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。     

扩展Prony谐波分析法在配电网接地选线中的应用

当配电网单相接地故障发生在相电压过零点附近时故障线路零序电流中含有大量的暂态感应电流直流分量.文章提出了利用扩展Pronv算法,提取各线路零序电流中衰减的直流分量或低频振荡分量,根据故障线路和非故障线路零序电流在这两个分量上的差异,来确定故障线路的方法.应用PSCAD仿真也表明,用该方法实现配电网相电压过零点附近发生故障的故障选线,具有很高的灵敏度和可靠性.     

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。     

一种新的谐振接地系统单相接地故障选线方法

为解决谐振接地系统单相接地故障在小故障合闸角情况下选线准确率不高的问题,利用集合经验模态分解(EEMD)和希尔伯特变换在频带分析方面的优势,提出了一种新的谐振接地系统故障选线方法。通过分析单相接地故障时暂态零序电流的分布特征,比较系统暂态电容电流与衰减直流分量的能量大小,自适应将能量较大的信号用于故障选线。暂态电容电流能量大时通过比较暂态电容电流的极性确定故障线路;衰减直流分量能量大时通过比较消弧线圈与初选线路衰减直流分量的能量确定故障线路。分别对不同故障合闸角,不同过渡电阻的单相接地故障进行了仿真验证。仿真结果表明,该方法选线准确率高,在小故障合闸角情况下亦能准确选线,具有一定的应用价值。     

小波重构算法在配电网接地选线中的应用

当配电网单相接地故障发生在相电压过零点附近时,故障线路零序电流中含有大量的暂态感应电流直流分量.文章提出了利用小波的分频特性和重构算法,分别求取各线路零序电流中直流分量和基频分量的重构信号,根据故障线路和非故障线路零序电流中二者的能量比的不同,来确定故障线路的方法.应用电磁暂态程序(ATP)仿真也表明,用该方法实现配电网相电压过零点附近发生故障的故障选线,具有较高的灵敏度和可靠性.     

自适应消弧线圈接地系统故障选线实用新方法

针对现有暂态量选线方法在电压过零附近时故障灵敏度低的不足,提出一种通过提取衰减直流分量的自适应方法,不仅能使保护尽可能适应消弧线圈接地系统各种变化,而且有很好的抗干扰能力,无须整定,进一步改善了保护的性能,与暂态量选线方法配合可以形成完善的故障选线方案。大量的数字仿真结果表明,该方法有效、可靠。     

基于高低频段暂态信号相关分析的谐振接地故障选线方法

针对谐振接地系统在相电压过零点附近发生单相接地故障时选线灵敏度不足的问题,提出一种基于高低频段馈线零序电流与母线零序电压导数的相关分析故障选线法。系统故障后健全线路的阻抗在高低频段均呈电容特性,而故障线路的阻抗在高频段呈电容特性,在低频段呈电感特性。由此可知,健全线路零序电流与母线零序电压导数的相关系数在高频段和低频段相等,其差为零;故障线路在低频段含有衰减直流分量,该频段内零序电流与母线零序电压导数的相关系数很小,而高频段的相关系数数值较大,两者差值较大。根据这一特点构成故障选线判据。该方法物理意义明确,能提高相电压过零点附近的选线灵敏度,在其他故障状态下也能准确选线。大量仿真结果验证了该方法的有效性。     

自适应消弧线圈接地系统故障选线实用新方法

针对现有暂态量选线方法在电压过零附近时故障灵敏度低的不足，提出一种通过提取衰减直流分量的自适应方法，不仅能使保护尽可能适应消弧线圈接地系统各种变化，而且有很好的抗干扰能力，无须整定，进一步改善了保护的性能，与暂态量选线方法配合可以形成完善的故障选线方案。大量的数字仿真结果表明，该方法有效、可靠。     

改进暂态特征突变量的小电流接地系统选线仿真研究

应用小波包良好的频域分频特性,对配电网发生单相接地故障后的线路暂态零序电压和零序电流进行分解,得到其在不同频段的特征量,并利用暂态量突变特征最明显的频带作为特征频带,故障线路与非故障线路小波包分解系数的差别采用计数累加的算法实现故障选线.同时,为了避免弱故障时暂态分量过小引起的误选,结合零序电流有功分量法对弱故障进行判断,进一步提高了选线的正确性.通过仿真结果证明了提出的判据抗干扰能力强,即使在电压过零短路、高阻接地时仍可保持较高的可靠性.     

小电流接地系统单相电弧接地故障特征的研究

通过理论分析和大量6kV模拟电弧接地实验,对小电流接地系统单相电弧接地故障时的暂态零序测量电流、零序电压的特征,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进行了深入的研究和分析。这些暂态分量的特性为研究基于单相接地故障暂态分量分析的接地选线方法提供了理论依据。     

小电流接地系统单相接地故障的模糊选线新方法

基于单相接地故障发生后暂态零序电流含有大量丰富的高次谐波成分的现象,利用各线路故障暂态时期零序电流中高次谐波的衰减速率作为新选线依据,并结合应用模糊信息融合原理,将此新方法与残流变化量比较法相结合提出了一种新的模糊综合选线判据,构造了形式简洁物理意义清晰的的故障隶属函数。进行动模实验检验,实验运行结果表明该判据选线正确,抗干扰能力强,是针对现有单相接地故障选线判据适应性较差、正确率不高的现状一种有效实用的综合选线判据。     

带并联电抗器的超高压输电线路自适应重合闸新判据

对带并联电抗器线路发生瞬时性单相接地故障时跳开相的恢复电压特征进行了分析,应用拉普拉斯变换对恢复电压中的各种暂态分量进行了定量求解,从原理上揭示了恢复电压中衰减周期分量的产生原因.通过瞬时性故障与永久性故障时故障相端电压波形的对比,提出了识别永久性单相接地故障的跳开相端电压衰减周期分量幅值判据,并给出一种从跳开相端电压中提取低频衰减周期分量幅值的实用方法,该方法计算简单,判定迅速准确,且不受过渡电阻影响,可有效应用于带并联电抗器的超高压输电线路单相自适应重合闸故障性质的识别及重合时刻的选择.     

