小电流接地故障暂态选线与定位技术

我国中压配电网中性点多采用不接地或经消弧线圈接地方式,单相接地(小电流接地)时故障选线和定位困难,长期以来现场实用效果均不理想。接地故障瞬间存在明显的暂态过程,暂态信号包含了丰富的故障位置信息。介绍了利用暂态信号的小电流接地故障选线技术,以及基于配电网自动化(DA)系统的暂态故障分段定位技术。暂态检测技术可靠性高、适应性好、无安全隐患,已在现场获得成功应用。     

小电流接地故障暂态监测新技术

介绍了小电流接地故障暂态信号频域特征，基于暂态零序电流特征频段(SFB)分量幅值、极性和无功功率流向关系的故障线路选择算法，以及在此基础上研制的XJ-100小电流接地故障选线及监测系统。该系统结构合理、功能完善，检测灵敏度、可靠性高，不受消弧线圈、不稳定电弧影响，可适用于配网自动化系统和变电站综合自动化系统，并可利用瞬时接地故障信息对线路绝缘监测提出预警。     

小电流接地故障暂态分析及区段定位新方法

对于中性点采用非有效接地方式的配电网,利用故障点上游和下游故障暂态电流间相似性关系的小电流接地故障区段定位方法,缺乏严格的理论证明且原理上存在一定盲区易导致定位错误。文中建立了适用于定位的小电流接地故障暂态模型,分析了故障点上游与下游间暂态电流的主谐振频率关系,提出一种综合上下游间暂态电流相似性和极性关系、基于暂态电流比较的区段定位新方法,即故障点位于两侧暂态电流相似但极性相反或首个不相似的区间。对于谐振接地系统,利用各检测点工频电流和暂态电流极性关系的一致性排除了线路电流互感器极性反接的影响。所述方法消除了定位盲区,提高了暂态定位原理的可靠性和适应性,仿真和现场实际故障数据验证了该算法的有效性。     

基于暂态相电流的小电流接地故障定位研究

提出一种利用三相电流中的故障电流暂态分量实现小电流接地故障定位的新方法。故障点上游线路,故障相的故障电流暂态分量约等于3倍的上游暂态零模电流,方向为由故障点流向母线;而健全相的故障电流暂态分量约等于故障点下游暂态零模电流,且由母线流向故障点。故障点下游线路,故障相和健全相的故障电流暂态分量均约等于下游暂态零模电流,方向为由故障点流向负荷。在此基础上,定义和求取方向参数,根据故障点两侧方向参数的不同实现故障定位。该方法只需本检测点的三相电流信号,不需电压信号,也不需相邻检测点时钟精确同步。     

基于暂态零模电流的配电网故障区段定位

为降低小电流接地系统通信过程中小波扰动（噪声）对暂态电流法的干扰,减小因采样频率增加造成的通信网络负担,解决故障两侧馈线终端不同步的问题,提出了一种小电流接地系统的故障区段定位方法。通过检测故障区段两侧的暂态零模电流,提取其中的极值,并计算其衰减程度,利用其极性进行辅助定位。数值仿真的结果验证了所提方法的有效性,该方法可以大大降低各检测点暂态零模电流上传或者相互交换过程中的数据传输量。     

基于暂态零序分量的小电流接地故障定位方法

提出一种利用暂态零序电流信号的小电流接地故障定位新方法。通过分析中性点非有效接地系统发生单相接地故障时的暂态特征,发现故障线路故障点同侧(上游或下游)两相邻检测点暂态零序电流信号波形基本相同、幅值相差不大,故障点两侧暂态零序电流相差较大。定义故障参量为暂态持续时间内瞬时零序电流的绝对值和,根据故障区段两端故障参量的变化量最大特征确定故障区段,最后,利用仿真验证了方法的正确性。     

基于区段零序导纳的小电流接地故障定位方法

提出一种基于馈线区段零序导纳的小电流接地故障定位新方法。分段开关将配电网各馈线分成若干区段,在分析健全区段与故障区段零序导纳特征的基础上,讨论了基于零序导纳的故障区段判据。该定位方法可利用馈线终端单元作为现场测量装置,借助配电自动化系统实现。数字仿真结果证明:该方法定位准确率高,不易受系统运行方式、线路参数和过渡电阻等因素影响,能满足现场实用要求。     

基于暂态零模电流近似熵的小电流接地故障定位新方法

提出一种通过计算暂态零模电流近似熵确定小电流接地故障区段的新方法.该方法以故障点两侧暂态零模电流波形差异较大为基础,分别求取沿线各检测点暂态零模电流的近似熵.健全区段两端暂态零模电流近似熵基本相同,其近似熵之比接近1;故障区段两端暂态零模电流近似熵差异大,其近似熵之比(数值小的与数值大的之比)最小,利用此特征可以确定故障区段.该方法数据传输量小,各检测点不需要精确时间同步.最后通过仿真和现场试验验证了该方法的正确性.     

