一种小电流接地系统故障定位新方法

针对小电流接地系统故障定位难的问题,提出了一种利用暂态零模功率的馈线自动化系统故障定位新方法。该方法利用故障位置同侧两点的暂态零模功率波形相似,相关系数接近于1;而故障位置两侧两点的暂态零模功率初始极性相反、波形差异大、相关系数接近于0这一特征。通过求取的相关系数值与阀值进行比较,若大于阀值,判为健全区段;若小于阀值,则为故障区段。得出了不同电压初相角与不同过渡电阻时的相关系数值。通过求取相关系数的最大值,避免了FTU数据采集不同步引起的计算误差。ATP仿真验证了该定位方法的有效性。     

基于暂态零模电流近似熵的小电流接地故障定位新方法

提出一种通过计算暂态零模电流近似熵确定小电流接地故障区段的新方法.该方法以故障点两侧暂态零模电流波形差异较大为基础,分别求取沿线各检测点暂态零模电流的近似熵.健全区段两端暂态零模电流近似熵基本相同,其近似熵之比接近1;故障区段两端暂态零模电流近似熵差异大,其近似熵之比(数值小的与数值大的之比)最小,利用此特征可以确定故障区段.该方法数据传输量小,各检测点不需要精确时间同步.最后通过仿真和现场试验验证了该方法的正确性.     

检测暂态零模电流相关性的小电流接地故障定位方法

提出了一种利用暂态零模电流的馈线自动化系统小电流接地故障定位新原理:故障点前非故障区段两侧馈线终端装置(FTU)检测到的暂态零模电流波形相似,相关系数接近1;故障区段两侧FTU检测到的暂态零模电流初始极性相反,波形差异很大,相关系数接近0。通过求取相关系数最大值,避免FTU数据采集不同步引起的计算误差。数字仿真与静态模拟实验证明了所提出的故障定位方法是正确、可行的。     

基于暂态相电流的小电流接地故障定位研究

提出一种利用三相电流中的故障电流暂态分量实现小电流接地故障定位的新方法。故障点上游线路,故障相的故障电流暂态分量约等于3倍的上游暂态零模电流,方向为由故障点流向母线;而健全相的故障电流暂态分量约等于故障点下游暂态零模电流,且由母线流向故障点。故障点下游线路,故障相和健全相的故障电流暂态分量均约等于下游暂态零模电流,方向为由故障点流向负荷。在此基础上,定义和求取方向参数,根据故障点两侧方向参数的不同实现故障定位。该方法只需本检测点的三相电流信号,不需电压信号,也不需相邻检测点时钟精确同步。     

基于暂态零模功率的小电流接地故障定位方法研究

针对小电流接地系统(NUGS)发生单相接地时,故障区段两侧的暂态零模功率初始极性相反、波形差异大,非故障区段两侧的暂态零模功率初始极性相同、波形差异小这一特征,对现有基于暂态零模功率相似性的定位方法进行了实用化改进,提出了相关系数阈值的自适应确定方法。大量的ATP-EMTP仿真表明,该故障定位方法准确可靠,具有不受电压初相角、接地电阻和中性点接地方式的影响等优点。     

基于零序电流幅值分布相似性的小电流接地故障定位方法

小电流接地系统发生单相接地故障后,故障点前后的暂态零序电流波形存在明显差异,一段时间内幅值分布差别大;而故障点上、下游同侧的暂态零序电流波形相似度高,幅值分布差别小。根据各检测点暂态零序电流在故障发生后一段时间内幅值分布的相似性关系确定故障区段,定义幅值分布差异系数,以表征不同检测点之间暂态零序电流幅值分布的相似性。分别计算各区段两侧检测点的幅值分布差异系数,选择幅值分布差异系数最大值对应的区段为故障区段。该方法只用到线路上暂态零序电流信号,故障信号获取方便;只需上传检测点幅值分布序列,数据传输量小。     

基于暂态零序分量的小电流接地故障定位方法

提出一种利用暂态零序电流信号的小电流接地故障定位新方法。通过分析中性点非有效接地系统发生单相接地故障时的暂态特征,发现故障线路故障点同侧(上游或下游)两相邻检测点暂态零序电流信号波形基本相同、幅值相差不大,故障点两侧暂态零序电流相差较大。定义故障参量为暂态持续时间内瞬时零序电流的绝对值和,根据故障区段两端故障参量的变化量最大特征确定故障区段,最后,利用仿真验证了方法的正确性。     

