谐振接地系统单相断线并电源侧接地故障电压特征分析EI北大核心CSCD

针对谐振接地系统,综合考虑阻尼率、失谐度、接地过渡电阻、断线位置、故障线路零序电容占系统总零序电容的比例以及负荷阻抗等多方面因素,建立了谐振接地系统单相断线并电源侧接地故障分析模型。全面分析了中性点电压及断口上下游各相电压、线电压的幅值及相位在各因素影响下的变化规律,并给出电压变化特征值。基于MATLAB/Simulink仿真软件对示例配电网进行仿真验证,仿真结果验证了理论分析的正确性,可为配电网断线故障辨识定位提供理论依据。     

基于虚拟能量变化率的谐振接地系统高阻接地故障选线方法

谐振接地系统的高阻接地故障由于消弧线圈和接地阻抗作用,故障电气量较微弱,故障检测与选线困难。通过对高阻故障的暂稳态特征以及故障线路对地支路的瞬时和永久性改变的分析,总结出健全线路和故障线路对地电容参数的瞬时变化规律及特征。进而构造表征故障前后各线路对地电容参数变化的虚拟能量分量,并分析虚拟能量变化率的变化规律。最后,提出了利用线路虚拟能量变化率峰值占比来确定故障线路的判据,并用于设计故障选线方法。所述方法在保证选线正确的同时,扩大了检测范围并增强了抗三相不平衡干扰的能力,仿真结果和现场实测数据验证了方法的准确性与可靠性。     

一种谐振接地系统电弧高阻接地故障选线新方法及仿真

提出了一种电弧高阻模型,并针对谐振接地系统电弧高阻接地故障选线问题,提出一种基于希尔伯特-黄变换和概率神经网络的选线新方法。采集每条线路在单相接地故障发生时的零序电流暂态信号(一个周波,故障前1/4个周波和故障后3/4个周波)进行EMD分解,计算各条线路的特征固有模态能量。将各条线路的特征固有模态能量输入到PNN网络,实现故障线路自动识别。运用Matlab软件对电弧高阻接地故障、混合线缆系统接地故障分别进行了选线仿真,并进行了噪声干扰试验,验证了该方法的可行性与准确性。     

基于改进DTW的接地故障波形互相关度聚类选线方法

谐振接地系统发生单相接地故障时,各线路暂态零序电流波形具有非线性非平稳特性,故障线路与非故障线路的暂态零序电流波形存在差异性,提出一种基于改进动态时间弯曲距离(DTW)的接地故障波形互相关度聚类选线方法。通过改进DTW算法求取各线路发生故障后半个周期暂态零序电流波形两两之间的幅值互相关系数矩阵(ACCM),结合暂态零序电流极性互相关系数矩阵(PCCM),构造表征暂态零序电流幅值和极性信息的综合互相关系数矩阵(CCCM),由免阈值设定的模糊C均值聚类(FCM)算法选出故障线路。对噪声干扰、两点接地、电弧故障、采样不同步等情况的仿真结果表明,所提故障选线方法不受工程应用中可能存在的影响因素的影响,实现可靠选线。     

基于动态模式匹配距离的配电网单相接地故障选线研究

中性点经消弧线圈接地配电网发生单相接地故障,各线路的零序电流暂态含量丰富,在理论分析单相接地故障零序电流特性的基础上,提出一种基于动态模式匹配距离(DPM)的零序电流波形相似性度量聚类选线方法.首先将单相接地后线路暂态零序电流以等分段点和极值点作端点进行动态分段,根据各分段均值及其变化趋势实现子分段序列形态模式符号化表...     

基于EMD聚类算法的配电网单相接地故障选线方法

谐振接地系统发生单相接地故障时故障信号不易处理。为准确选出故障线路,提出一种基于EMD算法和以欧氏距离为基础的聚类算法相结合的故障选线方法。根据谐振接地系统单相接地故障后零序暂态电流的特性——故障线路的零序暂态电流幅值远大于各健全线路的零序暂态电流幅值并且极性相反,首先对各馈线暂态零序电流进行EMD分解并提取主振荡频带电流信号,然后求取各馈线主振荡频带电流信号的综合欧氏距离,以此为基础对各馈线进行排序和聚类,由聚类结果确定故障线路。仿真结果表明,该方法准确、可靠。     

基于调节脱谐度的谐振接地系统故障选线方法的研究

针对谐振接地系统经高阻接地时,故障特征信息微弱易导致选线失败问题,提出一种调谐式故障选线方法。详细分析了故障后系统零序电流特征及所提选线方案的抗过渡电阻能力,通过调节脱谐度改变线路零序电流特征,发现故障线路与健全线路零序电流变化方向相反且变化率差异显著。利用故障线路与健全线路的零序电流变化特征差异,构建了调谐式故障选线方法。仿真计算结果表明,该方法准确可靠,高阻接地下可以有效识别故障线路,进一步提高选线准确率。     

