小电阻接地系统高阻接地故障检测技术综述

小电阻接地系统发生高阻接地故障时电流小于传统的零序电流保护动作阈值,并且时常伴随有电弧的发生,难以准确检测与切除高阻接地故障。文章基于零序等效网络分析了小电阻接地系统单相高阻接地故障时母线零序电压理论特性和各出线零序电流特征;针对高阻接地故障常伴随发生的电弧现象,从故障点燃弧的物理过程出发,详尽分析了常用的Cassie电弧模型、Mayr电弧模型、改进的Mayr电弧模型、Mayr-Cassie组合电弧模型和Emanuel电路模型等六种电弧模型的物理近似过程、数值推导过程、试验验证及适用条件;分别从时域的伏安特性分析法和零序电流畸变法、频域的故障电流信号法和故障电压信号法出发,分析了高阻接地故障检测方法中的信号处理过程、故障特征提取方法、检测方法的优点与不足;认为采用零序电流波形在过零点附近畸变引起的波形斜率曲线变化作为故障特征具有明确的数学与物理意义,采用零序电压信号经小波包分解后高频段与低频段能量比作为故障特征,基本不受故障条件、系统结构等因素的影响,具有较好的检测效果。     

小电阻接地系统高阻接地故障纵联差动保护

为提高故障处理速度与供电可靠性,国内部分小电阻接地配电网已试点采用纵联差动保护技术处理接地故障,但其零序过电流保护策略不能有效处理高阻接地.分析计及线路阻抗时的小电阻接地系统单相接地故障特征,利用零序电压与零序电流间的比例关系,提出一种零序电压幅值修正的接地故障差动保护方案.该方案利用零序电压信息自适应修正两终端间电流...     

小电阻接地系统高灵敏性零序电流保护

对小电阻接地系统的零序电压、电流关系进行分析,发现发生高阻接地故障时母线零序电压与故障线路零序电流存在比例关系,则零序电压可间接反映过渡电阻的大小,由此提出一种基于零序电压幅值修正的高灵敏性零序电流保护方案。该方案结合现有的零序电流保护原理,通过引入零序电压信息对零序电流测量值进行修正,各线路修正后的零序电流测量值与故障线路首端发生金属性接地故障时的情况相似,保护动作整定值与现有的阶段式零序电流保护相同,从而大幅提高保护在高阻接地故障时的灵敏性。结合工程实际因素,讨论了各参数的整定原则。基于PSCAD/EMTDC的仿真和基于RTDS的装置测试验证了所提保护方案的有效性,其可将保护耐受过渡电阻能力提高到1 000Ω左右。     

小电阻接地系统高阻接地故障反时限零序过电流保护

目前小电阻接地系统接地保护主要采用零序过电流保护,其保护动作值较高,但发生高阻接地故障时保护装置容易拒动。结合反时限过电流保护的特点,在分析小电阻接地系统单相高阻接地故障零序电流分布特征以及零序电压与零序电流关系的基础上,提出了一种新型的反时限零序过电流保护方法。通过各出线保护间的时间配合可使保护装置的启动电流定值无需躲过本线路的最大电容电流,并且通过构造修正系数来提高高阻接地故障时检测到的等效零序电流的大小,从而提高高阻接地故障保护能力,消除因电流互感器测量误差而造成的拒动问题。     

基于不同时段内积投影的灵活接地系统高阻故障选线方法

针对灵活接地配电系统在发生高阻故障时，无法实现准确选线的问题，通过分析灵活接地系统故障特征得出中性点小电阻投入后故障馈线与健全馈线在零序电流幅值上存在差异，同时，小电阻投入后母线零序电压发生明显降低。由此，提出一种基于中性点小电阻投入前后不同时段下计算内积投影的高阻故障选线方法。首先，将小电阻投入后各馈线零序电流对投入前的母线零序电压做内积投影，由此构建判据1；其次，将小电阻投入后各馈线零序电流对投入前的中性点电流做内积投影，由此构建判据2；最后，当判据1与判据2判定的故障馈线结果一致时，得到故障馈线。大量仿真实验表明，在非同步采样、数据缺失与电弧等故障工况下，该方法具有良好的稳定性，与现有方法对比可知，该文方法判定时间短，且适应电流互感器反接工况。     

