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。     

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。     

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。     

新型谐振接地系统接地故障全补偿方法

针对传统消弧线圈无法补偿有功电流和抑制间歇性接地故障等难题,提出了一种谐振接地系统接地故障全补偿新方法。系统正常运行时,通过注入信号谐振精确测量系统对地绝缘参数,根据绝缘参数计算补偿元件值;当发生接地故障时,利用故障电流的相位选出故障相,然后在故障相的滞后相投入阻容性补偿元件,将故障相电压抑制为0,实现接地故障电流全补偿。仿真分析表明,所提方法不受过渡电阻影响,能快速抑制故障相电压,实现配电系统接地故障电流的全补偿,有效抑制间歇性接地故障,且操作简单可靠、成本低。     

并阻尼谐振接地系统对地参数测量与高阻故障选线新方法

针对谐振接地系统对地参数测量不准确以及高阻接地故障选线困难的问题,提出了并阻尼谐振接地系统对地参数测量与高阻故障选线新方法。基于消弧线圈并联阻尼电阻的投切特性,利用投切阻尼电阻前后零序电压幅值与相位的变化关系,测量系统对地电导与电容参数。在系统正常运行时,通过调整并联阻尼电阻值大小,测量各馈线零序导纳值。在发生接地故障后退出阻尼电阻,测量故障后各馈线零序导纳值,可消除系统参数不对称、互感器采样不同步的影响,主动构造故障前后各馈线的零序导纳相角差,实现故障线路的准确判别。在PSCAD仿真环境下对所提方法进行验证,结果表明：所提方法能够精确测量对地电导与电容参数,测量相对误差不高于0.6%;在不同馈线、不同过渡电阻下发生接地故障时,能准确判别故障线路,耐过渡电阻能力达10 kΩ。     

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。     

小电阻接地系统高阻接地故障检测技术综述

小电阻接地系统发生高阻接地故障时电流小于传统的零序电流保护动作阈值,并且时常伴随有电弧的发生,难以准确检测与切除高阻接地故障。文章基于零序等效网络分析了小电阻接地系统单相高阻接地故障时母线零序电压理论特性和各出线零序电流特征;针对高阻接地故障常伴随发生的电弧现象,从故障点燃弧的物理过程出发,详尽分析了常用的Cassie电弧模型、Mayr电弧模型、改进的Mayr电弧模型、Mayr-Cassie组合电弧模型和Emanuel电路模型等六种电弧模型的物理近似过程、数值推导过程、试验验证及适用条件;分别从时域的伏安特性分析法和零序电流畸变法、频域的故障电流信号法和故障电压信号法出发,分析了高阻接地故障检测方法中的信号处理过程、故障特征提取方法、检测方法的优点与不足;认为采用零序电流波形在过零点附近畸变引起的波形斜率曲线变化作为故障特征具有明确的数学与物理意义,采用零序电压信号经小波包分解后高频段与低频段能量比作为故障特征,基本不受故障条件、系统结构等因素的影响,具有较好的检测效果。     

基于综合内积变换的小电阻接地系统高阻故障检测方法

针对小电阻接地系统高阻故障时零序过电流保护灵敏度不足的问题,提出基于综合内积变换的高阻故障检测方法。分析了小电阻接地系统接地故障特征,并比较了各馈线零序电流与中性点零序电流。为了突显故障馈线与健全馈线之间的差异,提升小电阻接地系统高阻故障检测的可靠性,利用内积原理引入综合内积值为衡量指标以实现高阻故障检测。利用PSCAD建立了小电阻接地系统仿真模型并进行了故障仿真,结果表明所提出的方法能够检测高阻故障。     

谐振接地系统单相断线并坠地故障电压特征仿真分析

配电网断线故障频发,缺乏可靠实用的识别与定位方法.针对谐振接地系统的单相断线故障,建立故障模型.同时考虑了可能影响故障特征的各种因素,包括故障类型(断线不接地、电源侧或负荷侧单侧接地)、坠地点接地电阻、断口位置负载阻抗的分布以及系统的补偿度等.采用理论与仿真分析相结合的手段,分析地电位与中性点偏移电压的规律,并进一步得...     

基于相电压差值极性的配电网单相接地故障检测方法

针对现有配电网自动化设备和方法难以快速准确检测线路单相接地故障的问题,提出一种基于相电压差值极性的配电网单相接地故障检测方法。通过分析配电网线路单相接地故障时的电压幅值特征,考虑中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统的区别,揭示线路单相接地故障时故障相与非故障相的电压幅值关系。利用故障相与非故障相的电压幅值特性,定义线路的电压差值极性系数,建立相应的单相接地故障检测判据,实现线路单相接地故障的快速检测。仿真结果表明,所提方法能够有效检测线路单相接地故障,检测结果不受中性点接地方式、负荷波动和故障角度的影响,具有较好的抗高阻故障能力。现场试验表明,所提方法可在3 ms内检测线路是否发生单相接地故障,可有效检测2.5 k过渡电阻的单相接地故障,具有较好的工程适用性。     

