变电站内的故障相接地熄弧选线装置和配置于馈线开关的故障相接地启动保护装置构成。通过采用故障相接地手段实现单相接地故障的可靠熄弧,利用故障相接地断开前后的零序电压和零序电流变化特征实现永久性单相接地故障选线、选段、隔离和健全区域供电恢复。通过对故障相接地断开前后系统零序电压和零序电流的变化规律分析,构造了基于故障相接地断开前后基波零序电流比值的单相接地选线和选段判据。讨论了单相接地故障处理启动判据、故障相接地断开时刻感知、故障相接地断开前中性点中电阻投入必要性等关键技术问题。结合实例对所提出的单相接地故障处理过程进行了说明,并开展了实验验证,结果表明了所提出方法的可行性和有效性。     

基于波形相关性的直流配电网主动式接地故障选线

采用小电流接地方式的直流配电网发生单极接地故障时故障特征较弱,为准确可靠选出故障线路,文中提出基于注入信号波形相关性的接地故障选线方法。所提方法首先将预先设计的附加控制策略施加于直流配电网的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)上,实现探测信号注入。然后结合零模网络,得出故障特征为：各条健全馈线首端计算的特定频率零模电流流向相同、而其与故障馈线首端计算的零模电流流向相反。最后,基于该故障特征设计选线判据,引入皮尔森相关性系数比较各条馈线的归一化零模电流和总归一化零模电流的相关性,根据健全馈线相关性系数接近于1、故障馈线相关性系数接近于-1的特征完成故障选线。仿真结果表明,所提方法在高阻接地故障下能可靠识别发生在母线或各条馈线任意位置的单极接地故障。     

智能接地配电系统关键参数设计

为了更好地应用智能接地配电系统解决中性点非有效接地配电系统单相接地故障处理,在对其基本原理简要论述的基础上,深入分析了接地开关合闸和分闸瞬间暂态过程及其抑制措施、单相接地选相错误的容错和纠错措施,在此基础上得出了接地中间电阻的设计参数。对智能接地配电系统中,中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统在永久性单相接地时的选线和定位方法进行了研究,并探讨了参数设计问题。针对断线不接地等超高阻接地选线问题,提出一种根据脉冲接地变压器投入之后和之前零序电流比值进行选线的方法。仿真分析和实验结果与理论分析一致,表明了所述方法的可行性和有效性。     

谐振接地系统两点同相接地故障暂态特征及选线

针对配电网两点同相接地故障选线准确率低的问题,依据零序电流和零序电压的暂态特性,提出一种适用于谐振接地系统两点同相接地故障的选线新方法。首先,建立并简化两点接地故障等效零序网络,推导各线路零序电流暂态量和母线零序电压暂态量的关系式,分析得到两点同相故障的暂态特征。其次,通过函数拟合得到各线路的零序对地分布电容和故障过渡电阻,利用故障线路过渡电阻远小于健全线路的特征,并结合线路始端零序电流暂态量与纯容性电流暂态量的差值大小,形成选线判据。最后,分别对不同工况下的两点同相接地故障进行了仿真,结果表明所提方法可准确同时选出2条故障线路,且适用于高阻故障。     

一种实用的馈线单相接地故障区段定位与隔离方法

为解决小电流接地系统单相接地故障定位困难的问题,介绍了一种在电压时间型馈线自动化系统中基于零序电压检测的馈线单相接地故障区段定位与隔离方法,阐述了该方法的工作原理和馈线终端单元(FTU)的运行方式。以中山市某区环网型线路馈线自动化系统工程为例,论述了基于该方法的单相接地故障区段定位与隔离的过程分析,验证了该方法的可行性和实用性。     

基于电压-时间型馈线自动化的小电流接地故障定位方法

在大力开展配电自动化系统建设的背景下,提出一种基于电压-时间型馈线自动化且适用于小电流接地系统的接地故障定位方法.当接地故障发生时,通过小电流接地选线装置对接地线路做出判断,依据故障发生概率从大至小逐条触发变电站出线断路器跳闸,经过设置时间后重合,线路上的馈线自动化开关逐级得电合闸,当合于接地故障点时,在设定时间内开关...     

利用零序电流的相关性进行小电流接地系统故障选线

介绍了利用零序电流的相关性进行小电流接地系统故障选线的一种新方法,以解决当零序电流中含有较强直流分量时由于电流互感器饱和引起电流采集信号波形畸变带来的选线失效问题.小电流接地系统发生单相接地故障后,非故障线路的零序电流波形是相似的,而故障线路零序电流波形与非故障线路差别较大.利用现代信号处理方法计算出其相关系数,分析各线路零序电流的相似性,确定故障线路.根据该原理开发了选线装置,并进行了实时数字仿真(RTDS)试验,试验结果表明在各种工况下都可以正确地选出故障线路.     

基于相空间重构与平均电导特征的配电网单相接地故障辨识

配电网接地故障类型辨识可为故障巡线提供指导,缩短故障巡线时间。针对10 kV配电网线路的不同接地故障类型,提出基于相空间重构与平均电导特征的配电网线路故障辨识方法。通过试验采集配电网中典型接地故障的波形。针对不同介质接地故障零序电流中电弧特征,对零序电流进行相空间重构得到相平面轨迹图,计算信息维数以及吸引子面积特征,依据特征识别量将故障区分为可靠接地故障和不可靠接地故障。进一步通过计算各类型故障平均电导作为故障辨识判据,将故障区分为不同类型。试验结果表明所提方法能够有效辨识不同介质接地故障类型。     

基于改进EEMD与GA-BP的谐振接地故障选线方法

针对谐振接地系统发生接地故障,存在暂态信号特征辨识度低,且单一特征作为选线判据易受故障条件影响等问题,提出一种基于改进EEMD与GA-BP神经网络的故障选线方法。首先使用边界局部特征尺度延拓法加集合经验模态分解和多尺度排列熵算法的混合算法（MEEMD）分解暂态电流信号,各项分解指标说明MEEMD能准确区分高频特征分量和基频分量并有效改进端点效应和抑制模态混淆。然后提取重构的高频分量能量、方向以及裕度因子等特征并将其用来训练、测试GA-BP神经网络。结果表明所提出的选线方法有较高的准确率且不受线路类型、接地电阻影响,有较强的鲁棒性和容错性。