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。     

基于暂态零序电流频谱灰关联分析的谐振接地系统故障选线方法

为提高谐振接地系统单相接地故障选线的准确性和可靠性,提出一种充分利用故障暂态特征的故障选线方法。首先,通过对故障后暂态零序电流特征进行分析,利用快速傅里叶变换(FFT)对各线路暂态零序电流进行频率分解,保留特征频段内的成分,得到各线路暂态零序电流频率-幅值曲线图;然后,根据故障线路和非故障线路在特征频段内曲线的相似度较低,而非故障线路曲线相似度高,通过灰色关联分析求取各曲线间的绝对关联度,利用绝对关联度定义选线判定系数,通过比较各线路判定系数与设定阈值的大小进行选线。EMTP/ATP和MATLAB仿真结果表明:该方法不受故障线路类型、接地电阻、故障合闸角等因素的影响,同时能有效识别母线故障,具有很高的选线准确性和可靠性。     

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故障选线方法研究

提出了一种基于小波分析的配电网故障选线方法。通过剔除线路谐振状态的频带,利用小波包良好的分频特性,以适当带宽对故障后线路的暂态零序电流进行分解,从而实现在低频段下对各线路的零序电流进行小波重构,通过比较重构后的信号来实现选线。仿真实验表明,该选线方法受故障点位置、故障时刻、过渡电阻等因素影响较小,具有可靠性高、抗干扰能力强的特点,适用于中性点不接地的配电网。     

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。     

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．     

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.     

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。     

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。     

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。     

基于零序电流比幅法的故障选线法

针对10 kV配电网小电流接地故障时单台智能控制器零序电流测量误差比较大、选线难的问题,基于零序电流比幅法设计了一种适合在柱上开关智能控制器实现的零序电流选线方法.该系统采用专用的电能计量模块和单片机来测量并计算线路的零序电压、零序电流和相电流,当零序电压超过设定值后,根据相电流的大小计算零序电流的随机误差,用零序电流实测值和随机误差求出偏移量,并通过GSM模块通信的方法对各条线路的零序电流偏移值进行比较排序,为单相接地故障提供选线依据.通过仿真试验验证了算法选线准确.该系统实用、安装简单、现场使用方便可靠.     

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。     

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．     

基于频谱分析的小电流接地系统单相接地故障选线研究

针对中性点不接地和经消弧线圈接地小电流系统选线不准确的问题,从零序暂态电流特性入手分析了零序暂态电流呈容性的特征频带SFB,提出利用小波变换提取SFB频段内暂态零序电流电压,实现小电流接地系统单相接地故障线路判别。     

零序功率方向元件的探讨

分析了比幅与比相原理的零序功率方向元件接地短路故障远离保护安装处时零序方向元件灵敏度低,可能存在死区的问题。提出了微机线路零序方向电流保护采用线路零序电流与变压器中性点零序电流比相的判据,解决了电压回路故障及远离保护安装处接地故障零序方向元件灵敏度低的问题。通过仿真验证表明,所提出比相原理动作正确且简单。     

小电流接地系统故障选线分析

小电流接地系统的安全运行对配电网来说是很重要的,它的故障选线问题是关键.在配电网不同的运行方式下,分析了小电流接地系统的稳态故障特征,并对零序电流比幅比相法和五次谐波选线法,进行了仿真.仿真结果表明,在不同运行方式下2种方法可进行互补,可准确、快速地选线,但受到接地电阻和线路长短的影响,且零序电流也受到消弧线圈补偿作用的影响.     

小电阻接地系统接地故障综合保护方案

针对现有小电阻接地系统接地保护选择性差、灵敏度低且高阻接地故障检测能力不足等问题,研究分析小电阻接地系统单相接地故障后零序电流特征,利用上下级纵向配合,提出基于零序过电流的多级接地保护和延时低定值高灵敏度接地保护,给出保护配置方案和各级保护整定原则。利用线路出口和中性线零序电流幅值横向比较,提出高阻接地故障选线方法。在典型小电阻接地配电网结构下的仿真验证了所提出接地故障综合保护方案的可行性与可靠性。     

基于中性点零序电流注入的高阻接地辨识方法

小电流接地系统发生单相高阻接地故障时产生的零序电压与系统三相参数不平衡引起的零序电压相似,难以区分。通过跟踪测量系统正常运行时的对地导纳,当系统中性点零序电压变化时,向系统注入预定的零序电流,测量对应零序电压;根据电压变化前的对地导纳以及注入电流前后的零序电压推导出η的相位,实现高阻接地故障与系统三相不平衡的辨别;选取适当注入零序电流,可确保故障点电流不增加,避免故障点燃弧。Matlab/simulink仿真分析表明该方法能有效辨识单相高阻接地故障。     

利用零序暂态电荷识别单相接地故障线路的研究

小电流接地系统单相接地故障选线问题一直没有得到很好解决，针对主变中性点不接地系统提出利用零序暂态电荷实现正确选线的新原理，即检测故障线路和健全线路在一个周期内流过的零序暂态电荷，故障线路零序暂态电荷最多，比较零序暂态电荷的多少就能识别故障线路。该原理与利用零序基波电流选线比较，能够容易、准确地获得故障信息，有利于提高选线准确率和微机选线装置的开发。     

新型小电流接地选线装置的研制

对于中性点不接地的系统,在电网发生单相接地故障后尽快选出故障线路,对于维持系统的正常运行非常重要.本文在大量的试验数据的基础上,对试验数据作了研究和理论分析,发现对于故障后各个线路的零序电流,在故障期间的一个确定的时刻,故障线路的零序电流和非故障线路的零序电流在相位上相差180度,并在此基础上研制了以故障选线为主要功能的中压供电系统综合自动监测装置.该装置经过现场运行,取得了很好效果.