综合暂态与工频信息的谐振接地系统小电流接地故障选线

对于谐振接地系统,利用工频电流的小电流接地故障选线方法不再适用,而受现场普遍存在的电压互感器/电流互感器接线极性反接问题影响,利用暂态电流极性比较与暂态无功功率方向的选线方法也易出现误选。文中在分析过补偿方式谐振接地系统中接地故障暂态与工频零序电流/无功功率分布差异的基础上,提出两种综合利用故障暂态与工频分量的全信息量选线方法,即:与任一其他线路暂态零序电流极性关系与工频零序电流极性关系均不一致的线路为故障线路;或暂态无功功率与工频无功功率流向不一致的线路为故障线路。两种方法均可有效避免因电压互感器/电流互感器接线极性反接或不确定造成的误选,扩大了对现场条件的适用性,提高了选线可靠性。仿真与现场数据验证了算法的有效性。     

基于多特征融合与优化支持向量机的小电流接地故障区段定位方法

针对配电网小电流接地系统单相接地故障频发及发生高阻接地时故障特征信号微弱等问题，提出一种基于多特征融合与优化支持向量机的小电流接地故障区段定位新方法。首先，结合单相接地故障时主谐振分量能量最大原理确定变分模态分解的最优分解层数，分解故障线路上各区段的零序电流得到平稳的本征模态分量；其次，挖掘暂态信息中能充分体现故障检测点差异性的5种特征量，即衰减直流分量衰减速度、暂态主频分量峰值与稳态工频分量幅值比、暂态主频分量与衰减直流分量能量比、相邻检测点故障零序电流波形差异系数、相邻检测点暂态主频分量极性比，构造多维度特征向量，输入到经改进鲸鱼算法优化的支持向量机分类模型中训练测试。仿真结果表明，本文定位模型能够准确判别故障区段。     

一种新的谐振接地系统单相接地故障选线方法

为解决谐振接地系统单相接地故障在小故障合闸角情况下选线准确率不高的问题,利用集合经验模态分解(EEMD)和希尔伯特变换在频带分析方面的优势,提出了一种新的谐振接地系统故障选线方法。通过分析单相接地故障时暂态零序电流的分布特征,比较系统暂态电容电流与衰减直流分量的能量大小,自适应将能量较大的信号用于故障选线。暂态电容电流能量大时通过比较暂态电容电流的极性确定故障线路;衰减直流分量能量大时通过比较消弧线圈与初选线路衰减直流分量的能量确定故障线路。分别对不同故障合闸角,不同过渡电阻的单相接地故障进行了仿真验证。仿真结果表明,该方法选线准确率高,在小故障合闸角情况下亦能准确选线,具有一定的应用价值。     

基于变异系数与高阶累积量的小电流接地故障选线

针对现有谐振接地系统的暂态量选线法准确性不高的问题,提出一种基于变异系数与高阶累积量的小电流接地故障选线。首先利用变异系数求解零序电流故障分量的初始极性,判断其是线路故障或是母线故障。若为线路故障,则利用变分模态分解对各出线零序电流进行分解,提取出零序电流的直流分量和工频交流分量。最后结合直流分量的高阶累积量和工频交流分量的初始极性构造判据,最终实现双重极性选线。仿真结果表明,该方法不受故障合闸角、过渡电阻的影响。     

小电流接地电网单相接地故障的暂态特性

针对小电流接地系统单相接地故障接地选线困难的问题,通过理论分析、仿真研究和大量6kV模拟实验验证,深入研究了该型故障的特征,着重研究了电弧接地故障时暂态零序测量电流的特征,以及故障线路与非故障线路暂态零序测量电流之间的关系。结果表明:①电弧接地时,零序电压和各馈线零序电流中都有高频衰减的暂态分量。暂态分量的频率主要与变压器漏抗、电网对地电容和相间电容有关,频率约在0.3～3kHz之间。暂态分量的特征基本不受中性点接地方式的影响。②故障线路与非故障线路的暂态零序电流在频率、衰减速度等特性上相同。非故障线路暂态零序电流的大小与本线路对地电容的大小成正比,而故障线路暂态零序电流等于所有非故障线路暂态零序电流之和,但方向相反。③单相接地故障发生在相电压最大值附近时暂态零序电流最大,发生在相电压过零点附近时最小;暂态零序电流的衰减速度随电弧电阻的增大而加快。这些暂态特性可为研究基于单相接地故障暂态分析的接地选线方法提供理论依据。     

