10kV配电网经高阻接地方式下过电压及接地故障选线

针对电容电流<10A的10kV配电网,分析了中性点高阻接地方式的优缺点和阻值选择,对高阻接地方式的过电压抑制效果和单相接地故障选线进行了仿真研究。在河北省张家口供电公司实施了中性点高阻接地方式,并开展了人工单相接地试验。仿真分析、现场试验以及装置运行情况表明,中性点经1200Ω高阻接地方式下,能够实现有效过电压抑制和单相接地故障过渡电阻<3000Ω情况的准确选线。     

中性点采用两种接地方式的配电网单相接地故障的比较

为了更好地应用小电阻接地方式来提高配电网系统的安全性、可靠性,笔者研究了中性点采用小电阻接地和消弧线圈接地的配电网在发生单相接地故障时的不同特点以及保护方式的差异。首先采用对称分量法对这两种配电网的单相接地故障进行分析,并采用MATLAB进行了仿真。研究结果表明,采用这两种接地方式的配电网在发生单相接地故障时的不同特点导致其继电保护措施也各不相同。因此,随着中性点经小电阻接地的接地方式的推广,其相应的单相接地故障继电保护措施需进一步完善。     

配电网单相接地故障暂态行波特征分析

小电流接地系统单相接地故障暂态行波特征的分析,对配电网故障选线和故障定位具有重要意义。分析故障行波的产生原因,并通过卡伦鲍厄变换,实现三相线路的相模变换,推导出系统电压和电流的零模和线模分量表达式。利用MATLAB搭建系统仿真模型,对不同条件下发生的单相接地故障进行仿真分析。结果表明故障行波基本不受系统中性点接地方式和故障位置的影响,但故障发生时刻和接地点过渡电阻阻值的变化对系统故障行波的影响较为明显,为基于暂态行波的故障选线和故障定位提供理论依据。     

谐振接地系统单相故障仿真与分析

中性点谐振接地是我国配电网广泛采用的接地方式。针对谐振接地系统中最常发生的单相接地故障,在Matlab的Simulink仿真环境下搭建仿真模型。并针对10 kV系统在不同故障距离、不同故障初相角以及不同过渡电阻情况下的单相接地故障做了大量仿真,对比分析了相应稳态特征量和暂态特征量的变化规律。仿真结果表明,不同故障距离、不同故障初相角和不同过渡电阻对稳态及暂态过程均有不同程度的影响。仿真分析为进一步进行谐振接地系统单相接地故障的故障选线和测距提供了理论依据。     

影响单相接地故障选线准确性的主要因素研究

随着中国配电网的发展,配电网系统容量的增长越来越受到消弧线圈容量的限制,但与此同时选线装置准确率的不够,使得配电网又无法摆脱消弧线圈容量的束缚。因而为提升选线装置的准确率,利用了Matlab/Simulink软件,对中性点不接地和经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时的主要稳态特征在工频条件下进行了仿真分析,进而探究了系统不接地和经消弧线圈以及中性点并联选线中电阻对稳态幅值法单相接地故障选线的影响。基于仿真结果表明,在故障过渡电阻阻值位于约1 000Ω以下的情况下,在中性点不接地系统中该方法的选线效果最好,但在经消弧线圈接地系统中中性点并联选线中电阻也可以对该方法在经消弧线圈接地系统中的选线效果有较大提升;而在故障过渡电阻阻值位于约1 000Ω以上的情况下,不论系统是否经消弧线圈接地和投入中性点选线中值电阻该方法均缺乏良好效果,需要应用其它新方法。     

基于幅值特征和Hausdorff距离的配电网故障定位方法

为了消除单相接地故障下配电网区段定位受系统中性点接地方式、不同过渡电阻以及线性相关法定位盲区等因素对定位准确性的影响,提出一种幅值特征下基于Hausdorff距离算法的故障区段定位方法。首先,分析了零序电流暂态分量故障特征,明确健全区段、故障区段两端零序电流暂态分量幅值特征的关系。其次,引入Hausdorff距离算法,测算馈线区段两端零序电流暂态分量幅值特征匹配度,进一步通过与设定阈值的比较,可以有效区分出故障区段。仿真验证结果表明,所提方法无定位盲区,在不同系统接地方式、不同接地过渡电阻下均能够准确定位故障区段。     

