配电网故障自动定位技术研究综述

根据已有的研究成果,对配电网故障自动定位技术研究涉及的主要内容,即故障选线、区段定位、故障测距进行了综述。故障选线是为了识别判断母线多条出线中的故障线路,其主要包括：基于外加注入信号的故障选线,基于故障稳态量、暂态量和综合式故障选线等。区段定位旨在迅速隔离故障并恢复非故障区域供电,主要研究包括：基于现场设备采集的故障实时信息、基于故障投诉电话等定位方法以及故障特征微弱时的故障识别判断。故障测距的目的是直接定位出故障位置,其主要包括：注入法故障测距、基于稳态量故障测距和基于暂态量故障测距。结合配电网故障自动定位技术及最新研究成果,对其发展方向进行了展望。     

低压双极环形直流微网的新型故障定位法

当直流微网线路发生故障时,为快速切除故障并恢复供电,减少停电时间,需要快速准确的故障定位。本文以低压双极环形直流微网为研究对象,针对单极接地故障和极间短路故障,提出了一种差分法与伪逆法相结合的新型故障定位方法,可在线确定出不同故障条件下的故障位置,且定位准确性高。根据暂态期间故障回路的KVL矩阵方程,利用差分法和伪逆法,计算故障线路的等效电感,进而计算出故障距离,从而实现故障定位。通过PSCAD/EMTDC仿真验证了该方法的有效性,对两种故障类型及不同故障距离和故障电阻,故障距离估计误差均小于1.43%,故障电阻相对误差小于0.04%。该方法可针对两种不同的故障类型,不受故障距离和故障电阻的影响,能准确地确定出故障点位置并计算出故障电阻,具有较好的实用性。     

基于最大概率的故障指示器故障判定方法

为解决配电网故障指示器信号错报及漏报情况下的故障判定问题,分析了故障指示器的特点,提出了配电网最小故障判定区域的概念。基于配电网最小故障判定区域建立了故障指示器故障判定数学模型。分析了故障指示器信号特点,以“三选二”原则提出了一种基于概率的故障指示器组合信号处理方法。结合最小故障判定区域模型和故障指示器组合信号,以故障指示器之间的相互依赖关系为依托,提出了一种基于最大概率的故障指示器故障判定方法。该方法以各区域假设故障后的模拟故障信号与实际情况下的故障信号之间的相似度表征故障发生的最大可能区域,并给出了详细公式。该方法在故障信号漏报和错报较少情况下具有很好的容错性,能够较为准确地确定故障区域。并且给出各个区域的可能概率,提供了故障备选方案,方便调度与运检人员干预排查故障,具有较好的现场应用价值。     

基于故障分量能量系数和PNN的故障选相研究

故障选相是高压输电线路继电保护正确运行的重要环节,也是精确测距的重要前提。传统的故障选相方法仅适用于简单故障,灵敏度较低,容易受系统运行方式、故障接地电阻等的影响。笔者在输电线路各相电流故障分量分析的基础上,借鉴信号能量的概念,给出了故障分量能量的定义,提出一种利用故障分量能量系数实现故障选相的新方法。该方法直接利用故障电流,提取故障分量并计算故障分量前2个周期的信号能量,得到故障状态下各相电流故障分量能量占电流故障分量总能量的比例系数,构造故障相识别特征向量,建立故障选相概率神经网络进行选相。仿真结果表明该方法不受故障初始角、故障位置和过渡电阻等因素的影响,能准确实现故障选相。仿真分析验证了其有效性。     

电气设备电源的故障查找方法

1电源故障的一般特点1．1电源故障是电气系统中的整体性故障电源是电路和设备工作之源。“源”出了故障,将使整个电路和设备都不能正常工作。因此,电源故障属于整体性故障。也正是因为电源故障是整体性故障,所以在查找电气故障时,如果电路和设备完好,但是整个装置及相关装置却不能正常工作,就应当玄查找电源故障。在排除电源故障的前提下,冉查找其他方面的故障。     

双重故障模式下基于证据理论和功能组分解的N-k事故辨识方法

根据连锁故障不同阶段的特点,连锁故障可以分解为源发性故障阶段和相继故障阶段。文章分析了不同类型的保护装置隐性故障在源发性故障阶段的故障后果,指出保护拒动、断路器失灵等隐性故障在连锁故障研究中的重要性。特别针对断路器失灵故障,提出一种由源发性故障和断路器失灵故障组成的双重故障模式。并基于证据理论和功能组分解思想,给出了该故障模式下的N-k事故辨识方法。算例分析表明,双重故障模式下的N-k事故辨识与源发性故障、故障断路器以及相关母线的接线方式有关,而变电站发电厂主接线对N-1事故扩大为N-k事故有直接的影响。     