基于瞬时实功率和瞬时虚功率的谐振接地系统单相接地选线新方法

谐振接地系统发生单相接地故障时故障信号复杂且暂态信息丰富。本文基于瞬时功率理论,提出了采用瞬时实功率和瞬时虚功率的复合选线新方法。谐振接地系统发生单相接地故障时,与健全线路不同,故障线路由于消弧线圈的补偿作用将在接地电流中产生暂态衰减直流分量,通过瞬时实功率和瞬时虚功率分析表现为明显的工频衰减振荡特征。文章确定50Hz为瞬时功率分析的特征频率,通过分别计算故障时各线路瞬时实功率和瞬时虚功率,进一步分解出其振荡分量,综合比较特征频率上各线路瞬时实功率及瞬时虚功率振荡分量的大小来构造选线算法从而检出故障线路。该方法利用暂态信息,多判据复合、不涉及相位分析、实现容易、可靠性高。仿真表明该方法有效。     

谐振接地系统单相接地故障暂态仿真与分析

在谐振接地系统时域、频域特征分析的基础上,通过Matlab软件建立以分布参数为基础的高精度谐振接地系统单相接地故障仿真模型,分析了几种极端故障情况下的线路零序电流波形的特征。通过分析可得:谐振接地系统单相故障暂态接地电流中含有暂态电感电流与电容电流,其比例随故障时刻的不同而变化;在选定频带内,故障线路和非故障线路暂态零序电流极性相反;故障初相角为零附近(0～30°)经小电阻接地故障情况下,故障线路零序电流出现倒相,且倒相程度随故障初相角的变化而不同;在大电阻接地故障的情况下,故障与非故障线路零序电流在稳态时出现一定的相位移。     

基于暂稳态电流幅值比较的谐振接地系统故障选线方法

针对传统单相接地故障选线方法因互感器极性反接而误动或拒动的问题,提出一种基于零序电流幅值比较的选线方法。根据谐振接地系统单相接地故障等值电路,计算各线路出口处零序电流工频分量与暂态分量的幅值之比,分析各线路出口处零序电流的幅值特征,得出所有健全线路零序电流暂态分量与稳态分量的幅值之比相等,且明显小于故障线路零序电流暂态分量与稳态分量的幅值之比。该方法仅利用了零序电流幅值信息,实现简单,不受零序互感器极性的影响。通过MATLAB仿真和现场数据验证了方法的正确性。     

基于VMD和相关性聚类的谐振接地系统单相接地故障选线

通过分析谐振接地系统的故障暂态零序电流组成及特性,提出了一种基于暂态非工频分量相关性聚类的故障选线方法。首先,将变分模态分解和快速傅里叶变换相结合,准确分离暂态零序电流中的工频分量和噪声信号,得到暂态非工频分量。然后,采用局部加权回归算法对各出线的非工频分量进行平滑处理,获得线路非工频分量的整体趋势,计算各出线的相关系数矩阵。最后,通过免阈值设定的K-means聚类算法实现故障选线。仿真结果表明,所提出的选线方法能够准确选取故障线路,选线结果不受故障电阻、故障初相角等因素的影响,且具有较好的抗噪能力。     

基于重构误差及多尺度交叉样本熵的谐振接地系统故障选线

针对大量应用电缆线路导致的谐振接地系统单相接地故障时选线正确率下降的问题,提出一种基于计算馈线暂态零序电流重构误差及其低频分量多尺度交叉样本熵的故障选线方法。谐振接地系统单相接地故障时由于消弧线圈补偿作用,故障线路暂态零序电流相位、周期变化均与健全线路不同。利用相位变化不同,通过同步挤压小波逆变换对暂态零序电流进行重构并计算误差。利用周期变化不同计算暂态零序电流低频分量多尺度交叉样本熵。重构误差、交叉样本熵之和均为最大值的线路即为故障线路。大量仿真结果证明,该方法受不同故障条件影响较小,可靠性高,抗干扰性强。     

小电流接地系统接地故障电弧重燃暂态特征分析

小电流接地系统单相接地故障时常具有间歇性,针对电弧重燃时刻与重燃时电气量的分析可完善故障暂态理论并提高检测效果。文中根据接地故障熄弧后的电压与绝缘恢复特点,分析不同接地系统中在故障点不同稳定情况时的可能重燃时刻,并对重燃后故障暂态特征进行分析。故障点稳定时,不接地系统中易在熄弧后半个工频周期内重燃;经消弧线圈接地系统中,重燃主要发生在故障相电压峰值前时刻。故障点不稳定时,重燃时刻无明显规律。将重燃过程看作非零初始状态的单相接地故障,高频暂态电流的谐振频率、衰减因子与重燃时刻无关,幅值与重燃时刻故障相电压瞬时值近似成正比,经消弧线圈接地系统中的衰减直流分量衰减因子与重燃时刻无关、幅值与相电压对时间导数近似成正比。仿真及实测数据验证了分析结论的正确性。     