基于暂态电流信号的配电网小电流接地故障自动定位系统研究

正从稳态特征和暂态特征两个方面分析了小电流接地故障的信号特征及其工频零序电流分布特征。设计了一种采用暂态零序电流相似性定位法的故障自动定位系统,该系统主要由定位主站、小电流接地故障选线系统、FTU以及通信系统组成,利用基于暂态零序电流波形相似性的方法实现故障定位。基于暂态电流信号的定位方法不需要外加接地电阻或信号注入设备,不仅不受消弧线圈影响、检测可靠,且易于实现、投资小,可方便应用于DA系统。现场运行和试验证明了本系统算法的有效性和系统装置的可靠性。     

基于暂态零模功率的小电流接地故障定位方法研究

针对小电流接地系统(NUGS)发生单相接地时,故障区段两侧的暂态零模功率初始极性相反、波形差异大,非故障区段两侧的暂态零模功率初始极性相同、波形差异小这一特征,对现有基于暂态零模功率相似性的定位方法进行了实用化改进,提出了相关系数阈值的自适应确定方法。大量的ATP-EMTP仿真表明,该故障定位方法准确可靠,具有不受电压初相角、接地电阻和中性点接地方式的影响等优点。     

小电流接地故障暂态过程的LC谐振机理

对于小电流接地故障,传统基于健全相充电与故障相放电的暂态机理,尚未得到严格理论或实践验证,且仅能反映部分暂态过程。提出一种基于电感—电容(LC)谐振的小电流接地故障暂态机理,即在建立基于线路分布参数小电流接地故障全网模型的基础上,分析各模网络及同模网络内不同检测点阻抗的依频变化(交替呈现容性与感性)特性,给出其间发生LC串联/并联谐振的条件与能量交换规律。研究发现,小电流接地故障暂态过程由同模网络内单条出线、不同线路间的若干组LC并联/串联谐振以及线模和零模网络间LC串联谐振组成,其中频率最小且能量最大的模网络间串联谐振为主谐振,其产生的暂态电压电流含有明确的故障位置信息且易于利用。     

基于线电压和零模电流的小电流接地故障暂态定位方法

为解决配电网小电流接地故障时故障点定位困难的问题,提出一种基于线电压和零模电流暂态分量的故障定位新方法。该方法借助馈线自动化(feeder automation,FA)系统实现,不需要额外增加设备。馈线终端检测线电压和零模电流信号,利用暂态线电压的希尔伯特变换与暂态零模电流的乘积计算故障方向参数,FA主站根据故障点前后方向参数极性相反的特征确定故障点所在的线路区段。介绍基于线电压的小电流接地故障检测和接地故障相确定的算法。数字仿真与试验结果表明该方法是正确可行的。     

基于分散式信号采集的小电流选线装置

给出了一种利用暂态量分析和故障录波技术的分散式新型选线装置的设计。该分散式设计的采集单元回路采用多CPU架构为每路出线回路采集信号,中央控制单元采用PC104或80C51F,它们很好地满足了暂态分析对硬件的要求,具备超大容量的故障录波功能,可利用配备的波形分析软件进行调阅分析,为现场迅速处理接地故障提供了极大的方便。实际运行表明该设计具有很好的应用价值。     

架空线路小电流接地故障零模电压信号获取新方法

提出一种通过电场感应获取架空线路小电流接地故障零模电压信号的新方法。阐述了线路下方由三相电压共同产生电场的特征,提出故障前后垂直地面方向电场的变化量与零模电压基本成比例关系,通过感应该电场变化量可以获取暂态及稳态零模电压信号。提出利用电荷放大器和平行金属极板组成的电场传感器感应空间电场获取零模电压信号的方法。最后通过仿真和试验验证了该方法的正确性。     

基于暂态场量的小电流接地故障定位新方法

提出一种利用暂态电磁场信号实现架空线路小电流接地故障定位的新方法.详细分析了线路下方不同方向电磁场的特征,提出利用特征频段内垂直电场的Hilbert变换与水平磁场的乘积计算故障方向,根据故障点前后故障方向的不同确定故障区段.阐述了所述方法的若干性能与抗干扰措施,最后通过仿真和试验验证了该方法的正确性.     

基于零序电流暂态极大值的小电流接地选线新判据

根据小波变换后的近似系数以及其提供的时域信息,提出了一种基于零序电流暂态极大值的小电流接地故障选线新判据,该判据不受故障初相角、过渡电阻及中性点接地方式的影响.ATP算例仿真验证了该算法的有效性.     

基于方向行波的小电流接地系统故障选线

从行波传输的角度出发，对小电流接地系统发生故障时的暂态过程进行分析，并通过分析得出以下结论：故障线路的反向电压行波和正向电压行波同时到达，而非故障线路的反向电压行波滞后正向电压行波一定时间后到达；并且故障线路和非故障线路正向电压行波的初始极性相反。利用这两个特征，提出基于正、反向行波能量之比和正向电压行波初始极性的故障选线新判据。通过暂态仿真软件ATP进行仿真，结果证实了上述原理的有效性，且不受故障初相角和过渡电阻的影响。     

基于相频特性与多频带分析的小电流接地系统故障选线

根据线路的相频特性将频率分为不同的区段,论证了在选定频段（SFB）内,小电流接地系统健全线路零序电流极性与故障线路相反;应用小波包以适当频率带宽对各线路的暂态零序电流进行分解,小波包系数的符号表示相应频段零序电流的极性;在SFB内按照能量最大的原则,确定各线路暂态零序电流分布最集中的频带所对应的小波包分解树节点,通过比较所有线路暂态零序电流在各自能量最大节点处的小波包分解系数的极性,自适应地实现故障选线。PSCAD仿真试验结果表明,该方法能够准确、可靠地实现电缆-架空线混合传输线的小电流接地系统单相故障选线。