基于小波算法的小电流接地系统高阻接地故障的识别

在10kV配电网络中，普遍采用中性点不接地或经消弧线圈接地的小电流接地方式，在发生高阻接地故障后，故障特征不明显，对故障识别的难度较高。基于上述问题，提出利用小波算法提取故障线路特征，将零序电流小波和小波能量熵作为识别高阻接地故障的特征量。利用仿真软件PSCAD搭建了10kV中性点经消弧线圈接地配电网线路模型，仿真得到小电流接地系统发生高阻接地故障时的电压电流波形，然后采用Matlab软件分析故障波形，提取故障的特征量并识别故障。仿真试验证明该方法具有良好的故障识别效果。     

基于GA优化BP神经网络的有源配电网高阻接地故障选线方法

当配电网发生高阻接地故障时,逆变型分布式电源的接入会向零序网络中注入不平衡的谐波电流,改变原有故障特征的分布规律,导致传统高阻故障选线方法失效。考虑光伏电源接入对配电网的影响,提出了一种基于GA优化BP神经网络通过融合多种故障特征的有源配电网高阻接地故障选线方法。首先,利用Matlab/Simulink搭建谐振接地系统仿真得到选定周波的故障零序电流,根据小波包变换从中提取小波包能量熵和模极大值,并将其作为数据样本。然后,将数据输入优化后的网络中进行训练,得到能够实现智能选线的机器学习模型。最后,算例分析表明该方法较传统算法提高了迭代速度和训练精度,在多种复杂故障条件下具有良好的选线容错率,且具有一定的抗噪能力。     

暂态零序电流波形差异的单相接地故障选线

配电网结构日趋复杂,系统发生单相接地故障的概率较高。文中在选定频段(SFB)内配电网零序电流分布特征研究的基础上,提出了基于暂态零序电流波形差异的配电网单相接地故障选线新方法。该方法利用小波包变换引入基于SFB的馈线零序电流特征分量的概念,定义符号化处理后的各馈线零序电流特征分量的互差绝对值之和为馈线零序电流波形差异系数,并根据故障馈线零序电流波形差异系数最大的特点进行选线,凸显了故障馈线与健全馈线之间的差异。PSCAD仿真表明文中方法选线准确率和可靠性高,不受故障电阻、故障距离、中性点接地方式、电弧和噪声的影响。     

基于PSO和贝叶斯分类器的配电网高阻接地故障识别技术

提出了一种基于粒子群优化算法和贝叶斯的配电网高阻接地故障识别方法,该方法首先采用离散小波变换构造配电网电压和电流的时频矩阵,提取出反映高阻接地故障的特征量。采用粒子群算法对贝叶斯分类器进行特征空间优化,提高分类准确性和计算时效性。各类典型工况下的仿真和实验结果表明该识别方法的正确率大于95%,可有效处理绝缘子泄漏电流、电容器投切以及非线性负荷等干扰因素。     

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。     

配网高阻接地故障伏安特性分析及检测

中性点有效接地中压配电网常发生弧光高阻接地故障,短路电流小,零序保护无法动作切除,但存在的电弧易引发火灾、人身伤亡等恶性事故。传统故障检测算法一般基于电弧热平衡模型,采用基于傅里叶变换的频域信号分析方法,但在非线性电弧的强噪声环境下检测成功率较低。针对该问题,首先提出了基于固体介质电击穿原理的非线性电弧模型,分析了电路线性元件和高阻接地非线性电阻的伏安特性,从时域角度采用最小二乘线性拟合抽取故障特征,提出了基于故障电阻非线性识别的高阻接地故障检测算法。大量仿真数据和现场试验数据证明了该故障模型比传统模型更精确,且所提检测算法具有较高的灵敏性和可靠性。     

基于小波包分析的谐振接地系统高阻故障选线方法

配电网谐振接地系统的高阻接地故障处理一直是一个研究重点,由于故障电流微弱、故障发生时刻不确定、受线路参数和随机因素影响等原因,一直缺乏可靠的高阻接地故障选线方法。现根据谐振接地系统单相高阻接地的故障特性,用小波包分析和能量熵相结合对故障暂态零序电流进行分析,将能量熵作为单相高阻接地故障的暂态特征量,可以定量地对复杂的暂态故障信息进行分析。分析故障零序电流暂态信号能量熵分布的规律,定义平均能量熵来统计信号能量的复杂度。提出基于平均能量熵的故障模式分类方法,将单相高阻接地故障分为低频故障、强故障2类故障类型,并且依据不同的故障类型,使用不用的算法进行故障线路的选择,最后使用仿真的数据来证明此方法的正确性和可行性。     