一种利用衰减直流分量的谐振接地系统故障选线方法

高频暂态量故障选线方法利用的是故障产生的高频分量。当在电压过零附近发生单相接地故障时,引起的高频分量将很少,高频暂态量选线方法灵敏度会大大下降。但电压过零附近故障会引起较大的衰减直流分量,可以构成基于衰减直流分量的暂态量选线方法。分析与仿真表明:对于经消弧线圈接地的小接地电流系统,当线路不在电压最大值附近发生单相接地故障时,故障线路上的衰减直流分量很大,而非故障线路上的衰减直流分量很小;当母线故障时,所有线路上的衰减直流分量都将很小。提出了一种利用衰减直流分量的故障选线方法,用来克服现有高频暂态量选线方法在电压过零附近故障时灵敏度低的缺点。该方法与高频暂态量选线方法集成可以形成完善的故障选线方案。     

基于泄漏电流的选择性水轮发电机定子单相接地保护方案

为解决扩大单元接线发电机的选择性问题,分析了定子单相接地故障前后发电机对地泄漏电流的变化特征：非故障发电机对地泄漏电流相位滞后零序电压90°;而故障发电机对地泄漏电流超前零序电压0°~90°。通过比较各发电机对地泄漏电流的方向判断单相接地点是否在本发电机定子绕组内部。仿真分析结果表明：该保护方案能可靠地识别出发电机内、外部的定子接地故障,判断故障发电机,对判断发电机机端出线侧定子接地故障有很高的可靠性;该方案构成原理较简单,具有一定的工程应用前景和参考价值。     

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。     

利用电流-电压导数线性度关系的小电流接地系统接地故障选线

更好地利用故障暂态与稳态信息,可以减少小电流接地故障选线算法复杂程度,提高适应性.分析了不接地与经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时,不同出线暂态与稳态电气量的线性度关系,发现:健全线路的零序电流与母线零序电压导数之间始终呈正比例且比例系数为正;故障线路的零序电流与母线零序电压导数呈非线性关系或者比例系数为负的正比例关...     

一种谐振接地系统的配电线路接地故障选线新方法

为解决小电流接地系统中发生故障时选线准确率低的问题,提出一种谐振接地系统单相接地故障选线新方法。通过分析不同线路的零序电流与零序阻抗特征,发现健全线路的零序阻抗始终呈容性,零序电流为纯容性电流;而故障线路零序电流在低频段含有消弧线圈的感性分量,且幅值大于高频段。先使用低通滤波器提取母线零序电压和各馈线零序电流在低频段的信号分量,并对母线零序电压求导;然后比较任意两条线路的零序电流与纯容性电流交叉相乘后乘积的差值,差值最大的为故障线路。分别对不同工况下的单相接地故障进行了仿真验证,结果表明,该方法选线准确,适应性强。     

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。     

基于相角差的发电机定子接地保护方向元件

分析了发电机发生内外部单相接地故障后,机端和中性点侧3次谐波电压、基波零序电压和零序电流之间相角的变化关系。在此基础上,提出基于相角判别的新型发电机定子接地保护方向元件。该方向元件由2部分组成:对距中性点50%以内的定子绕组故障,利用机端和中性点两侧故障分量3次谐波电压的相角值相等且为负值的特点构成;对50%以上范围的定子绕组故障,由于零序故障电压和电流均相对较大,采用零序电压和零序电流相位的关系来识别故障方向。该方向元件构成原理简单,可以与目前现场应用的各种单相接地保护方案配合使用,具有较强的工程应用前景。     

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。     

基于暂态电流的小电流接地故障分界方法

分析了谐振接地系统中用户系统内发生接地故障时,采用稳态零序过电流保护的分界开关拒动的原因。推导出了接地故障暂态零序(模)电流的表达式,分析界内与界外故障时分界开关测量到的暂态零序电流的变化特点,给出了暂态电流最大值与正常运行时稳态电容电流幅值的倍数关系。提出了基于暂态零序电流的接地故障分界方法及其整定原则,分析了暂态分界法的动作特性以及在界内故障时克服消弧线圈影响的效果。在电力系统实时数字仿真(RTDS)系统上进行模拟测试,验证了暂态分界法能够在界内故障时减少消弧线圈的影响、提高正确动作率。