基于暂态零序电流变化率的小电流接地系统单相接地故障选线方法的研究

首先,对小电流接地系统的单相接地故障进行仿真,分析故障后暂态零序电流的特征,即在暂态初始阶段的暂态故障电流主要由暂态电容电流所决定,因此故障线路的暂态零序电流幅值最大。若忽略暂态电感电流,则故障线路的暂态零序电流幅值等于所有健全线路的幅值之和,且方向与非故障线路相反。因此,在求得各线路的暂态零序电流变化率后,通过比较它们的大小和极性就能准确定位出故障线路。最后,采用Matlab搭建仿真模型,对不同的电压初始相角、过渡电阻、故障位置以及中性点的不同接地方式进行仿真实验。仿真结果证明该方法能够准确、迅速地定位出故障线路,具有较强的可靠性、实用性。     

基于多特征融合与优化支持向量机的小电流接地故障区段定位方法

针对配电网小电流接地系统单相接地故障频发及发生高阻接地时故障特征信号微弱等问题，提出一种基于多特征融合与优化支持向量机的小电流接地故障区段定位新方法。首先，结合单相接地故障时主谐振分量能量最大原理确定变分模态分解的最优分解层数，分解故障线路上各区段的零序电流得到平稳的本征模态分量；其次，挖掘暂态信息中能充分体现故障检测点差异性的5种特征量，即衰减直流分量衰减速度、暂态主频分量峰值与稳态工频分量幅值比、暂态主频分量与衰减直流分量能量比、相邻检测点故障零序电流波形差异系数、相邻检测点暂态主频分量极性比，构造多维度特征向量，输入到经改进鲸鱼算法优化的支持向量机分类模型中训练测试。仿真结果表明，本文定位模型能够准确判别故障区段。     

基于电压幅值纠正的配电网故障定位矩阵算法

针对现有配电网故障定位算法的不足,提出一种基于电压幅值纠正的配电网故障定位矩阵算法。该算法通过馈线终端单元上传的故障信息生成网络描述矩阵与故障信息矩阵,以此确定疑似故障区域。再根据故障线路两端的电压幅值变化较大的原理,通过对比疑似故障区域两端的电压幅值,结合新的故障判据,最终确定故障区域。算例分析表明:该算法原理简单,计算量小,不仅可以定位多重故障,而且在故障信息畸变时,也能准确定位故障区域,还有效地解决了传统故障定位算法中对"T"形线路故障定位不够准确的问题。     

基于行波原理的直流输电线路过渡电阻在线测量

直流输电线路发生故障后,在通过行波故障测距装置获得故障点位置信息的基础上,若还能进一步了解故障点过渡电阻的信息,并由此推断故障性质和故障原因,对故障快速查找和修复是极为有利的.在分析直流输电线路故障暂态行波产生机理和传播特性的基础上,提出基于行波原理的直流输电线路过渡电阻在线测量方法,即利用故障初始行波浪涌幅值的过渡电阻初始值测量法、利用正向行波浪涌及其在故障点反射波之间幅值关系的过渡电阻中间值测量法、利用线路两端故障电压和电流的过渡电阻稳态值测量法.仿真分析表明所提出的直流输电线路过渡电阻在线测量方法是可行的,并且具有较高的测量精度.     

基于特征频带暂态无功功率的配电网故障选线新方法

为解决小电流接地系统在相电压过零点附近特征频带选取结果不准确、保护装置采样不同步等问题,详细分析了零模网络下配电线路的相频特性,并据此提出一种基于特征频带暂态无功功率相关性检测的选线新方法。首先,对各出线暂态零模电流与母线差分零模电压进行交叉小波变换,将二者相关性较强且相位差稳定的区域作为故障选线的时频窗。然后,利用时频窗内暂态电压电流信号的幅值与相位信息计算得到暂态无功功率。最后,根据特征频带内故障线路暂态无功功率与非故障线路暂态无功功率流向相反的特点,利用互相关函数算法对各出线暂态无功功率的相关性进行检测,确定故障线路。理论分析和仿真结果表明,所提方法不受故障初始角、同步误差、噪声干扰等因素的影响,对高阻以及弧光接地具有较强的适应性,且适用于分布式电源接入的配电网单相接地故障选线。     