基于相关分析的暂态零模电流与功率故障定位方法比较

在分析小电流接地系统单相接地故障暂态零模电流与功率特性的基础上,利用故障点同侧2点暂态信息量相似度高、相关系数接近于1,而故障点两侧2点相似度低、相关系数小这一特点,对电流法和功率法在不同电压初相角与接地电阻时的相关系数进行了对比,分析得出,在阀值的选择上,电流法较功率法灵活且裕度大,抗干扰能力强;而功率法在线路末端高阻接地时,信号获取较为容易。另外,提出相关系数比例因子的概念,用于对2种方法的相关系数值进行综合性能评价,得出了各自方法的最佳工作性能区间。     

基于暂态零模电流的配电网故障定位新算法研究

分析了配电网暂态零模电流的分布情况,引入了相关性理论,根据故障线路的暂态零模电流有效值最大且与非故障线路的内积小于0,故障点两侧的暂态零模电流极性相反,波形差异大,相关系数小于阀值且接近0的特征,提出了基于暂态零模电流的配电网故障选线、定位方法,给出了故障定位步骤.MATLAB仿真结果表明,所提出的基于暂态零模电流的配电网故障选线、定位方法正确,具有不受电压初相角、接地电阻、中性点接地方式制约等优点.     

基于S变换特征频率序列的小电流接地系统故障区段定位方法

提出了一种基于特征频率序列经多重组合方式判定的小电流接地系统单相接地故障区段定位方法。该方法对一条馈线上各检测点的暂态零模电流纯故障分量经S变换,以暂态能量最大时对应的频率点为基准,选取出特征频率序列。将一整条馈线作为系统,求取出任意相邻两检测点的暂态零模电流能量相对熵值。采用多重组合方式对求取的的熵值进行比较,待所有组合方式比较完毕后,将出现次数最多的“可能故障区段”判定为故障区段。采用相对熵值衡量波形的差异性,特征效果明显;运用多重组合方式进行判定,可提高定位结果的可信度。     

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。     

基于暂态功率方向的柔性直流配电网线路单极接地保护方法

单极接地故障是柔性直流配电网最为常见的故障。采用小电流接地方式的MMC型柔性直流配电网发生单极接地故障时,短路电流小(主要是分布电容电流),故障识别困难,柔性直流配电网接地故障检测亟待解决。利用相模变换建立了基于MMC的多端环状柔性直流配电网单极接地故障的零模网络电路,分析了零模网络换流器和直流线路的阻抗特性。在所关注的特征频段内将零模网络简化等效,分析得到故障线路两端的零模电压导数与零模电流的极性均相反,非故障线路两端至少有一端的零模电压导数与零模电流极性相同。利用该故障线路与非故障线路差异特征,设计了一种利用暂态功率的方向纵联保护方法。其中故障线路两端暂态功率方向均为负,非故障线路两端功率方向至少有一端为正。最后在PSCAD/EMTDC平台搭建仿真验证。结果表明,所提保护方法能可靠识别区内区外故障,不依赖线路边界元件,无需数据同步,具有较好的耐受过渡电阻能力。     

基于线电压和零模电流的小电流接地故障暂态定位方法

为解决配电网小电流接地故障时故障点定位困难的问题,提出一种基于线电压和零模电流暂态分量的故障定位新方法。该方法借助馈线自动化(feeder automation,FA)系统实现,不需要额外增加设备。馈线终端检测线电压和零模电流信号,利用暂态线电压的希尔伯特变换与暂态零模电流的乘积计算故障方向参数,FA主站根据故障点前后方向参数极性相反的特征确定故障点所在的线路区段。介绍基于线电压的小电流接地故障检测和接地故障相确定的算法。数字仿真与试验结果表明该方法是正确可行的。     

基于近似熵的小电流接地系统故障区段定位方法

提出了一种基于暂态零模功率近似熵的故障区段定位方法。该方法在计算出各检测点暂态零模功率近似熵值的基础上,通过求取近似熵比例因子数值与控制主站中事先设置的阈值进行比较,若该因子值大于阈值,则判定为健全区段;若小于阈值,则判定为故障区段。大量的ATP仿真实验表明,无论是中性点不接地系统还是经消弧线圈接地系统,对于任意初相角和过渡电阻值时,该方法均能有效判定出故障位置,并且在5 000 Ω高阻接地故障时,仍然有良好的表现。通过比例因子之比曲线衡量阈值设定时裕度的大小,最终确定该故障定位方法在各初相角条件下的最佳性能工作区间。     

