小电流接地系统故障仿真分析与研究

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10 kV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。为了提取配电网单相接地故障选线和故障测距的暂态故障特征量,基于ATP仿真系统软件,搭建了小电流接地系统的配电网络仿真模型并综合考虑不同短路时刻和不同接地电弧电阻两个因素,对配电网小电流接地系统的单相接地故障进行了大量仿真。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。     

小电流接地系统故障选线的暂态零序电流变化率方法

分析了小电流接地系统发生单相接地故障时暂态零序电流的特点,给出了利用故障线路与非故障线路暂态零序电流变化率差异的选线判据,提出了小电流接地系统故障选线的暂态零序电流变化率方法.该方法不受系统中性点接地方式、电压初相角、过渡电阻的影响,故障判别准确,选线灵敏度高,算法简单,实用性强.最后用Matlab中建立的小电流接地系统仿真模型验证了该方法的有效性.     

基于改进变分模态分解和信息融合的故障选线

小电流接地系统发生单相接地故障时,传统信号分解方法难以准确提取故障特征,而且单一选线判据不能适应所有工况,容易造成误判,导致选线准确率不高.针对上述问题,文中提出一种基于参数寻优的改进变分模态分解和信息融合技术的故障选线方法.利用参数寻优变分模态分解的优良信号分解性能,将暂态零序电流准确分解为衰减直流、工频交流和高频振荡3个分量.通过融合工频分量综合相关系数和所有分量的相对能量系数两种判据,构造可靠性更高的综合选线判据.针对母线故障时,仅凭综合相关系数阈值来区分母线故障和线路故障存在主观性的问题,在综合相关系数基础上提出了工频分量极性比较法的辅助选线方法.该方法结合了三种选线判据,有效改善了单一判据选线准确率不高的问题.采用Simulink搭建10 kV配电网故障选线模型,仿真结果表明该方法不受中性点接地方式、接地电阻、故障初始角、故障位置的影响,具有较高选线准确率.     

基于IHHT-RF的配电网单相接地故障选线方法

小电流系统发生单相接地故障时故障特征易受高接地过渡电阻、小初相角等弱故障条件影响而导致选线准确率低。为此,提出一种基于改进希尔伯特黄变换—随机森林（improved Hilbert-Huang transform-random forest,IHHT-RF）的配电网单相接地故障选线方法。首先,提取每条线路在故障发生时的电流暂态信号,通过IHHT提取纯净的暂态电气量,构造标准差、能量熵和幅值畸变度3类特征向量;然后,将特征向量输入RF分类器建立故障选线模型,把故障选线问题转化为二分类问题;最后,将测量数据输入RF分类器中得出分类结果,实现故障线路的自动识别。仿真结果表明,该选线方法综合利用暂态信号的幅值、频率和能量等特征信息,不受弱故障条件、馈线结构等因素的影响,能有效提高故障选线的准确率,具有较强的适应性和可靠性。     

谐振接地电网单相接地故障选线研究

本文详细分析了补偿电网单相接地故障时零序电流的分布，在此基础上提出了一种新的接地选线方法——基于自身零序电流偏移积分的互差之绝对值和的极大值选线法．该方法在计算各线路故障判据时充分利用了所有线路的故障信息，使故障线路的判据约为非故障线路的n倍，有效地拉大了二者之间的差距，提高了保护的可靠性．运行情况证明，本方法有效地提高了谐振接地电网单相接地故障选线的准确性．     

基于零序电流特性的中性点灵活接地系统的故障选线方法

在配电网小电流接地系统中,当发生单相接地故障时线路零序电流信号十分微弱,尤其是高阻接地故障时难以进行准确选线。文中提出了基于新型中性点灵活接地的配电网故障选线新方案,该选线方法在发生单相故障时通过高速电力电子开关在中性点投入小电阻接地支路,将小电流接地系统供电可靠性和大电流接地系统信号明显等优点结合起来,利用零序电流幅值以及并入小电阻前后零序电流相位差的变化作为判据,有效解决了在高阻接地情况下选线不理想的现状,实现配电网故障准确选线。利用PSCAD/EMTDC仿真环境对配电网进行单相接地故障模拟,仿真结果表明在不同故障情况下所提方案具有良好的可靠性和有效性。     

基于小波理论和故障暂态信号的小电流接地故障选线策略

为解决单相接地故障稳态特征信号微弱而造成的选线困难问题,提出基于小波理论和故障暂态信号的小电流接地故障选线策略。该方法首先根据电网零序电压是否突然大幅升高判断电网是否发生了接地故障,并根据零序电压的模极大值出现的时刻确定接地故障发生的时间点;其次,提取故障前后一个周波内的线路电流数据进行小波分解;最后,分析、比较电流信号小波分解后的结果,确定故障线路。通过多个现场实例验证,可以实现小电流接地故障有效选线。     