基于多暂态特征量聚类的配电网接地故障区段定位方法

谐振接地系统发生单相接地故障时,线路健全区段与故障区段的零序电压电流的伏安特性和零序功率方向存在差异。单相接地故障的影响因素多,且呈现随机性,采用单一接地故障特征量的区段定位方法准确率不高。为此,本文提出一种基于多暂态特征量聚类的接地故障区段免阈值定位方法。首先求取发生故障后线路各区段首半波暂态零序电压导数与暂态零序电流之间的伏安特性特征向量和零序功率特征向量,再对两特征量做归一化处理并融合得到综合特征向量,最后由免阈值设定的模糊C均值聚类算法判别健全区段与故障区段。通过仿真案例验证了所提方法的有效性。     

适用于柔直配电网的暂态高频阻抗纵联保护

为保障柔性直流配电网的安全可靠运行,本文提出一种基于暂态高频阻抗的纵联保护方法。通过建立直流线路的故障等效电路,分析直流线路极间故障后数个毫秒内暂态电气量的变化特征,采用小波变换提取电压、电流故障分量中特定频段的高频信号,并计算保护装置安装处的高频阻抗,利用保护区内、外故障时暂态高频阻抗较大的幅值差异构成保护。该方法对信号同步的要求不高,相邻线路间的主保护还可以通过配合构成新的区域后备保护。最后,本文在PSCAD/EMTDC平台搭建模型进行仿真,结果表明,本文所提方法能够快速准确地动作。     

基于故障暂态信号及其衰减特征的配网单相接地故障测距

提出基于故障暂态信号及其衰减特征的单相接地故障测距法,利用中性点非有效接地系统单相接地故障时非故障相电压升高引起的线路电容充电暂态信号及其衰减特征,自适应确定暂态信号有效区段并计算故障距离.该方法可充分利用故障暂态信息.分别利用实小波、复小波和S变换法提取充电信号特征并计算故障距离,对比和仿真表明,S变换法提取故障暂态特征效果最好,所提方法只需单端测量,利用了暂态信号幅值大的优点,可有效解决故障电阻较小时的单相接地故障测距问题,受故障距离、故障电压初相角及噪声的影响小.     

基于暂态信号相频特性的小电流接地选线研究

通过对10 kV小电流接地系统电缆-架空线混合传输线路模型零序网络故障暂态特性的频域分析,论证了在特征频段(SFB) 内,小电流接地系统中健全线路与故障线路的零序电流极性及幅值关系,提出了配电网单相故障检测方法.仿真结果表明运用暂态故障特征量进行接地选线判别,能够准确可靠地对架空线、电缆及混合传输线路的小电流接地故障进行选线,该方法灵敏度高、对传输线路模型及故障状态的适应面广.     

基于小波变换的HVDC输电系统故障诊断研究

利用PSCAD/EMTDC工具,搭建了完整的高压直流输电系统的电磁暂态模型,对直流输电系统的各种典型故障进行仿真。经小波变换后,提取了多种典型故障信息特征波形。分析了直流线路保护区内与区外故障的暂态电流信号极性和过渡电阻等因素对电流暂态信号极性识别的影响。研究了在双极系统中,故障时两极之间电压耦合关系状态下,由电压变化量来判定故障极。由此提出了一种基于暂态信息的直流输电线路保护判据。仿真结果表明,该保护判据能准确识别故障位置,具有较高的耐过渡电阻能力,并且对通信通道的可靠性要求较低。     

基于暂态信号相频特性的小电流接地选线研究

通过对10 kV小电流接地系统电缆—架空线混合传输线路模型零序网络故障暂态特性的频域分析,论证了在特征频段(SFB) 内,小电流接地系统中健全线路与故障线路的零序电流极性及幅值关系,提出了配电网单相故障检测方法。仿真结果表明运用暂态故障特征量进行接地选线判别,能够准确可靠地对架空线、电缆及混合传输线路的小电流接地故障进行选线,该方法灵敏度高、对传输线路模型及故障状态的适应面广。     