基于零序电荷-零序电压关系的谐振接地系统单相接地故障特征分析

首先从理论上分析了中性点经消弧线圈接地的小电流接地系统（谐振接地系统）发生单相接地故障时,故障暂态持续时间内健康馈线和故障馈线的零序电荷与零序电压的关系特征。其次通过仿真分析了不同接地电阻、不同故障距离、混合线路和噪声干扰等各种工况对零序电荷-零序电压关系特征的影响。仿真结果表明,健康馈线零序电荷-零序电压呈直线关系,故障馈线则不满足直线关系。利用零序电荷-电压关系特征可以快速明显地区分健康馈线和故障馈线,为选线提供有效依据。     

利用暂态幅值故障测度的谐振电网故障选线

为了准确检测出谐振电网单相接地故障,提出一种基于暂态幅值故障测度的故障选线方法。通过模量变换,分析发生故障后的故障馈线和正常馈线,利用电流的小波模极大值特性得出零模初始电流小波模极大值的规律。结合此规律和一般故障测度的定义,定义了暂态幅值故障测度。故障馈线的暂态幅值故障测度最大,正常馈线的暂态幅值故障测度大于0且接近于0,据此检测出故障馈线。理论分析和ATP仿真结果表明,该方法能有效准确地检测出谐振电网单相接地故障,不受消弧线圈的影响,证明了该方法的正确性。     

小波理论在直流系统接地故障检测中的应用

分析了低频信号注入法,并且针对其缺陷提出了基于小波变换的检测方案。即当接地故障发生后,向直流系统正负母线注入低频正弦电压信号,利用套在各支路的电流互感器检测出支路中的低频电流信号,通过小波变换算法从中提取出与注入信号同频的正弦电流信号。计算出该电流信号中的阻性分量即可求得该支路的接地电阻值,从而可以判断出故障支路。该文讲述了将小波分析应用于直流系统接地故障检测的基本过程和主要结果,并通过大量的数值仿真和实际的实验研究验证了基于小波变换的直流系统接地检测方法的可行性。     

一种谐振接地系统的配电线路接地故障选线新方法

为解决小电流接地系统中发生故障时选线准确率低的问题,提出一种谐振接地系统单相接地故障选线新方法。通过分析不同线路的零序电流与零序阻抗特征,发现健全线路的零序阻抗始终呈容性,零序电流为纯容性电流;而故障线路零序电流在低频段含有消弧线圈的感性分量,且幅值大于高频段。先使用低通滤波器提取母线零序电压和各馈线零序电流在低频段的信号分量,并对母线零序电压求导;然后比较任意两条线路的零序电流与纯容性电流交叉相乘后乘积的差值,差值最大的为故障线路。分别对不同工况下的单相接地故障进行了仿真验证,结果表明,该方法选线准确,适应性强。     

基于VMD和相关性聚类的谐振接地系统单相接地故障选线

通过分析谐振接地系统的故障暂态零序电流组成及特性,提出了一种基于暂态非工频分量相关性聚类的故障选线方法。首先,将变分模态分解和快速傅里叶变换相结合,准确分离暂态零序电流中的工频分量和噪声信号,得到暂态非工频分量。然后,采用局部加权回归算法对各出线的非工频分量进行平滑处理,获得线路非工频分量的整体趋势,计算各出线的相关系数矩阵。最后,通过免阈值设定的K-means聚类算法实现故障选线。仿真结果表明,所提出的选线方法能够准确选取故障线路,选线结果不受故障电阻、故障初相角等因素的影响,且具有较好的抗噪能力。     

一种基于EMD的谐振接地系统选线新方法

针对谐波接地系统故障线路零序导纳特征不突出这一问题,提出了一种基于EMD的谐振接地系统选线新方法。该方法对各条线路的零序导纳进行EMD分解,提取出特征分量,通过比较故障线路和非故障线路特征分量的符号进行选线。大量仿真表明,该方法不受接地电阻和初始故障角的影响,能准确地选出故障线路。     

基于充放电暂态特征的谐振接地系统单相接地故障定位方法

在配电网的谐振接地系统中,如果线路发生单相接地故障会在故障暂态中呈现充电和放电现象。对此故障暂态现象进行了深入分析,将充放电暂态特征引入到配电网单相接地故障定位算法中。在35 kV经消弧线圈接地的3馈线配电网拓扑模型的基础上,仿真分析了故障暂态的频率特征,将故障暂态频率分为充电频率和放电频率。其中,充电过程中包含的充电频率理解为对RLC线路充电所形成,而放电过程中包含的放电频率则理解为类似故障行波在线路中传播形成的固有频率。考虑到配电网馈线存在较大干扰,放电频率提取较困难,采用充电暂态特征与放电频率特征相