基于小波分析的配电网电弧接地故障选线方法

鉴于城市中低压配电网电容电流急剧上升,单相接地故障电弧难以自熄,易产生电弧接地过电压及扩大事故,探究谐振接地系统(NES)电弧接地故障的可靠选线方法是保障配网稳定安全运行的基础。首先,建立NES发生电弧接地故障的等值电路,分析故障、健全线路之间零序电流存在的差异。其次,通过引入动态弧长参数改进Schwarz电弧模型,并采用MATLAB/Simulink搭建改进Schwarz电弧仿真模型,在此基础上搭建某城市中压配电网电容电流超标场景下的纯电缆线路系统电弧接地故障模型。再次,设置典型故障条件模拟任意线路的电弧接地故障,提取各线路零序电流进行coif小波分解,提出当出线发生电弧接地故障时,故障线路与健全线路非工频零序电流模极大值的极性相反;当母线发生电弧接地故障时,提出所有出线非工频零序电流模极大值的极性相同的电弧接地故障选线判据。最后,设置典型的故障条件验证了该方法对NES电弧接地故障选线的有效性。结果表明：在不同的过渡电阻、故障点距离、故障时刻相位角等典型故障工况下,所提方法均能正确选择出电弧接地故障线路。     

基于小波包变换和支持向量机的故障选线方法

配电网发生单相接地故障时,故障线路与正常线路的零序电流非工频分量差异明显。针对在高阻接地时以模极大值的极性为判据导致选线成功率不高的问题,给出了一种零序电流非工频分量和支持向量机相结合的选线方法。该方法通过小波包变换分解各线路零序电流,按能量最大原则选取特征频带,将不同线路在特征频带上的能量与模极大值作为特征向量,以故障线路标号为分类目标,把故障选线转化为多分类问题,使用支持向量机预测故障线路;通过大量仿真得到训练样本,利用K折交叉验证和网格搜索对支持向量机进行参数寻优。测试集上的结果表明,该方法准确、可靠。在不同接地距离、接地电阻、故障初始相角下均能正确选线。     

基于KNN算法的配电网单相接地故障选线研究

小电流接地系统单相接地故障选线是配电网领域的一个难题,针对传统的采用单一判据的故障选线方案适用性差、选线精度低的问题,提出了一种基于K近邻(K-nearest-neighbor,KNN)算法的多源信息融合的单相接地故障选线方法,通过对故障数据处理选取故障特征量,结合KNN算法进行故障线路选线. 算例仿真研究表明,该选线方法与逻辑回归算法、BP神经网络算法相比,在获得较高的准确率的同时可缩短选线时间,具有较好的应用前景.     

单相接地故障暂态电流方向选线研究

通过理论分析和大量6kV模拟实验验证,得到了电孤接地故障时暂态零序电压和电流的特征：1）零序电压和各馈线零序电流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,与中性点接地方式无关;2）故障线路与非故障线路的零序暂态电流的频率、衰减速度等特性是相同的．非故障线路零序暂态电流的大小与本线路对地电容的大小呈正比,而故障线路零序暂态电流等于所有非故障线路零序暂态电流之和,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．在此基础上,提出一种新的、能在单片机上实现并满足在线实时选线计算需要的单相接地故障暂态电流方向选线算法．经挂网运行证明,所提算法对电孤接地故障是有效的．     

阶跃响应法在小电流接地系统故障选线与测距中的应用

小电流接地系统发生单相接地后,分析对外施阶跃激励,所有线路在某一特定频率下幅值达到最大,故障线路幅频响应最大值等于所有非故障线路幅频响应最大值之和,相位相反;且幅频特性峰值及其对应频率与故障位置存在严格的解析映射关系,据此构造了基于注入信号的小电流接地系统单相接地故障选线和测距的“阶跃响应法”．仿真实验表明,该方法受过渡电阻影响很小,能够实现准确选线和精确定位．     

基于粗集理论的小电流接地系统故障选线研究

针对小电流接地系统中单相接地故障选线困难的问题，提出了一种基于粗集理论的故障选线新方法.在分析小电流接地系统线路零序电流故障特征的基础上，将基于粗集理论的信息融合技术引入故障选线系统.将利用小波分析方法、零序有功分量方法和五次谐波方法提取的故障特征作为条件属性，线路的故障状态作为决策属性.通过对信息系统的约简，得到最小决策规则，该规则即可实现故障选线.仿真结果表明，该方法正确、有效.     