配电网络单相故障馈线的S变换检测新方法

配电网络单相接地故障行波频率分布在几十~几百kHz范围,应用S变换检测故障行波几十kHz的高频暂态量来实现配网故障选线。故障配网母线零模电压的S变换幅值矩阵最高频率行中幅值最大的分量所对应的时刻即为母线零模电压的突变时刻,借此标定故障电压行波首波头到达母线的时刻,并记为故障初瞬。以故障初瞬保护安装处TA检测的故障线路电流行波与健全线路的电流行波的相位相反为依据,对故障零模电流进行S变换,故障线路与健全线路零模电流S变换辐角矩阵的最高频率行的辐角在故障初瞬相差180°,借此检出故障线路。该方法从行波中相对低的高频暂态量的层面检测行波信号相位特性,降低了对行波高速采集和处理速度的要求,耐受高阻接地和抗噪能力强。大量数字仿真试验表明,选线结果准确、可靠。     

利用暂态波形伸缩变换的谐振接地系统故障选线方法

谐振接地系统单相接地时,非故障线路间暂态零序电流波形的相似度高于故障线路与非故障线路暂态零序电流波形的相似度。非故障线路间的相似度主要与线路对地分布电容有关。采用2条线路对地等效电容的比值对暂态零序电流波形进行伸缩变换,以提高波形间的相似度及选线裕度。基于分段相平面分析,求出各线路伸缩变换后暂态零序电流波形的各段相平面轨迹到确定点的欧氏距离,构造可综合表征暂态零序电流波形幅值和极性信息的特征矩阵,对特征矩阵做模糊K均值聚类,选出故障线路。在噪声干扰、电弧故障、采样不同步、不同时间窗等情况下分别对所提方法进行仿真验证,结果表明所提算法适应性强,选线准确、可靠。     

基于本地信息的多端柔性直流电网故障定位方法

故障定位技术是保障多端柔性直流电网安全可靠运行的关键技术。由于直流网络之间的相互连接导致其故障暂态特征十分复杂,故障定位往往要依靠通信手段,同时技术难度也会大幅提升。以基于两电平电压源型变流器的多端柔性直流电网为研究对象,提出一种基于本地信息的多端柔性直流电网的故障定位方法。利用限流电抗器作为直流线路边界,分析了限流电抗器类型的选取及其对断路器开断和保护动作时间的影响,从保护识别的准确性和动作的可靠性角度讨论了限流电抗器的容量和位置配置;对直流行波保护的电压变化率判据进行改进,通过比较限流电抗器两端电压变化率的比值和差值设定故障区间的判别方法及逻辑,利用本地信息确定故障位置;基于MATLAB/Simulink进行了大量仿真测试,验证了所提故障定位方法的可行性和有效性。     

基于电压序量变化量的超高压混合线路故障测距方法

超高压混合输电线路电缆区段及架空线区段线路参数不同,因此均匀线路测距方法无法使用。针对混合线路参数特征,提出了基于电压序量变化量的超高压混合线路故障测距方法。首先研究了混合线路沿线电压序量的快速计算方法。然后针对超高压架空线?电缆混合线路中的不对称故障,提出采用沿线负序电压幅值比较的故障位置定位方法;针对其对称故障,提出采用沿线正序电压变化量幅值比较的故障位置定位方法。EMTDC仿真表明所提算法计算速度快、测距精度高,不要求双端电气量同步,不受过渡电阻影响,且不存在伪根识别问题。     

