基于TDFT非同步采样的首半波法小电流接地故障研究

为使得10kV分界开关控制器可靠动作隔离故障,本文设计的分界开关控制器在硬件采样和计算上的CPU采用高性能微芯处理器DSP和电能质量计量芯片MCP3903,结合以ARM9200为上层管理处理,软件采用了具有工程实用性的TDFT非同步采样测量方法。分界开关控制器采用小电流接地首半波法算法,按零序电压、零序电流、无功功率方向判断接地故障。分界开关控制器与主站通过4G网络与各个分界开关控制器通讯,对分界开关控制器进行管理维护,便于数据管理。实验结果表明,该设计在分界用户故障判断和隔离方面准确可靠。     

多采样频率的配网接地故障检测与定位

现有文献的故障监测与定位小波算法都是在录波采样频率相同的前提下进行的,配电网小电流接地故障实时检测,与变电站接地故障检测的环境完全不同,配网故障监测装置,采用不同标准采样频率(3 600 Hz、4 800 Hz)上送实时故障录波数据到配网中心,更有采用4 096 Hz的采样频率上送故障录波数据,在配网中心需要把不同采样频率的录波数据进行分析计算,提取故障特征、检测故障,确定故障首尾端,实现故障检测与定位。本文给出了小波能量特征的定义、不同采样频率能量特征的折算、基于能量特征的配电网接地故障监测与定位算法。多种采样频率下配网接地故障检测与定位,通过小波变换提取故障能量特征、将不同采样频率故障录波信号,折算到最低采样频率下的能量特征,然后根据能量特征来判别故障类型、确定故障首尾端。多采样频率的小波能量特征折算算法,对于类似的小波变换的使用场合,也有借鉴意义。     

基于广域测量系统信息的放射形配电网故障定位方法

针对传统放射形配电网馈线保护难以区分线路末端故障和小电流接地故障等问题,提出了一种新的故障判断及定位算法。该算法主要是利用放射形配网的拓扑结构信息和线路参数信息,以及广域测量系统所提供的系统各节点电压信息和节点注入电流信息,并经过适当的变换对比,判断系统是否发生故障以及是哪一条线路发生故障,从而解决配电网中诸如小电流接地等传统馈线保护所难以解决的问题。该算法具有计算简单、物理概念明确等优点,仿真测试结果初步验证了所提算法的有效性。     

基于DTU与FPI的小电流接地故障定位及信息建模

为解决配电网小电流接地故障的选线及定位问题,本文对EMD算法的自适应滤波性质进行了分析,针对小电流接地故障电流经EMD分解出的IMF在不同故障角下展现的不同特征,在低频量较大时采用IMF低频层故障点突变方向,与较小时采用电容暂态能量大小作为判据进行故障选线,在此之上基于DTU与FPI之间的相互配合对各相邻FPI进行波形对比最终得出故障位置,并遵循IEC61850规约拓展了故障选线定位功能相关逻辑节点,为解决主站对DTU,FPI功能实现以及监控提供了参考。基于matlab/simulink的配网小电流接地故障仿真验证了该选线定位方法的有效性。     

基于同步相量数据的配电网故障测距方法

由于在配电网发生单相接地故障后,容易造成两点或者多点接地短路,进一步破坏系统的安全运行,所以必须快速定位故障。配电网故障测距和定位的难点在于负荷三相不平衡,难以采用相序变换来直接克服电流、过渡电阻等因素的影响。本文提出在配网中实现基于同步相量测量数据的双端故障定位法,进而研究双端测距算法的刚性问题,即算法对各种不同类型故障的适应能力和对综合测量误差的抑制能力,从而提高配电网中故障定位精度。理论分析和仿真表明,在配网中采用同步相量测量数据定位故障,可靠性高,其测距综合性能指标明显高于阻抗法等经典测距法。     