基于序电流判据融合的配电网单相接地故障保护方法

单相接地故障的发生概率高,对配电网安全性和供电可靠性的影响不断增大。但是,单相故障特征相对微弱且易受过渡电阻的影响,配电网单相故障的准确识别仍面临巨大挑战。为此,本文通过融合馈线正序、零序电流特征,提出了一种兼具实用性和普适性的中压配电网单相接地故障保护方法。分析了配电网在不同中性点接地情况下的配电网馈线端故障特性,推导了过渡电阻对故障馈线出口处序电流的影响规律,建立了以正序与零序电流为基础的单相接地故障选线判据,通过正序、零序电流判据相融合,提出了计及过渡电阻影响的配电网单相故障保护方法。理论分析和仿真结果表明,该方法适用于中性点不接地、经小电阻接地和经消弧线圈接地的中压配电网,具有抗过渡电阻能力强以及原理简单、整定方便、灵敏性和可靠性高的优点。     

基于相电压差值极性的配电网单相接地故障检测方法

针对现有配电网自动化设备和方法难以快速准确检测线路单相接地故障的问题,提出一种基于相电压差值极性的配电网单相接地故障检测方法。通过分析配电网线路单相接地故障时的电压幅值特征,考虑中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统的区别,揭示线路单相接地故障时故障相与非故障相的电压幅值关系。利用故障相与非故障相的电压幅值特性,定义线路的电压差值极性系数,建立相应的单相接地故障检测判据,实现线路单相接地故障的快速检测。仿真结果表明,所提方法能够有效检测线路单相接地故障,检测结果不受中性点接地方式、负荷波动和故障角度的影响,具有较好的抗高阻故障能力。现场试验表明,所提方法可在3 ms内检测线路是否发生单相接地故障,可有效检测2.5 k过渡电阻的单相接地故障,具有较好的工程适用性。     

小电流接地系统单相接地故障选线方法

我国中、低压配电网主要采用中性点非直接接地(小电流接地)运行方式,当发生单相接地故障时故障信号不易检测。归纳总结了基于特殊信号、故障稳态信号、故障暂态信号等接地选线技术,指出了其存在的问题。     

基于行波折反射特征和网络拓扑的配电网单相接地故障定位方法

中性点非有效接地配电网单相接地故障定位中存在故障特征弱、可用测量信息不足等问题。通过分析单相接地故障行波在配电网传播过程中的折反射规律和特征,研究初始行波与反射行波传播路径和配电网拓扑结构的关系,提出了一种基于行波折反射特征的复杂配电网单相接地故障定位方法,并提出了基于配电网拓扑的测量点布置方案。在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建电磁暂态仿真模型进行仿真验证,结果表明所提方法定位精度较高,不受故障距离、接地电阻等因素的影响。     

灵活接地系统的高阻接地保护研究

灵活接地系统的配电网正常运行时中性点不接地,当发生单相接地故障时中性点自动转为小电阻接地。当前灵活接地系统依靠零序过流保护切除故障,但仍存在高阻接地故障无法准确选线、灵敏度不足的问题,零序过流保护频繁在故障熄弧期间复归,导致故障切除时间长,引起接地变烧毁、110 kV主变跳闸等事故。研究了灵活接地系统的电压电流特性,提出了适用于配电网灵活接地系统方式下的单相接地故障快速处置方法,并基于此设计了一款线路保护测控装置,集成了稳态和暂态量的选线技术,能够精准识别、快速隔离故障,提高了接地故障保护可靠性和灵敏度。     

基于多故障特征量提取的配电网单相接地故障类型识别

对配电网发生的故障进行准确的在线识别,有助于快速处理故障。提出一种基于多故障特征量提取的配电网单相接地故障类型识别方法。首先,从故障持续性、过渡电阻大小、故障点燃弧性质3个特征对单相接地故障进行多特征分类。然后,将小波多分辨率分析与数学形态学相结合,提取故障相电压的暂态脉冲信号,并由其识别故障暂态产生次数,判断故障持续性;由故障后的中性点电压偏移量,估算过渡电阻大小;提取故障相电压的总谐波畸变率,判断故障点是否存在燃弧现象。最后,依据以上故障特征量,提出配电网单相接地故障总识别流程,并通过仿真验证了该方法的可靠性。     