小波法识别配电网线路高阻故障

配电网中最常见的一类故障属于单相接地故障。当故障发生时,能够快速识别故障所在位置以及用最快的速度切除故障时保证系统安全运行的重要保障。单相高阻接地是电路接地故障中最常见的一类故障,然而高阻故障时电流和电压的突变量与正常情况下的单相接地故障相比是小很多,现有的保护装置很难识别出电气量的突变从而无法可靠的作出保护。本文利用PSCAD仿真软件构造配电网模型,提取故障时的零序电流和零序电压两个暂态量,通过小波变换分析法对其进行分解、重构,得出零序电流和零序电压的细节系数后代入特征值方程求出各段母线和不同支路的特征值,通过比较判断出故障所在线路。     

基于双树复小波变换的配电网故障选线

在对配电网故障信号进行处理的过程中,为了减少噪声的影响,将应用于心电信号处理的双树复小波变换用于配电网故障选线,并结合暂态小波能量的改进算法,提出了一种小电流接地系统故障选线新方法。首先将各线路暂态零序电流进行双树复小波变换,得到小波分解系数并计算小波能量。根据电压峰值附近故障和过零点附近故障的信号能量谱特征,通过设定阈值分别比较小波高频能量和低频能量。利用Simulink进行大量仿真,结果表明:与传统离散小波变换相比,双树复小波变换去噪更彻底,而且不受故障合闸角、过渡电阻及系统运行方式等因素的影响,可以快速准确选线。     

基于零序特征量的配电网接地故障区段定位方法

针对现有配电网故障区段定位方法存在对不同接地故障的适应性不强、灵敏度低等问题,分析了谐振接地配电网在发生经不同过渡电阻接地故障时,故障点上、下游的零序电流和零序电压暂态分量的特征,得出了故障点上、下游零序电流在1个工频周期内的积分与零序电压差值的比值(零序特征量)存在较大差别的结论。基于这一结论提出一种能够适用于谐振接地配电网接地故障区段定位的方法。仿真结果表明所提故障区段定位方法在高阻接地故障、低阻接地故障和非线性弧光接地故障下都具有较好的可行性。     

High-impedance fault detection in distribution networks with use of wavelet-based algorithm

A new simple and effective algorithm of arcing fault detection in distribution networks with the application of a wavelet transform technique is presented in this paper. The protection algorithm developed observes the phase displacement between wavelet coefficients calculated for zero-sequence voltage and current signals at a chosen high-level frequency. The final decision in regards to feeder switching off (or alarm issuing) is met either with a deterministic logic scheme or with the use of a neural net trained especially for that purpose. The developed wavelet-based high-impedance fault (HIF) detector has been tested with Electromagnetic Transients Program-Alternative Transients Program (ATP)-generated signals, exhibiting better performance than traditionally used algorithms and methods. The protection method proposed may be used for HIF detection independent of the network neutral-point grounding mode. The scheme proved to be robust against transients generated during normal events such as feeder energizing and de-energizing as well as capacitor bank switching.     

基于分形理论与聚类分析的小电阻接地系统高阻接地保护方法

针对目前小电阻接地系统保护由于整定值过大而对高阻接地故障易出现拒动的问题,基于分形理论和聚类分析提出了高阻接地保护新方法。该方法提取故障线路和非故障线路零序电流的相似性特征,利用零序电流比值和分形维数对相似度进行量化计算,构建了接地故障特征矩阵,采用K-means聚类算法对接地故障特征矩阵进行分析,避免了保护整定困难的问题。经真型实验录波数据验证,所提方法将保护的耐阻能力提高到2000Ω,具有一定的应用价值。     

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。     

逆变型分布式电源接入对小电阻接地系统馈线零序电流保护的影响

逆变型分布式电源(IIDG)的接入改变了小电阻接地系统的接地故障特性,不仅使传统零序电流的计算方法不再适用,而且对馈线零序电流保护造成了不利的影响。通过分析IIDG的故障电流特性,建立了具有低电压穿越能力的PQ控制型IIDG故障等值模型;在含IIDG小电阻接地系统接地故障分析建模的基础上,提出了零序电流迭代求解算法,并利用MATLAB编写相应的求解程序,将计算结果与电力系统实时仿真系统(RTDS)的仿真结果进行比较,验证了所提算法的有效性和准确性;基于所建立的故障分析模型,揭示了IIDG的接入对小电阻接地系统馈线零序电流保护的影响机理,利用所提零序电流迭代求解算法求解不同故障情况下的馈线零序电流值,验证了理论分析的正确性。     