配电网消弧柜系统接地故障负序电流分析新方法及选线

目前国内配电网多采用消弧线圈接地方式运行,消弧线圈接地系统对地电容电流测量难度大、精度低、且难以实现对谐波和高频电流的有效补偿。故国内一些低压配网曾一度采用经消弧柜接地的方式,但消弧柜接地系统的引进为配电网故障选线造成了极大的困难。采用消弧柜接地系统时,传统的选线方法无法准确区分变压器内部接地故障和外部单相接地故障类型,使得配电网无法准确选线以及及时排除故障,严重影响配电网安全稳定运行。基于上述原因,提出了一种基于负序电流分析法的消弧柜接地系统选线新方法。通过EMTP和Matlab对一10kV配电网进行仿真验证,证明提出的方法使故障选线具有良好的灵敏性和准确性。     

变电站内设备小电流接地的分析及处理

小电流接地是35 kV及以下电压等级配电网常见的故障类型,通常发生于线路设备。变电站内设备发生小电流接地故障的情况非常少见,容易被配网调控员和变电站值班员忽视,但其对电网造成的影响远大于线路设备小电流接地。为此,介绍了小电流接地的现象和处理流程,并通过分析一起变电站内设备小电流接地故障的事故情况和处理过程,提出针对变电站内设备小电流接地故障的处理要点和注意事项。     

基于配网综合检测故障的分析与处理

现有的配网管理系统只能判断一次变电站10 kV出线或开闭简单信息,而对于输电线路接地故障类型、故障位置等信息无法判断,提供一种小电流接地系统的故障诊断研究方法,判断在配网单相接地故障情况下的故障选线和故障测距,以及小波变换理论在电力系统各领域中的应用前景。     

基于波形相似度的配网小电流接地故障选线技术研究

针对配网小电流接地故障选线准确性差的问题,该文在波形相似度理论基础上,研究了配网小电流接地故障选线技术。分析配网小电流接地故障高频分量、电流工作频率的变化量和非线性电阻产生的高频分量,给出了故障线路和非故障线路的暂态直流分量方向,在此基础上,利用暂态零序列电流波形伸缩变换选线原理判断小电流接地故障线路。通过模糊K均值聚类选线方法进行接地故障电路选线,设计矩阵隶属线路的隶属度,根据计算结果给出选线结果及流程。选择一个具有6条线路的接地系统进行实验,结果表明,当小电流接地电弧线圈的单相接地故障表现为间断性电流分量故障时,利用所研究的技术进行配网小电流接地故障选线的准确性高、可靠性好。     

基于实时小波变换的配网短路故障快速检测技术

针对10 kV配网容量不断增加而引起的短路故障电流急剧上升,甚至超过断路器开断电流能力的问题,常规的故障检测算法主要是通过有效值、瞬时值、斜率等特征进行判断,存在误检率较高、检测速度较慢等缺点。文中提出了一种基于实时小波变换的配网短路故障快速检测算法,即每次更新8个电流采样数据,并采用递推算法进行三层小波变换,以三相电流的第3层分解小波系数d3绝对值之和与电流瞬时值作为检测短路故障的综合判据。在MATLAB/Simulink下完成了10 kV配网三相短路故障的仿真,对仿真过程进行了详细的说明。最后对文中算法检测短路故障的时间进行了多次仿真,结果表明采用快速递推法进行实时小波变换可以快速、有效地检测出短路故障,具有良好的适用性。     

基于半波傅氏算法的小电流接地选线装置设计

为了解决小电流接地系统中单相接地故障选线困难的问题,经过现场调研分析了现有选线方法无法有效地检出和切除故障相的原因。然后对小电流接地系统单相接地故障的特征和选线原理进行了深入的理论分析,并对小电流接地选线方法进行了阐述。在此基础上提出了基于半波傅氏算法的接地保护原理,建立了基于半波傅氏算法的动作判据算法模型。根据动作判据,设计了小电流接地系统单相接地故障选线系统,并对系统的硬件部分进行了选型。     

基于零序电流波形相似度的接地故障定位方法

为了准确定位小电流接地系统中单相接地故障点,在中心站故障定位系统架构下,基于暂态录波故障指示器,将故障定位转化为比较零序电流相似度的问题。在对线路拓扑结构采用六位数编码进行描述的基础上,设计了基于离散均方根距离的故障定位算法。通过仿真模拟实际运行中可能出现的各种接地故障,并进行定位试验。测试结果表明,将对比零序电流波形相似度应用到配电自动化在线监测领域中进行接地故障定位是可行的。     