基于暂态零序电流图像识别的配电网单相接地故障区域定位

为了提高配电网单相接地故障的定位准确率,提出一种基于暂态零序电流图像识别的配电网单相接地故障区域定位方法。通过PSCAD实现故障仿真,构建卷积神经网络(CNN)学习所需图像集。根据单相接地故障的两值性和分化性特征,基于Python编程进行图像预处理,采用VGGNet11网络结构对预处理后的字节形式故障样本进行训练,得到故障区域定位模型,并可视化分析模型分类效果。典型10 kV配电网模型数字仿真及现场试验均表明,所提方法能够准确实现故障区域定位,不受系统接地方式、故障电阻和初始相角的影响。可采用暂态录波型故障指示器采集线路暂态零序电流,信号获取方便。     

风电场35kV电缆网中性点接地方式特性分析

为研究风电场35kV电缆网不同中性点运行方式的特性,以龙里风电场为对象,从接地故障时刻、接地故障点位置、接地故障点过渡电阻、接地电容电流四个影响因素展开计算,分析中性点不同接地方式下,系统的过电压、过电流水平。结果表明,中性点不接地方式仅适用于电容电流较小的系统,通过故障点的电流较小,电弧能自动熄灭;中性点经消弧线圈接地能够有效补偿接地电容电流,通过故障点的电流较小,为熄灭接地电弧以及避免间歇性电弧接地过电压的发生起到重要作用;中性点经小电阻接地在单相接地故障后,能快速准确切除故障线路,避免了间歇性电弧接地故障的发生,有效提高了系统的供电可靠性。     

基于小波能量矩的高阻接地故障检测方法

中性点不接地中压配电网时常发生高阻接地故障,普通的零序电流保护难以对其检测。通过对仿真和实验得到的高阻接地故障电流信号进行频谱分析,发现其高频分量分布显著区别于系统其他扰动暂态信号。由此,引入小波能量矩算法,通过对高频段能量矩进行归一化、求和及取对数处理,提出了一种高阻接地故障的检测方法,该方法只需要利用故障后第1个工频周期内的电流信号,通过小波能量矩分析得到诊断判据,即可实现高阻接地故障的有效识别。大量的仿真和实测数据表明,该方法适应性强,且不受线路非高阻接地故障暂态信号的影响。     

配电网单相接地故障快速选相方法研究

配电网单相接地故障传统判相方法需要考虑相序和电压大小来判别故障相,但高阻接地故障时相角测量较为困难,因此故障相判断难度很大.通过分析小电流接地系统发生单相接地故障时各相电压以及中性点电压随故障电阻变化的关系,提出单相接地故障时仅根据中性点电压大小以及相电压大小直接判断故障相的简化方法.最后通过PSCAD/EMTDC搭建...     

基于二次注入的配电网接地故障有源电压消弧方法

针对中性点非有效接地配电网中存在的单相接地故障消弧问题,提出了一种基于二次注入的配电网接地故障有源电压消弧方法。该方法通过向配电网中性点注入工频电流来达到单相接地故障消弧目的,确保电网安全稳定运行。注入电流的参考值由二次注入特定电流的方法得到,将注入电流偏差信号通过比例谐振控制器,驱动逆变器开关管产生逆变电流,经滤波电路后注入电网中性点,抑制故障点电压和电流到零。仿真及10kV接地故障实验表明,该方法响应速度快、灵敏度高,能补偿配电网接地故障电流的无功电流分量、有功电流分量及谐波分量,实现瞬时接地故障快速可靠灭弧。     

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。     

行波小波分析法对单相接地故障选线方法的研究

论述了配电网中单相接地短路故障行波的特性,运用小波变换分析中性点非直接接地配电网中单相接地故障行波信号。导出了一种利用暂态行波0模量的小波系数的极大值极性识别故障线路的故障选线新方法。并证明了在故障初始行波过程中,故障点间歇电弧及过渡电阻对本方法的影响十分微弱。通过大量仿真试验,证明本方法的正确性、有效性和通用性。     

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。