基于配电自动化主站的单相接地故障定位系统设计与应用

为满足大量配电终端、故障指示器接入配电自动化主站,提出基于单相接地故障录波暂态量故障特征提取方法和融合故障录波故障特征量和故障事件信息的单相接地故障区段定位策略。设计基于配电自动化主站的单相接地故障在线定位系统。为满足工程应用,给出现场设备混装、通信延时、启动条件缺失条件下的解决方案以及融合单相接地、短路接地故障信息的统一处理策略。工程现场应用结果表明,基于配电自动化主站的单相接地故障定位系统能满足各种接线方式下、复杂环境的应用需要。     

基于相关系数分析的配电网单相接地故障研判方法与试验研究

对于小电流接地系统配电网单相接地故障,现有的检测方法和选线装置在实际工程应用中状况并不理想。研究了基于暂态零序电流波形相关系数分析的研判原理,采用故障指示器录波结合配电线路在线监测系统主站研判的方式实现了单相接地故障的选线与定位,并通过单相接地人工模拟试验综合评判了该方法的准确性和适用性。试验结果及分析表明,该系统能够准确、快速地对接地电阻不大于1 000Ω的单相接地故障进行故障定位和信息报送,选线成功率达90%。对于经更高电阻接地等暂态特征不明显的单相接地故障,建议采用零序电流有功分量比较作为有效补充,或采用基于多原理、多判据的综合方法,以提高单相接地故障的诊断率。     

基于暂态录波型故障指示器的小电流接地系统双回线路异相接地分析*

10 kV配电设备运行环境日趋复杂,接地拉路查找故障点用时较长。当发生单相接地短路故障时,通过暂态录波型故障指示器合成的零序电压启动研判,再通过横向对比故障线路、非故障线路的零序电流大小和方向,纵向对比故障线路的零序电流大小和方向,进行故障线路、故障分支线路选线、选段,可提高故障查找效率。利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,分析电网各节点三相电流、零序电流波形,同时在小电流接地系统双回线路异相接地实际故障中采集暂态录波型故障指示器实测波形,均有效验证了通过零序电压、零序电流研判故障的实用性。     

基于零序电流波形相似度的接地故障定位方法

为了准确定位小电流接地系统中单相接地故障点,在中心站故障定位系统架构下,基于暂态录波故障指示器,将故障定位转化为比较零序电流相似度的问题。在对线路拓扑结构采用六位数编码进行描述的基础上,设计了基于离散均方根距离的故障定位算法。通过仿真模拟实际运行中可能出现的各种接地故障,并进行定位试验。测试结果表明,将对比零序电流波形相似度应用到配电自动化在线监测领域中进行接地故障定位是可行的。     

基于暂态零序电流图像识别的配电网单相接地故障区域定位

为了提高配电网单相接地故障的定位准确率,提出一种基于暂态零序电流图像识别的配电网单相接地故障区域定位方法。通过PSCAD实现故障仿真,构建卷积神经网络(CNN)学习所需图像集。根据单相接地故障的两值性和分化性特征,基于Python编程进行图像预处理,采用VGGNet11网络结构对预处理后的字节形式故障样本进行训练,得到故障区域定位模型,并可视化分析模型分类效果。典型10 kV配电网模型数字仿真及现场试验均表明,所提方法能够准确实现故障区域定位,不受系统接地方式、故障电阻和初始相角的影响。可采用暂态录波型故障指示器采集线路暂态零序电流,信号获取方便。     

基于多信息融合的自适应单相接地故障在线定位研究与应用

为解决各种配电终端、故障指示器的故障信息、故障录波文件接入配电主站,实现配电主站配电网单相接地故障在线定位,根据配电网单相接地故障特征,提出应用相关系数、广义S变换提取零序电流、三相电流暂态录波的故障特征量以形成多源冗余信息,并采用模糊C均值聚类分析法融合多种故障特征量的在线定位的策略。仿真结果表明,该方案适用于各种接线方式、各种运行工况,定位准确率和可靠性高。     

基于故障录波数据的小电流接地故障管理信息系统应用

为提高小电流接地系统单相接地故障选线技术水平并适应网络化、信息化的发展要求,提出建立基于故障录波数据的小电流接地系统单相接地故障信息管理和决策支持系统。该系统以故障录波数据为基础,通过标准的通信协议由子站向主站上传故障录波数据,并在主站建立数据平台对数据进行统一管理。决策支持系统的第一个功能是利用粗糙集理论对数据进行深入挖掘,得到选线方法的有效域,从而改进选线技术、提高选线正确率。决策支持系统的第二个功能是自动分析选线装置的运行状况,判断输入信号是否正确。决策支持系统的第三个功能是分析电网状况,为电网接地方式的改进及线路的状态检修提供辅助决策。现场实际运行情况表明,建立故障管理信息系统是非常必要的。     

一种暂态录波型故障指示器波形分类方法

针对目前暂态录波型故障指示器波形合成导致配电主站接收到的波形基数大、合格率不高、逐次分析费时费力等问题,提出一种波形分类方法,并在测试环境下进行大量的模拟测试验证。结果表明,本方法可快速筛选出大量波形数据中的错误波形,根据错误波形特点进行分类处理,提高了波形检测的效率,有助于提高配电主站对故障点定位的准确性。     