利用基波相量变化率的快速选相方法

针对目前选相方法不能快速、可靠识别所有故障类型的问题,提出了利用基波相量变化率的故障选相方法。线路发生短路故障后,故障相基波电流相量变化率受衰减直流分量及工频故障分量影响,其值迅速增大,而非故障相基波电流相量变化率变化较小;如果发生接地故障,零序电流基波相量变化率受衰减直流分量及工频故障分量影响,其值也会迅速增大,否则其值在零附近波动。依据不同类型故障中基波电流相量变化率的特征能够快速、可靠识别故障相。利用PSCAD/EMTDC仿真数据对算法进行测试,仿真结果表明:算法能够在故障后四分之一周波内准确判断故障相,具有较高可靠性。     

±800kV直流输电线路单端行波故障定位的红绿色彩模式检测

不同于交流系统,直流母线上只有直流输电线路一回线路,线路故障单端行波定位原理不会受母线上其他线路的影响,也不存在单相电压过零点附近发生故障和两相电压相等附近发生相间故障时,初始电压行波为零或很小的问题。直流输电线路两端平波电抗器和直流滤波器构成现实的物理边界,故障电压行波在该边界处的反射系数为正且接近于1。将直流线路正、负两极故障电压行波分别映射到红、绿两个颜色通道,形成红绿色彩模式图,其颜色突变点对应于故障行波波头到达量测点的时刻,颜色突变的方向对应于波头的极性,即红色突变对应正极性浪涌,绿色突变对应负极性浪涌。根据故障点反射波与初始行波的颜色突变方向相反,对端边界反射波与初始行波的颜色突变方向相同,来识别故障位于近端1/2线长之内或之外,以及第二个波头的性质。利用图像的边缘检测方法完成故障行波奇异性检测,藉此实现单端行波定位。该方法不需要对故障行波进行小波变换,简单,直观。大量仿真试验表明该方法正确有效。     

基于EMD的提取直流分量的输电线路故障选相研究

电力系统发生故障时,由于线路电感的存在,故障暂态信号中将含有大量的衰减直流分量,该直流分量刚好可以用于故障选相。选用京津唐500 kV输电线路的实际参数,建立EMTP/ATP系统仿真模型,产生故障数据,利用MATLAB编程,运用EMD提取直流分量,实现基于衰减直流分量的输电线路故障选相。理论分析和仿真验证表明,所提故障选相方法简单可靠,且不易受故障类型、故障时刻、过渡电阻、故障位置等因素的影响。     

仅利用零序电流的谐振接地系统接地故障方向算法

由于多数终端难以获得零序电压或三相电压信号,限制了暂态功率方向法在小电流接地故障定位、多级保护、分界技术的应用。分析了谐振接地系统单相接地时故障点上游与下游的零序电流工频分量、暂态主谐振分量以及衰减直流分量与故障初相角的关系,发现可利用零序电流工频分量作为零序电压的极化相量,进一步识别故障方向。当零序电流工频分量初相位分别在(-45°,75°)或(135°,255°)以内,暂态主谐振分量初相位分别在(-30°,30°)或(150°,210°)以内时,或者衰减直流分量与工频分量幅值之比大于预设门槛时,故障方向为正,否则故障方向为负。仿真和现场实际故障数据验证了算法的正确性。     

利用故障暂态高频分量的故障选相新原理研究

提出一种基于故障分量中高频分量的故障选相断原理。该原理利用电压故障分量中的高频成分,通过比较三相电压以不同相为基准的模变换的频域特征实现故障选相。该原理具有类似行波保护的超高速的特点,不受过渡电阻和故障初始角的影响,但选相并不仅限于利用行波波头的特征,有较强的鲁棒性。用ＥＭＴＰ对某典型５００ｋＶ线路的各种故障进行了仿真,取得了理想的效果。     

基于电压相位波动特征的单相永久性故障识别方法

研究了带并联电抗器的超高压输电线路发生单相接地故障时跳开相电压的自由振荡分量频率的影响因素,分析了带并联电抗器的超高压输电线路发生单相接地故障时跳开相电压的相位特征,揭示了恢复电压相位周期性波动的原因,并考虑了傅氏算法处理含非基频量信号时的误差对跳开相电压相位计算的影响。引入健全相电压相量和作为极化电压,以极化电压为基准区分发生瞬时性故障与永久性故障时的跳开相电压相位,提出了识别永久性故障的跳开相电压相位波动判据。EMTP仿真结果表明,该判据计算简单,判定准确,且不受过渡电阻影响,可有效适用于带并联电抗器的输电线路单相故障性质的识别。