一种基于最大相关-最小冗余算法的输电线路故障定位方法

针对传统输电线路故障定位精度较低且易受故障后暂态分量影响的问题,提出一种基于数据驱动的输电线路故障定位方法。构建基于系统状态和故障位置的电力系统运行数据集,基于最大相关-最小冗余准则,在此数据集中挖掘关键特征与故障位置之间的隐含关系,提取与故障位置最大相关且变量之间最小冗余的关键信息,构建与故障位置最相关的核心变量集,应用曲线拟合技术获取运行变量与故障位置之间的数学解析关系,综合多个特征信息给出准确的故障定位结果。仿真验证结果表明,与传统基于阻抗的故障定位方法相比,所提方法具有更高的故障定位精度,同时对故障后出现的暂态分量也有良好的适应能力,是一种准确快速的输电线路故障定位新方法。     

云广±800kV特高压直流输电线路暂态保护特征频带选取

利用保护元件区分对侧区内外故障的特高压直流输电线路单端电压暂态保护原理能够实现线路全长保护。提取故障暂态量的特征频带对基于此原理的特高压直流输电线路暂态保护的研究非常重要。结合云广特高压直流输电系统实际参数,利用PSCAD/EMTDC建立云广±800kV特高压直流输电系统仿真模型。根据云广特高压直流输电系统边界实际参数,得出线路边界透射系数阻带。分析各种类型故障信号的频率特性,得出位于边界透射系数阻带内的故障信号主能量频带。故障信号特征频带是主能量频带内,满足衰减规律——线路及边界对故障信号的双重衰减效果要强于单个线路对信号的衰减的故障信号所对应的频带,特征频带内的故障暂态量能准确反映故障位置,可以提取特征频带内的暂态量作为线路暂态保护的故障信号。     

基于时频域行波全景波形的配电网故障选线方法

为提高配电网单相接地故障选线的准确性和可靠性,提出一种基于时频域行波全景波形的配电网故障选线方法,融合全景故障特征量实现可靠配电网选线.首先,利用S变换提取各条线路时频域行波全景波形,真实展现故障行波全景特征量,详细分析故障线路和健全线路行波全景波形中幅值、频率和极性的差异性和相似性;然后,利用波形相似度原理,对故障线路和健全线路检测的行波全景波形的差异性和相似性进行量化分析;最后,针对各条线路构建相似度关联系数矩阵,通过计算各条线路综合相关系数,放大故障线路和健全线路行波全景波形的差异性,实现准确、可靠配电网故障选线.所提故障选线方法无需人工设置阈值,大量仿真分析结果表明:该方法具有较高的算法适应性,在3k?高阻接地故障下,仍能实现可靠配电网故障选线.     

基于时频矩阵相似度的输电线路暂态保护方法

为提高传统暂态保护方法的可靠性,综合运用宽频带暂态信号在时域和频域上的故障信息,提出一种输电线路保护新方法。该方法利用S变换提取宽频带暂态信号在不同时段不同频带下的故障信息,通过构造时频矩阵来反映暂态信号的时频变化特性;利用奇异值分解提取时频矩阵的时频特征,并减少矩阵冗余量;将奇异值矩阵与样本库矩阵进行时频特征匹配,计算矩阵相似度;根据矩阵相似度判别区内外故障。仿真结果表明,该暂态保护方法能准确快速识别区内外故障。     

基于故障暂态行波高低频能量比值的交流输电线路快速保护方案EI北大核心CSCD

新能源电力系统中大量电力电子装置的应用使得基于工频量的保护方案难以适用,暂态量保护方案的优势更加凸显。现有暂态量保护存在阈值整定困难、区内末端高阻故障情况下容易拒动的问题。针对以上问题,该文首先分析了线路不同位置发生故障时行波的传输路径,推导了电压行波的表达式,明确了不同位置发生故障时行波的频率分布规律。在此基础上,采用时频分析能力更好的小波包变换提取故障暂态特征,并在暂态能量中引入频率信息以放大高频分量的影响,增大区内、外故障时高低频暂态能量的分布差异,进而提出利用高低频能量比值进行区内外故障识别的新方案。新方案无需复杂的阈值设置,采用高低频能量比值方式削弱了过渡电阻和故障距离对保护判据的影响,最后基于PSCAD/EMTDC仿真验证了新方案的有效性和可行性。