一种新型配电网在线监测装置的研制

为解决配电网中传统的故障指示器无法准确识别小电流单相接地故障与定位问题,引入了基于暂态量零模的参数识别法,研制了一种应用于配电网的新型在线监测装置。三相探头通过自取电模块从线路电流中获取能量为其自身提供电源,利用罗氏线圈采集线路电流,采用非接触式电压传感测量线路电压,通过一种基于近距离无线通信的分布式同步录波方法实现故障波形的录制。通信终端汇总故障波形并对其进行零序矢量合成,自动完成对单相接地故障的识别与告警指示,为解决小电流单相接地故障定位和提升配网自动化覆盖率提供了一种新的解决方法。现场实验结果证明了该装置的实用性和对小电流单相接地故障检测与定位的准确性。     

基于小电流接地选线装置与智能故障指示器的配电网单相接地故障定位方法

为了提高配电网单相接地故障定位准确率,基于目前小电流接地选线装置选线效果大幅提升的背景下,提出一种综合站内小电流接地选线装置和站外分散式智能故障指示器暂态故障量特征的配电网单相接地故障定位方法。介绍了该方法的系统结构、故障定位原理和实现的关键技术,最后用仿真验证了该方法的有效性。     

基于故障相接地的配电网单相接地故障自动处理

针对中性点非有效接地配电网单相接地故障处理难题,提出一种基于故障相接地的配电网单相接地故障自动处理方案。自动化系统由变电站内的故障相接地熄弧选线装置和配置于馈线开关的故障相接地启动保护装置构成。通过采用故障相接地手段实现单相接地故障的可靠熄弧,利用故障相接地断开前后的零序电压和零序电流变化特征实现永久性单相接地故障选线、选段、隔离和健全区域供电恢复。通过对故障相接地断开前后系统零序电压和零序电流的变化规律分析,构造了基于故障相接地断开前后基波零序电流比值的单相接地选线和选段判据。讨论了单相接地故障处理启动判据、故障相接地断开时刻感知、故障相接地断开前中性点中电阻投入必要性等关键技术问题。结合实例对所提出的单相接地故障处理过程进行了说明,并开展了实验验证,结果表明了所提出方法的可行性和有效性。     

利用暂态电流Hausdorff距离的谐振配电网故障选线方案

针对谐振接地配电网系统高阻单相接地故障时无法可靠准确进行故障选线的问题,提出一种利用暂态高频电流波形差异的故障选线方案。通过分析谐振接地系统单相接地故障时的零序电流特征,发现健全线路与故障线路的暂态电流5、7次分量的波形依旧存在明显差异。利用Hausdorff距离算法比较线路间的暂态电流主要高频分量的波形差异进行故障选线。对各线路的暂态电流分量进行归一化处理,构造了暂态电流分量Hausdorff距离参数的故障选线判据,并设计了故障选线的实现方案。利用Matlab仿真以及试验录波进行计算分析,验证了所提出选线方案的正确性和有效性,尤其是对于配电网高阻单相接地故障具有良好的适用性。     

基于GPRS技术的配电线路故障自动定位系统

为解决小电流接地系统线路故障,尤其是单相接地故障的自动定位问题,提出一种实现配电线路短路故障和单相接地故障快速自动定位的新方法。该方法通过检测过流现象判断相间短路故障,通过在中性点投入中电阻增加接地故障电流有功分量的方法实现单相接地故障的检测。故障检测信息通过通用分组无线业务(GPRS)无线通信网络上报至自动定位系统主站,主站自动定位分析软件根据各节点上报的故障检测信息,可以定位出故障所在区段。     

基于曼哈顿平均距离和余弦相似度的配网单相接地故障定位

针对有源配电网谐振接地系统发生单相接地故障时现有定位算法灵敏度不足的问题,文中提出一种基于曼哈顿平均距离和余弦相似度的故障定位方法。首先,明确了分布式电源(distributed generator,DG)的中性点接地方式并分析了DG接入的影响;其次,对故障馈线各区段两端的暂态零序电流进行小波包分解,利用曼哈顿平均距离计算其幅值相似度,并基于余弦相似度比较其波形差异,从而构造综合相似度判据,与设定阈值进行比较即可区分出故障区段。最后利用DIgSILENT PowerFactory搭建仿真模型,仿真结果表明该方法在不同故障位置、不同故障时刻以及不同过渡电阻下均能实现准确定位。     

10 kV配电网单相接地故障交直流信号注入综合定位法

针对10 kV配电网单相接地故障,提出一种基于接地电阻和网络拓扑的交直流信号注入综合定位方法。该方法首先通过交流注入法估算接地电阻,对不同的接地电阻采用不同的信号注入方式和检测方式;然后结合网络拓扑和二分法原理,应用直流注入法确定宏观故障区域并进行故障点检测。综合定位方法可以有效处理接地电阻小于20 kΩ的各种单相接地故障,且不受网络结构、分布电容、线路参数和接地电阻的影响。仿真结果验证了该方法的正确性和可行性。     

配电系统故障处理自动化技术综述

配电系统故障处理是一个系统过程。文中介绍了一些新的方案和方法,如网络式保护技术、分布式智能技术、故障点自动定位技术,给配电系统故障处理自动化提出了新的思路。重点介绍了基于故障指示器技术的单相接地故障的检测和定位方法。     

基于线电压和零模电流的小电流接地故障暂态定位方法

为解决配电网小电流接地故障时故障点定位困难的问题,提出一种基于线电压和零模电流暂态分量的故障定位新方法。该方法借助馈线自动化(feeder automation,FA)系统实现,不需要额外增加设备。馈线终端检测线电压和零模电流信号,利用暂态线电压的希尔伯特变换与暂态零模电流的乘积计算故障方向参数,FA主站根据故障点前后方向参数极性相反的特征确定故障点所在的线路区段。介绍基于线电压的小电流接地故障检测和接地故障相确定的算法。数字仿真与试验结果表明该方法是正确可行的。