基于零序电流比较的小电阻接地系统接地故障保护

配电网中应用小电阻接地方式可以确保系统能更快排除接地故障,有效降低过电压。但现阶段小电阻接地系统接地故障零序过电流保护定值过高,系统发生高阻接地故障时易拒动。提出一种基于各出线零序电流比较的接地保护方法,利用集中式保护装置收集各出线零序电流信息,选择零序电流幅值远大于其他出线或者相位超前其他线路零序电流以确定相位的线路为故障线路。该方法原理简单,可作为现有接地故障的后备保护,并可有效提高小电阻接地系统接地故障保护灵敏度。     

基于故障电阻测量的小电流接地系统保护方法

为解决小电流接地系统高阻接地故障检测的难题,分析了单相接地故障前后相电流变化特征:故障线路的故障相与非故障相电流变化量之差等于接地故障电流,非故障线路的故障相与非故障相电流变化量相等;并由故障相电压与故障电流之比计算出接地故障电阻,发明了基于接地故障电阻测量的高阻接地保护方法。EMTP仿真分析和动模实验测试结果表明,该保护方法能够保护各种高阻接地故障,具有较高的保护精度和可靠性,适合在配电自动化终端单元(FTU)上就地实现。     

小电阻接地系统高灵敏性接地故障区段定位方法

小电阻接地系统中发生单相高阻接地故障时,由于对地故障电流小,难以实现可靠的故障区段定位。利用对称分量法和电流分支系数对故障特征进行分析发现,故障点上游的故障相工频变化量电流要远大于健全相的,而故障点下游和健全线路的三相电流工频变化量幅值则相近。据此,提出了一种基于相电流工频变化量比值的高灵敏性故障区段定位方法。基于PSCAD/EMTDC进行了大量仿真测试,结果表明所提方法在过渡电阻达2 000 Ω时仍然能够可靠定位故障区段,且只需电流信息,易于工程实现。     

小电阻接地系统接地故障反时限零序过电流保护

现有的小电阻接地系统接地保护主要采用定时限零序过电流保护,定值较高,高阻接地时容易拒动。结合反时限过电流保护的特点,在分析小电阻接地配电网单相接地故障零序电流分布特征的基础上,提出一种改进的反时限零序过电流保护方法。通过各条出线保护间的横向配合,可使保护的启动电流定值无须躲过本线路的最大对地电容电流,显著降低了其启动门槛值,提高了高阻接地故障保护能力。通过MATLAB仿真验证了提出的反时限零序过电流保护的速动性和可靠性。     

配电线路弧光高阻故障检测技术综述

无论是中性点有效接地或非有效接地配网,配电线路发生弧光高阻接地故障时,故障电气量均相对微弱,传统的故障检测方法往往失效。因此,该文针对不同中性点接地方式,统一建模配电线路弧光高阻接地故障模型,并等效分析在故障点虚拟电源激励下产生的零状态响应特征。基于此,分别从稳态频域分析、暂态时域分析、行波分析、人工智能等多角度对两种中性点接地方式下配电线路弧光高阻接地故障检测方法进行技术梳理和总结,并从谐波波动、选线启动判据、波头识别、弧光畸变等几个方面提出后续的研究思路。     

基于KL散度的配电网高阻抗故障检测研究

高阻抗故障（HIF）主要与电弧现象有关,具有低电流、随机性、非线性和不对称性特征。配电网过流保护系统需要考虑HIF的低故障电流,检测功率损失、潜在火灾危险和电击风险。提出了一种基于变电站电流波形的时域HIF检测算法,利用Kullback-Leibler散度相似性度量,量化了电流波形两个故障后半周期的非线性和不对称性特征作为HIF检测的判据,此判据也被用来区分HIF与负荷、电容器、馈线和分布式能源投切事件以及电压骤降和浪涌事件。利用IEEE13节点和IEEE34节点测试系统进行了大量的时域仿真,验证了所提HIF检测算法的优越性。     

基于经验小波分析的小电流接地系统单相接地故障选线方法

针对设备数量上升时智能电网复杂程度过高的问题,提出基于云雾计算的智能电网调度方案。模型由云计算层,雾计算层与终端用户层组成。其中雾计算层用于管理用户的请求和网络资源,并充当用户和云端之间的中间层。雾计算通过创建虚拟机以同时处理多个用户请求,从而使系统更为高效。顶层的云计算可直接通过自身或由雾计算层间接为终端用户提供服务。为有效分配雾资源,提出人工蜂群(Artificial Bee Colony,ABC)负载均衡算法。仿真实验表明,该算法的性能优于粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)等其他方法,从而有助于提升智能电网体系的效率。     

基于VMD-SVM的小电流接地系统故障选线方法

针对现有小电流系统发生单相接地故障时的选线问题,提出基于变分模态分解与鲸鱼群算法优化支持向量机(VMD-WOA-SVM)的选线方法.首先获取各出线故障前后的零序电流,利用变分模态分解得到包含不同分量的3种IMFs,并对其进行hilbert变换得到能量频谱分析;然后通过计算能量熵得到特征向量;最后建立SVM分类器,输入特...     