基于格拉姆角场与ResNet的输电线路故障辨识方法

针对如何利用实际故障录波数据,提取和放大故障特征差异,开展故障类型与故障原因辨识的问题,提出了基于格拉姆角场与迁移学习-ResNet的输电线路故障辨识方法。首先,统计分析了输电线路故障类型和故障原因的分布特征,用于指导构建适用于类不平衡问题的故障分类器。然后,利用格拉姆角场变换将采集得到的故障电压、电流时序信号转化为格拉姆角场图像,放大故障特征差异,作为故障分类器的输入。进一步,将生成的图像集输入搭建好的故障分类器进行网络训练和测试,输出输电线路故障类型和故障原因。最后,完全采用真实故障录波数据开展了算例分析。结果表明：所提方法对故障类型的辨识准确率达到了97.51%,对故障原因的辨识准确率达到了94.23%。并且将训练的故障辨识网络迁移至其他地区时,仍然具有较好的故障辨识效果和泛化性能。所提方法为基于暂态波形数据驱动的故障辨识提供了新方法,可以用于实际电网的输电线路故障辨识。     

基于故障传输线分布参数节点导纳方程的故障测距法

根据频域故障电力传输线故障节点导纳方程推导一种基于分布参数的双端故障测距判据。该判据可以对不对称的故障进行故障定位 ,这些故障包括单相接地故障、两相接地故障和两相短路故障。该判据不要求传输线分布参数对称 ,应用不受对端系统阻抗的影响 ,不受传输线故障时的过渡电阻变化的影响。     

发电机定子绕组单相接地故障的定位方法

对发电机定子单相接地故障进行故障定位,能够扩展目前定子单相接地保护的功能,有利于尽早发现和排除接地故障。提出了一种针对中性点经配电变压器高阻接地的发电机定子单相接地故障定位方法。由基波零序电压启动故障定位功能,根据发生单相接地故障后故障相机端对地电压最低的特点,判断出故障相别。进一步利用故障位置与发电机零序电压、故障相相电压、对地电容以及接地故障过渡电阻之间的关系,计算出具体的故障位置,其中,接地故障过渡电阻值由外加20Hz电源定子单相接地保护计算得到。此故障定位方法简单易行,无需另外增加设备。动模试验结果验证了此故障定位方法的正确性和有效性。     

大电网下基于故障域的PMU配置和故障定位新方法

提出一种基于故障域的PMU配置和故障定位新方法。根据故障时PMU可观性的配置要求,在假想故障下划分全网的故障配置域,进行了基于故障配置域的PMU整数线性规划配置。系统发生故障时,根据各故障域内附加差动电流的响应,确定实时故障域,在实时故障域内采用虚拟电流法对故障进行了精确测距。算例分析表明,所提方法以少数的PMU配置实现故障网络的拓扑可观,为构建可靠经济的强壮电网监测系统提供了参考;故障域的实时响应使得快速锁定故障区域,防备连锁跳闸误动作成为可能;并且文中的故障测距技术对各种故障类型、故障位置以及线路结构均有良好的定位效果。     

电力系统连锁故障研究综述

大停电事故的发生、发展过程通常表现为连锁故障,如何应对灾难性连锁故障、提高电力系统可靠性是目前电力系统运行与发展的主要任务之一。分析多重故障、相继故障和连锁故障的特点关系,对连锁故障进行定义。分析连锁故障的主导模式及其特点,包括过载主导型、配合主导型和结构主导型,并将大停电事故按照连锁故障机理进行分类。总结归纳连锁故障模型和控制的研究现状,提出电力系统在连锁故障仿真、连锁故障预测和连锁故障控制方面需要进一步突破的关键技术问题。     

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。     

一种适用于MMC-HVDC直流输电线路的保护新原理

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)作为一种新型多电平拓扑结构的电压源换流器,具有扩展性强、输出电压质量高、谐波含量少等优点,已经展现出极其重要的工程应用前景。首先介绍了模块化多电平高压直流输电(Modular Multilevel Converter based High Voltage Direct Current,MMC-HVDC)的拓扑结构及运行原理,然后通过故障附加状态网络分别对区内和区外故障进行了分析,并利用二阶微分法提取了故障时电压、电流的故障分量,得出了保护策略。根据故障网络分析可知,当直流线路发生区内故障时,电流故障分量极性相同;当直流线路发生区外故障时,电流故障分量极性相反。因此,可以根据电流故障分量的极性是否相同来识别区内、外故障,利用二阶微分法来提取故障时电流的故障分量,用以识别区内、外故障。另外,根据故障网络分析还发现,当直流线路发生区内故障时,单极故障时电压故障分量极性相同,双极故障时电压故障分量极性相反。因此,可以根据电压故障分量的极性是否相同来识别故障极。利用二阶微分法来提取故障时电压的故障分量,根据电压故障分量的极性,识别故障所在的极。最后利用PSCAD电磁暂态仿真软件建立了MMC-HVDC的仿真模型。仿真结果验证了故障分析以及保护方法的正确性。     