基于巴氏系数的变压器励磁涌流和故障差流识别新判据

传统变压器励磁涌流识别方法在复杂电磁环境以及电流互感器(CT)饱和等情况下会受到干扰而导致保护动作速度变慢或者误动。为解决此问题,提出一种利用电流波形分布特征识别励磁涌流的变压器差动保护新判据。结合巴氏系数图像匹配算法,对比差动电流和正弦信号的波形相似度以区分励磁涌流和故障电流。并利用PSCAD/EMTDC软件仿真以及动模试验验证了该判据在变压器空载合闸、区内和区外故障、带故障合闸以及CT饱和等工况下的有效性。     

用波形拟合法识别变压器励磁涌流和短路电流的新原理

提出了一种利用波形特征区分变压器励磁涌流和内部故障的新方法。该方法基于涌流波形畸变严重的基本思想,能够利用较短的数据窗,预测出相应的标准正弦波,通过分析实际采样波形与标准正弦波的相似程度来区分变压器励磁涌流和内部故障。理论分析和EMTP仿真均表明：该方法数据窗较短,特征明显,识别正确,不受电流互感器饱和的影响等。     

主设备变压器保护谐波制动改进

传统的变压器保护采用励磁涌流中二次谐波的含量区分是励磁涌流还是故障电流，从而对差动继电器进行闭锁，但在空投或故障切除后恢复供电时，变压器发生某些故障，如轻微匝间故障，励磁涌流与故障电流叠加，由于变压器容量，电压等级，变压器的铁芯结构等因素影响，励磁涌流可能长达5s才能衰减，此时可能造成变压器保护的实际拒动，针对上述原理的缺陷，提出二次谐波的涌流加速原理，充分利用CPU的快速处理能力，使变压器在发生上述故障时快速动作，提高保护的动作时间。     

基于电流极性比较的主动配电网故障定位方法

馈线终端单元在主动配电网发生故障时实现对配电网的主动控制,需要简单有效的控制算法。因此,提出了基于电流极性比较的主动配电网故障定位方法。该方法采用馈线终端单元实时检测故障电流,将电流突变时刻作为故障起始点,记录故障后半个周波数据,并计算其极性。通过比较相邻检测点故障电流的极性,实现故障定位。仿真和现场验证结果表明,该方法在主动配电网发生相间短路故障和单相接地故障时均能实现准确的故障定位。     

10 kV配电网的接地故障测试述评及真型实验场设计

针对现实中单相接地故障选线和定位困难、相关产品测试验证的效率低下等问题,述评了10 kV配电网接地故障的仿真测试与试验验证相关问题。首先,基于单相接地故障的暂态过程分析,阐明了引起接地选线困难的机理原因。综述了小电流接地故障的三种常用测试验证手段,并讨论了各自的优缺点。接着,分析了小电流接地故障选线和定位装置效果不理想的原因。讨论了其仿真与试验验证面临的难题,论证了建立真型实验场的重要性和迫切性。最后,设计了一种10 kV配电网真型实验场的系统方案,给出了实测案例。并指出了该实验场的技术优势和应用前景。     

利用电流变化率极值特征的变压器涌流识别研究

为进一步提高电力变压器差动保护性能,提出一种利用电流变化率极值特征的励磁涌流识别的方法。变压器发生涌流时,三相电流波形至少存在一相以上有间断及尖顶波特性,一个工频周期内电流变化率的极大值与极小值的时间间隔小于半个周期,且不具备周期性特点。而内部故障时,故障电流变化率波形近似呈正弦特征,一个工频周期内极大值与极小值的时间间隔近似为半个周期,且具有周期性特征。利用电流变化率一方面可以削弱非周期直流分量的影响,另一方面可以凸显幅值较小的间断变化临界点的特征,构造了利用电流变化率特征的涌流识别判据及实现方案。最后利用动模试验进行验证,不同情况下的计算分析结果表明该算法原理清晰、判据简单、计算量小,在一个周波内能可靠识别出涌流与内部故障,为进一步提升和优化变压器保护性能提供了有益的理论基础。     

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。