基于同步零序电流谐波群体比相的谐振接地系统高阻故障选线及区段定位方法

高阻接地故障选线和区段定位是配电网故障处理的难点,谐振接地系统因其故障特征的特殊性又给高阻接地故障诊断带来挑战。针对传统小电流接地故障定位方法在面对高阻接地故障问题时因量测精度不足、故障特征提取不准确造成的定位困难问题,从高阻接地故障非线性特征入手,推导谐振接地系统健全线路(区段)和故障线路(区段)特征的差异;分析消弧线圈补偿度和系统阻尼率对故障特征的影响;利用区段合成零序电流的同步波形,提出不依赖于故障特征产生时间且适用性更广泛的同步三次谐波群体比相定位方法。实测案例验证了所提理论的正确性和方法的有效性。     

基于虚拟能量变化率的谐振接地系统高阻接地故障选线方法

谐振接地系统的高阻接地故障由于消弧线圈和接地阻抗作用,故障电气量较微弱,故障检测与选线困难。通过对高阻故障的暂稳态特征以及故障线路对地支路的瞬时和永久性改变的分析,总结出健全线路和故障线路对地电容参数的瞬时变化规律及特征。进而构造表征故障前后各线路对地电容参数变化的虚拟能量分量,并分析虚拟能量变化率的变化规律。最后,提出了利用线路虚拟能量变化率峰值占比来确定故障线路的判据,并用于设计故障选线方法。所述方法在保证选线正确的同时,扩大了检测范围并增强了抗三相不平衡干扰的能力,仿真结果和现场实测数据验证了方法的准确性与可靠性。     

基于同步时频特征分析的配电网接地故障定位方法

针对谐振接地网络发生高阻、小故障角度单相接地故障时故障特征不显著等问题,利用同步相量测量技术,提出了基于广义S变换时频分析的接地故障区段识别方法。利用广义S变换提取某一高频段内的频域特征量,计算故障后1/4工频周期各测量点在该时频窗内的零序电流时频特征量,计算不同测量点零序信号之间时频特征分布相似度,构建综合时频特征分布相关系数矩阵,结合模糊C均值聚类,实现接地故障区段的识别。结果表明,所提方法能准确定位出故障区段,不受故障距离、故障初相角等因素影响。     

宽频信号在谐振接地有源配电网高阻故障选线中的应用

谐振接地系统的高阻故障选线是配电网故障诊断的传统难点。传统故障选线方法,一方面,因过渡电阻升高带来的特征原理性变化或对测量精度较敏感而可靠性不足;另一方面,因缺乏对分布式电源接入以及配电网多变运行方式下的特征机理研究而导致对实际场景的适用性不强。文中探讨了高阻故障非线性介质击穿原理和信号宽频化特点;建立了有源配电网高阻故障这一非线性系统的分析模型和宽频信号描述方法;讨论了故障的非线性特征在不同脱谐度、阻尼率等系统运行方式下的空间分布规律。最后,提出基于频段零序无功功率的高阻故障选线方法。仿真和实际故障案例验证了算法的有效性。     

基于欧氏动态时间弯曲距离与熵权法的负荷曲线聚类方法

为了改善目前负荷建模中聚类方法相似度衡量不准确及聚类结果质量较差的问题,综合运用k-means及熵权法原理,提出一种基于欧氏距离与动态时间弯曲距离的日负荷曲线聚类方法。首先,采用欧氏距离与动态时间弯曲距离分别衡量日负荷曲线的整体分布特性、局部动态特性与整体动态特性。然后,引入熵权法自适应配置3种特性的权重系数。最后,采用k-means聚类算法,以所提相似度衡量方法为依据,对用电日负荷曲线进行聚类。算例对某省区电网典型用户的日负荷曲线展开聚类分析,结果表明所提方法相似度衡量指标合理,且在聚类质量、鲁棒性等方面具有一定的优越性,可以真实反映该地区的用户用电特性,满足在线负荷建模的应用需求。     

基于零序阻抗突变特征的谐振接地系统高阻接地故障选线方法

针对配电网谐振接地系统高阻接地故障选线困难的问题,提出了一种利用消弧线圈并联电阻短时投入以增强线路零序阻抗特征的高阻接地故障选线方法.对发生单相接地故障时消弧线圈并联电阻投入前、后同一母线上的健全线路和故障线路的零序阻抗特征进行分析,由分析结果可知:任意健全线路在并联电阻投入前、后其零序阻抗基本保持不变,由线路自身对地电容阻抗构成;故障线路在并联电阻投入后零序阻抗减小,由所有健全线路、消弧线圈支路和并联电阻支路的并联等值阻抗构成.此外,综合考虑故障点电流的限幅要求和零序电压的启动要求分析了并联电阻的取值范围.利用消弧线圈并联电阻投入前、后线路零序阻抗的变化特征构造了故障选线判据,其能够适用于过渡电阻在3000Ω以内的高阻接地故障.利用MATLAB建模仿真,验证了所提故障选线方法的有效性.     