基于TWACS的配电网故障定位算法研究

在电力系统运行过程中,各种类型的故障都有可能发生,需要在配电网故障要求不断电的情况下检测出故障位置。利用TWACS通信技术检测故障,根据故障发生时变电所记录的信息,利用单位正序差流有效值法和基于参数检测的双端故障测距算法两者相结合来确认故障位置。故障发生后,利用TWACS技术来识别故障及传递故障信息,首先对区段定位,然后在故障区段准确地查找故障位置,从而迅速排除故障。最后,通过Matlab仿真采集数据并用算例验证该方法的可行性。     

考虑弧长动态变化的配电网电弧接地故障建模及辨识

目前针对配电网电弧故障的研究大多忽略电弧弧长变化因素的影响,电弧故障模型与实际配电网电弧故障相差较大,电弧接地故障辨识不准确。为此,搭建了考虑弧长动态变化的电弧接地故障模型。在此基础上,分析了电弧接地故障稳态零序电流的时域波形差异,提出了一种基于稳态零序电流加权欧式距离的电弧接地故障辨识方法,实现对电弧故障的有效辨识。利用PSCAD搭建10 kV配电网模型,大量电弧接地故障仿真实验结果表明,所提电弧故障模型准确有效,可以准确描述电弧电流、电压和故障特性。所提辨识方法能够准确辨识故障类型,且所提方法不受故障初相角、故障位置的影响,为配电网故障精准可靠感知提供依据。     

基于电流双反相量的同杆四回线故障选相方法

为了解决同杆四回线故障情况复杂,跨线故障时无法应用单回线故障选相方法的难题,提出了一种基于故障电流双反相量的同杆四回线故障选相方法。同杆四回线发生一回线内或两回线间跨线故障时,对四回线各相电流进行变换,可得故障相电流的双同及双反相量。通过对故障电流边界条件的分析可知,不同类型故障时故障电流的3个双反相量分别具有不同的幅值和相位特点。以此为基础,提出了在一回线内故障和两回线间跨线故障时能够准确识别故障回线和故障相的同杆四回线故障选相方法。仿真表明本方法在不同的负载电流、过渡电阻、故障位置及故障类型下均能进行有效的故障选相。     

电力电缆试验技术（4） 电力电缆故障探测方法

1故障分类 按电缆故障性质分类,电缆故障分为开路故障和接地故障2类。（1）开路故障：电缆缆芯的连续性受到破坏,形成断线和不完全断线。电缆相间或相对地的绝缘电阻值达到所要求的规定值,但工作电压不能传输到终端,或虽然终端有电压,但带负载能力较差,这类故障称为开路故障。（2）接地故障：电缆缆芯之间或缆芯对外皮间的绝缘破坏,形成短路接地或闪络击穿。短路接地故障分为低阻故障和高阻故障。     

定子电流二次方法的异步电机转子复合故障诊断

为了突出故障早期的故障特征信息,避免复杂算法,实现故障早期状态在线监测,提出定子电流二次方法(流方)的笼型异步电机转子复合故障检测。定子电流经过二次方后转移和放大了定子电流中的故障信号,由于转子断条和气隙偏心的故障特征频率在频谱分布上的差距,转子复合故障得到分离和辨识。同时比较了单相流方和三相总流方对复合故障的诊断效果。复合故障时,流方的故障频率不是单一故障频率的直接累加,还包括两故障频率所引起的交叉干扰项。实验表明,随着断条数的增加,复合故障中表征断条的故障特征分量的幅值增加,有利于故障程度的量化和诊断系统的建立。     

基于故障相电压极化量的 谐振接地系统高阻故障方向检测方法

针对谐振接地系统高阻接地故障的发生概率大、零序电压检测难度高的问题,提出了基于故障相电压极化量的谐振接地系统高阻故障方向检测方法。利用谐振接地系统高阻故障等值电路,分析了故障暂态时间内故障相电压分别与故障上、下游线路零序电流的极性关系,发现故障相电压与故障上游线路零序电流波形相似程度较高,与下游线路零序电流波形相似程度较低。据此,可以将故障相电压作为极化量,通过分析故障暂态时间内线路检测点所测零序电流与故障相电压的相似程度来进行故障方向检测。相较于以往的故障检测方法,所述方法提高了谐振接地系统高阻接地故障检测的可靠性。数字仿真与现场人工试验验证了该方法的可行性。     

一种基于改进阻抗法的直流微网故障定位方法

直流配电网故障定位是排查故障、保障线路安全和保证供电质量的关键。文中研究了现今直流微网中的故障定位技术,在基于电压源换流器的直流微网中分析了单极故障和极间短路故障时的故障响应特性,提出了一种利用换流器出口侧电容放电过程,提取其中的故障电压电流信息计算线路电感值从而确定出故障位置的新方法。根据电压关系将故障过程分段,利用暂态电流的变化率进行故障选线,再根据故障电路的二阶响应过程,确定出故障位置。在PSCAD/EMTDC中进行了仿真验证,结果表明,定位算法能够准确识别出故障类型以及故障线路并精确定位出故障位置。极间短路故障的定位误差在0.5%以内,单极接地故障的定位误差在3%以内。