基于特征暂态零模电流偏态系数的有源配电网单相故障定位方法

含分布式电源的配电网是新型电力系统的重要组成部分,但分布式电源接入导致配电网的故障形态变得复杂,特别是使得中性点经消弧线圈接地的配电网单相故障特征进一步被弱化,配电网单相故障定位变得愈加困难。现有方法存在灵敏度不足或特征量提取与处理困难的问题,通过解析有源配电网单相故障暂态过程中零模电流的分布特点,发现故障点上游和非故障区段的暂态零模电流始终呈振荡衰减且极性相反的特征。进而引入偏态系数刻画暂态零模电流的振荡衰减特征,构造了基于特征暂态零模电流偏态系数的单相故障定位判据,并提出了有源配电网单相故障区段的灵敏定位方法。理论分析和仿真结果表明,该方法在显著降低故障特征量提取及处理难度的基础上,仍能可靠实现有源配电网单相故障区段定位,具有整定计算简单和抗通信干扰能力强等优点,为新一代配电网单相故障快速定位提供理论依据。     

基于波形相似度因子的双馈风电场送出线路单相接地保护

提出了一种基于波形相似度因子的双馈风电场送出线路单相接地保护方法。推导出电网故障下的风力发电机端口短路电流表达式,分析风电送出线路故障后故障电流的暂态特性。在此基础上,建立了风电送出系统的0模瞬时值模型。然后,利用区内外故障时模型差异特征构造0模电压波形相似度因子,进行故障定位。最后,通过仿真验证了该方法在各种单相接地故障情况下,均能正确识别区内外故障,不受过渡电阻和频率偏移影响。     

基于S变换特征频率序列的小电流接地系统故障区段定位方法

提出了一种基于特征频率序列经多重组合方式判定的小电流接地系统单相接地故障区段定位方法。该方法对一条馈线上各检测点的暂态零模电流纯故障分量经S变换,以暂态能量最大时对应的频率点为基准,选取出特征频率序列。将一整条馈线作为系统,求取出任意相邻两检测点的暂态零模电流能量相对熵值。采用多重组合方式对求取的的熵值进行比较,待所有组合方式比较完毕后,将出现次数最多的"可能故障区段"判定为故障区段。采用相对熵值衡量波形的差异性,特征效果明显;运用多重组合方式进行判定,可提高定位结果的可信度。     

基于暂态零序电流的含光伏电源配电网单相故障定位方法

针对分布式光伏电源接入配电网使得传统配电网继电保护存在可靠性、灵敏性降低的问题,提出了一种考虑母线多分支情况下应用偏度系数来衡量暂态零序电流极性的分布式故障定位方法。分析了分布式电源接入的配电网发生单相接地故障时零序电流的分布特征,发现故障时刻故障区段两端暂态零序电流极性相同,非故障区段两端暂态零序电流极性相反,引入偏度系数来衡量暂态零序电流的极性,实现分布式故障定位。仿真结果表明,该方法能够适用于含分布式光伏电源配电网的故障定位,且在不同的故障条件下具有较强的适用性。     

配电网络故障区段定位新方法

针对小电流接地系统故障定位问题,提出了一种利用暂态纯故障分量的配电网故障区段定位方法。该方法在计算故障后各检测点的暂态零模功率纯故障分量近似熵值的基础上,求取出各区段的比例因子值,进而通过与主站中的阈值比较大小来判定故障位置。大量的ATP仿真表明,无论是母线故障还是分支线路区段故障,该方法均能准确判定出故障位置。另外,基于近似熵算法的故障判定方法,不需要各检测点精确时间同步,适合于实际的故障定位系统。     

小波模糊神经网络应用于配电网输电线的故障测距

在小电流接地系统单相接地故障特征分析的基础上，提出了一种基于故障后稳态及暂态电气量的小波模糊神经网络的故障测距方法。单相接地故障时的暂态分量故障特征非常明显，且故障暂态高频分量受故障前负荷的影响较少，故可以采用故障暂态分量描述故障模式特征并进行故障定位，鉴于已有的小波神经网络模型不适合于故障测距，作者从广义的小波神经网络概念出发，结合模糊控制理论，提出了适合于电力系统故障暂态和稳态信号分析的小波模糊神经网络方法，并将该方法应用于小电流接地系统直配输电线路的故障测距。理论分析及大量的EMTP仿真结果表明：本文所提出的小波模糊神经网络理论，模型及算法具有较好的故障测距性能，并可应用于电力系统的故障分析。