基于同步量测的谐振接地系统高阻接地故障区段暂态定位

谐振接地系统高阻接地故障发生概率较大,检测难度高,现有暂态分析及暂态区段定位方法不适合用于高阻接地故障。利用消弧线圈与系统对地电容间并联谐振的独特作用,分析了谐振接地系统高阻接地故障暂态零序电流与暂态零序电压的变化规律。研究发现,故障点下游各检测点暂态电流与暂态电压近似正交,而故障点上游检测点暂态电流还包含了与暂态电压成正比例的故障点暂态电流。利用同步量测单元采集的故障信息,计算各检测点暂态电流在暂态电压上的投影,若相邻检测点暂态电流投影分量之差超过一预设门槛,则该区段为故障区段,否则最末检测点下游区段为故障区段。所述方法完善了小电流接地故障暂态分析与暂态区段定位技术,数字仿真验证了该方法的可行性。     

利用暂态波形伸缩变换的谐振接地系统故障选线方法

谐振接地系统单相接地时,非故障线路间暂态零序电流波形的相似度高于故障线路与非故障线路暂态零序电流波形的相似度。非故障线路间的相似度主要与线路对地分布电容有关。采用2条线路对地等效电容的比值对暂态零序电流波形进行伸缩变换,以提高波形间的相似度及选线裕度。基于分段相平面分析,求出各线路伸缩变换后暂态零序电流波形的各段相平面轨迹到确定点的欧氏距离,构造可综合表征暂态零序电流波形幅值和极性信息的特征矩阵,对特征矩阵做模糊K均值聚类,选出故障线路。在噪声干扰、电弧故障、采样不同步、不同时间窗等情况下分别对所提方法进行仿真验证,结果表明所提算法适应性强,选线准确、可靠。     

基于XGBoost的配电网高阻接地故障检测方法

配电网高阻接地故障具有电气量微弱、与正常运行工况相似等特点,因此难以检测。针对传统指标阈值法常由经验整定,在复杂环境下适应性较差、灵敏性不足等问题,提出一种基于极端梯度提升(extreme gradient boosting, XGBoost)的配电网高阻接地故障检测方法,以避免复杂的阈值整定。首先,通过建立10 kV中压配电系统高阻接地故障的等效模型,获取高阻接地故障和正常运行工况的零序电流数据。然后,在对数据进行归一化处理的基础上,利用XGBoost直接从原始量测信息中学习其与高阻接地故障的映射关系,构建高阻接地故障检测模型,以降低因特征提取产生的误差。最后,大量仿真结果表明,所提方法对高阻接地故障检测具有较好的灵敏性和速动性,并且在噪声和数据缺失等情况下表现出较强的泛化能力。     

基于故障分量原理的配电网高阻接地故障检测方法

配电网中发生高阻接地故障时,短路电流小于传统过流保护的阈值,无法被常规保护装置检测和清除。若不及时消除短路电路,极易演化成严重故障。针对该问题,文中首先分析发生高阻接地故障时配电网的故障分量特征和基于母线处的正序电压故障分量与其相连接的各馈线正序电流故障分量的相位差特征,给出适用于配电网高阻接地故障检测的故障判据。然后,为解决配高阻接地故障检测过程中系统不平衡引起的一系列问题,制定了相应的故障检测启动判据。基于该故障检测判据和启动判据,制定基于故障分量原理的配电网高阻接地故障检测方法。最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件中建立含架空线路的中压配电网模型,仿真结果验证了所提高阻接地故障检测方法的正确性。     

基于余弦距离和DBSCAN聚类的小电阻接地系统选线方法

针对小电阻接地系统发生单相高阻接地故障时存在的保护死区问题,依据接地线路与正常线路零序电流相位存在明显差异的特点,提出一种基于余弦距离和DBSCAN聚类的小电阻接地系统选线方法,通过计算馈线零序电流余弦距离矩阵并结合DBSCAN聚类算法实现选线。对于工程中零序电流互感器极性错误,通过对零序电流进行预处理,进一步提高选线的可靠性。通过仿真验证所提方法在单相高阻接地、谐波干扰、零序电流互感器极性错误、同相两点接地、母线接地等情况下能可靠选线。