基于故障信息的高阻接地故障辨识与定位方法

高压输电线路发生高阻接地故障时,由于受过渡电阻的影响,线路保护动作行为较为复杂,故障测距结果往往误差过大。针对以上问题,提出了一种高阻接地故障辨识和故障定位的方法。该方法的核心思想是基于故障录波数据,计算故障区域各条线路两侧电流矢量和及跳闸线路两侧零序电流比值,然后根据序网络故障分析和差动保护原理,利用电网分布式继电保护计算系统进行故障辨识和定位。计算和现场巡线结果表明该方法受过渡电阻和负荷电流的影响很小,故障定位精度较高,可满足现场的应用要求。     

基于小波包方法的配电网故障选线与仿真研究

配电网单相接地故障选线问题一直未能很好地解决。在分析配电网发生单相接地故障暂态特征基础上,对中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障进行了仿真。介绍了一种利用小波包分解暂态零序电流的故障选线方法。该方法利用小波包对各条线路的暂态零序电流进行多层分解,按照能量最大的原则确定各线路暂态零序电流分布集中的特征频带,在征频带内进行幅值与极性综合比较选出故障线路。通过MATLAB仿真表明,该方法可以准确实现故障选线,具有较高的灵敏度,且不受过渡电阻、故障合闸角及电弧的影响。     

基于能量谱相似度自适应聚类的配电网接地故障区段定位方法

分析谐振接地系统发生单相接地故障时各区段故障暂态零序电流的相似性特征,提出基于故障暂态零序电流Hilbert瞬时能量谱相似性自适应仿射传播聚类(adAP)的故障区段定位方法.所提方法对故障后首半个工频周期的故障线路各区段的故障暂态零序电流进行局部特征尺度分解(LCD),对得到的各频带波形进行Hilbert变换得到Hilbert瞬时能量谱.计算Hilbert瞬时能量谱两两间的动态时间弯曲距离,对动态时间弯曲距离构成的相似度矩阵进行adAP,根据Silhouette指标最高的聚类情况定位故障区段.在电弧故障、存在分布式消弧线圈系统、不同消弧线圈补偿度系统、噪声干扰、两点接地、采样不同步的场景下的仿真结果和现场数据验证结果表明,所提方法能克服工程应用中可能存在的影响,鲁棒性好、准确度高.     

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系。可对零序电流采样值序列与对应的母线零序电压差分值序列进行线性拟合,根据拟合优度及曲线斜率选择故障线路。方法可同时适用于不接地系统与谐振接地系统,且对高阻接地故障仍有较高的选线准确度,与以往的选线方法相比利用了更加丰富的故障电气量,提高了选线算法的适应性与选线的可靠性。仿真验证与现场数据验证了方法的正确性。     

基于综合Hausdorff距离的小电流接地故障选线

将Hausdorff距离引入小电流接地系统故障选线,利用故障后暂态零序电流波形的相似性度作为故障选线判据,提出改进后的综合Hausdorff距离算法计算暂态零序电流的波形相似度,进行故障线路筛选。采用MATLAB/SIMULINK软件对不同故障条件分别进行仿真。实验结果表明,综合Hausdorff距离算法不受接地电阻、故障电压初相角、短路距离以及电网结构等因素的影响,具有准确性高,抗噪声能力强,检测速度快和对采样频率限制低的优点。     

基于零序导纳变化的灵活接地系统接地故障方向判别算法

目前灵活接地系统的接地保护大多直接采用小电阻接地系统的定时限零序过电流保护,存在高阻接地时保护灵敏度不足以及故障信息利用不充分等问题。通过分析灵活接地系统发生单相接地故障时,并联小电阻投入前后故障点上、下游及健全线路的零序测量导纳特征,发现并联小电阻投入前后故障点下游及健全线路的零序测量导纳不变,模值比为1,而故障点上游线路零序测量导纳的模值比远大于1,基于此提出了基于零序导纳变化的灵活接地系统接地故障方向判别算法。数字仿真和现场试验数据表明,该方法准确率高,不易受线路参数和过渡电阻等因素影响,可与定时限零序过电流保护配合使用,能满足现场实用要求。