基于阻抗分析的复杂配电网接地故障定位方法

现有方法定位配电网接地故障时,未考虑复杂配电网的特性,存在精准度低、定位时间长及与实际故障距离误差大的问题。提出了基于阻抗分析的复杂配电网接地故障定位方法,在分析复杂配电网阻抗特性的基础上,获取配电网传输线策动点阻抗与负载阻抗特性的变化关系,将其推广到配电网传输线不同连接阻抗中;将配电网络转换成抽象图,当末端变压器安装在图内配电网顶点时,一旦配电网发生故障,故障行波就会沿着配电网的线路蔓延到配电网的末端,此时对行波进行故障定位,完成复杂配电网接地故障定位。实验结果表明,通过不同支线的故障定位精准度测试、与实际故障距离测试和故障定位时间测试,验证了所提方法在复杂配电网接地故障定位时准确性更高、有效性更强。     

基于深度信息融合的小电流接地故障选线

基于信息融合技术的小电流接地故障选线方法当信息融合效率低时,将直接影响接地选线的准确性。分别利用傅里叶变换(FFT)和经验模态分解(EMD)对稳态和暂态的零序分量特征进行分析,通过建立故障测度函数,计算出线路故障测度;利用信息增益度,建立各种选线方法的故障测度;利用线路和方法故障测度得到最终的样本故障测度。把样本故障测度作为特征输入量,利用单纯形法(SM)优化参数的最小二乘支持向量机(LSSVM)算法进行深度信息融合选线。仿真结果表明上述方法应用于选线中具有很高的准确率和灵敏度。     

中性点有效接地配电网高阻接地故障特征分析及检测

中性点经小电阻等有效接地方式能有效地克服配电系统单相接地故障暂态过电压超标及故障选线不灵敏等问题,逐渐在城市配电网、大型厂矿企业电网中得到了推广应用;但这种运行方式仍然存在弧光接地等高阻接地故障正确动作率较低的问题。针对该问题,文中分析了高阻接地故障的特征,给出并验证了适用于配电网高阻故障检测的故障点电弧模型。针对现有方法中主要利用频域特征来检测高阻接地故障导致成功率低的缺点,提出了一种基于零序电流波形畸变凹凸性的高阻接地故障检测方法,仿真实验与现场试验数据验证了该算法的灵敏性和可靠性。     

基于零序电流波形区间斜率曲线的配电网高阻接地故障检测

配电网高阻接地故障由于故障电流微弱而难以被传统保护装置检测并排除,故障长时间存在会增加发生火灾和人身安全事故的风险。针对现有方法在面对不同接地介质等故障场景时,因故障特征的差异性及噪声干扰而导致的整定阈值难设定和检测可靠性不足等问题,基于对10 k V电网现场实测高阻故障波形的分析,采用最小二乘线性拟合描述波形非线性畸变,提出基于零序电流波形区间斜率曲线的故障检测方法。同时,采用格拉布斯(Grubbs)法抑制不规则波形畸变对区间斜率曲线的干扰,以进一步保证算法对故障特征的正确提取。所提方法具有较强的抗噪声能力,数值仿真和现场实测故障数据验证了算法的可靠性。     

小电阻接地系统高阻和间歇性弧光接地故障继电保护研究

中性点经小电阻接地系统存在高阻和间歇性弧光接地故障,以及故障持续、越级跳闸等故障扩大事故,严重的还会烧毁小电阻设备。基于高阻接地、间歇性弧光接地故障的特征,选取中性点小电阻阻值,约束继电保护,基于电流不平衡度突变、暂态分析及故障累积检测,给出继电保护策略。经仿真验证：该文提出策略具备灵敏性、有效性,能够解决小电阻系统的保护盲区,是对原有小电阻接地系统继电保护的有益补充。