基于粗集理论的小电流接地系统故障选线研究

针对小电流接地系统中单相接地故障选线困难的问题，提出了一种基于粗集理论的故障选线新方法.在分析小电流接地系统线路零序电流故障特征的基础上，将基于粗集理论的信息融合技术引入故障选线系统.将利用小波分析方法、零序有功分量方法和五次谐波方法提取的故障特征作为条件属性，线路的故障状态作为决策属性.通过对信息系统的约简，得到最小决策规则，该规则即可实现故障选线.仿真结果表明，该方法正确、有效.     

基于互补集合经验模态分解与样本熵算法的接地系统故障选线研究

针对中性点经消弧线圈接地的配电网接地系统在发生单相接地故障时存在故障电流特征不明显、阈值整定困难和故障选线准确性不高等问题，本文提出一种无阈值的基于互补集合经验模态分解(Complementary Ensemble Empirical Mode Decomposition, CEEMD)与样本熵的故障选线方法。通过研究故障线路零序电流暂态特性，选定震荡和衰减特征的高频分量作为观测对象，提出基于CEEMD算法的高频分量快速提取方法及故障表征策略，探究基于高频分量的样本熵作为无阈值选线判据的可靠性。模拟建立多场景扰动下中性点经消弧线圈接地系统模型，验证了所提算法在不同线路位置、故障合闸角、接地电阻和消弧线圈补偿度等工程场景下应用的可行性。其中，所提的算法能够实现仅采集半个周期电流的快速故障选线，并且该方法无需设置阈值，不受系统不同运行方式影响，易于多场景故障选线的工程应用。     

基于小波原理的小电流接地系统故障选线新方法的研究

对利用小波提取小电流接地系统的故障暂态信息进行故障选线的方法作了深入细致的分析研究 ,以能更充分提取电力系统故障暂态信号的奇异性所包含的丰富特征信息为出发点 ,提出了一种新的基于小波变换模极大值奇异性检测理论的选线新方法 ,该方法对暂态电气量进行小波分解 ,选取特征量突出的第三尺度模极大值信息作为选线判据 理论分析及仿真实验表明 :该选线方法适合各种接地方式的小电流接地系统 ,可准确、可靠的实现单相接地故障选线     

基于概率神经网络的配电网接地故障选线方法

针对小电流接地系统单相接地故障,提出一种基于概率神经网络的配电网接地故障选线方法。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),运用db10小波序列进行5层小波包分解。提取零序电流小波能量并将其输入到PNN网络,实现故障线路自动识别。并给出故障选线小波包分解算法和PNN算法的具体步骤,可直接用计算机编程实现。运用Matlab软件对中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统均进行了仿真,验证了该方法的可行性与准确性。     

基于小波原理的小电流接地系统故障选线新方法的研究

对利用小波提取小电流接地系统的故障暂态信息进行故障选线的方法作了深入细致的分析研究，以能更充分提取电力系统故障暂态信号的奇异性所包含的丰富特征信息为出发点，提出了一种新的基于小波变换模极大值奇异性检测理论的选线新方法，该方法对暂态电气量进行小波分解，选取特征量突出的第三尺度模极大值信息作为选线判据。理论分析及仿真实验表明：该选线方法适合各种接地方式的小电流接地系统，可准确、可靠的实现单相接地故障选线。     

配电网电缆系统的故障选线方法

利用电缆故障电流谐波高频分量,对电缆泄露性故障进行判定。运用在高频空间具有良好聚焦性的小波包工具,对故障暂态零序电流进行分析,提取SFB频带内的特定频带的高频分量,通过比较所有线路高频分量的测度之和,实现故障线路的识别。基于暂态零序电流特征的理论,提出一种新的选线判据:以系统故障特征值为主判据,以故障电流高频分量的1范数为辅判据实现故障选线。该方法克服了中性点消弧线圈接地的影响,提高了线路过零点附近接地故障和母线接地故障时的选线精度。实验仿真证明,该选线方法可以准确、可靠地实现单相故障接地选线。     

基于动态小波变换的小电流接地系统故障选线研究

小电流接地系统发生单相接地故障时,由于故障电流小及接地点电弧不稳定等原因,其零序故障电流准确获取和定值整定困难,使其故障线路的检出仍是难题。提出一种基于动态小波变换的故障选线方法,利用所有健全线路暂态能量与故障线路暂态能量之差为最小值作为判据。该方法充分利用了动态小波变换分析故障信号的优势,克服常规小波变换在这方面的不足。仿真结果表明,该判据不受接地条件和接地方式影响,能够准确可靠地选出故障线路。