一二次配合的配电网故障处理

针对短馈线继电保护配合和中性点非有效接地配电网单相接地故障处理问题,分别提出了一种一次设备与二次设备协同配合的解决方案。采取在故障率较高的分支断路器处配置限流电抗器的方法,实现分支线故障快速切除而不影响馈线其他部分正常供电。采用故障相接地实现及时可靠熄弧,并利用故障相接地前后和故障相接地断开前后系统零序电压和各处零序电流的变化规律,实现单相接地选线、定位和选段跳闸。论述了所提出解决方案的工作原理,详细分析了关键技术问题。基于所提出原理研制出的产品都经过测试验证了其可行性。     

基于序电流判据融合的配电网单相接地故障保护方法

单相接地故障的发生概率高,对配电网安全性和供电可靠性的影响不断增大。但是,单相故障特征相对微弱且易受过渡电阻的影响,配电网单相故障的准确识别仍面临巨大挑战。为此,本文通过融合馈线正序、零序电流特征,提出了一种兼具实用性和普适性的中压配电网单相接地故障保护方法。分析了配电网在不同中性点接地情况下的配电网馈线端故障特性,推导了过渡电阻对故障馈线出口处序电流的影响规律,建立了以正序与零序电流为基础的单相接地故障选线判据,通过正序、零序电流判据相融合,提出了计及过渡电阻影响的配电网单相故障保护方法。理论分析和仿真结果表明,该方法适用于中性点不接地、经小电阻接地和经消弧线圈接地的中压配电网,具有抗过渡电阻能力强以及原理简单、整定方便、灵敏性和可靠性高的优点。     

灵活接地系统的高阻接地保护研究

灵活接地系统的配电网正常运行时中性点不接地,当发生单相接地故障时中性点自动转为小电阻接地。当前灵活接地系统依靠零序过流保护切除故障,但仍存在高阻接地故障无法准确选线、灵敏度不足的问题,零序过流保护频繁在故障熄弧期间复归,导致故障切除时间长,引起接地变烧毁、110 kV主变跳闸等事故。研究了灵活接地系统的电压电流特性,提出了适用于配电网灵活接地系统方式下的单相接地故障快速处置方法,并基于此设计了一款线路保护测控装置,集成了稳态和暂态量的选线技术,能够精准识别、快速隔离故障,提高了接地故障保护可靠性和灵敏度。     

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。     

基于配电网柔性接地控制的故障消弧与馈线保护新原理

为解决中性点非有效接地配电网中长期存在的单相接地故障消弧与保护难题,提出基于零序电压柔性控制的配电网接地故障消弧与保护新原理。在配电网发生接地故障的初始时刻,通过脉宽调制(pulse width modulation,PWM)有源逆变器注入零序电流补偿接地故障全电流,实现对零序电压的控制,促使故障点电压为0,实现瞬时故障100%消弧。接地故障发生后,经一定延时,控制电流注入,增大故障残流,精确测量零序电压和各馈线零序电流变化量,实现接地故障的动态感知和可靠保护。该技术有望降低故障建弧率,减少故障停电时间,促进配电网智能化发展。     

中性点不接地系统接地故障选线方法探讨

在对中性点不接地系统单相接地故障情况下零序电流、零序电压以及零序功率的变化规律做了认真分析的基础上，提出了采用3个判据同时判断的故障选线三合一综合判据原理，这个综合判据可以大大提高接地选线的准确率，具有一定的推广利用价值。     

配电网单相接地故障智能处置关键技术及成套装置

正针对我国配电网普遍采用的中性点非有效接地方式下单相接地故障熄弧和选线难题,国网陕西电科院依托国家电网公司"先进配电自动化与配电网运行优化控制实验室",组织技术团队开展配电网单相接地故障智能处置关键技术研究及成套装置开发,提出利用分相接地开关接地转移熄弧与短时投入中性点中电阻配合实现永久性故障区段隔离相结合的单相接地故障智能处置方案,并有效解决了所涉及的选相容错纠错、暂态过程抑制、高阻接地选线等关键技术难题,研发出配电网单相接地故障智能处置成套装置,项目研究成果整体达到国际领先水平。     

配电网单相接地故障智能处置关键技术及成套装置

正针对我国配电网普遍采用的中性点非有效接地方式下单相接地故障熄弧和选线难题,国网陕西电科院依托国家电网公司"先进配电自动化与配电网运行优化控制实验室",组织技术团队开展配电网单相接地故障智能处置关键技术研究及成套装置开发,提出利用分相接地开关接地转移熄弧与短时投入中性点中电阻配合实现永久性故障区段隔离相结合的单相接地故障智能处置方案,并有效解决了所涉及的选相容错纠错、暂态过程抑     

配电网单相接地故障智能处置关键技术及成套装置

正针对我国配电网普遍采用的中性点非有效接地方式下单相接地故障熄弧和选线难题,国网陕西电科院依托国家电网公司"先进配电自动化与配电网运行优化控制实验室",组织技术团队开展配电网单相接地故障智能处置关键技术研究及成套装置开发,提出利用分相接地开关接地转移熄弧与短时投入中性点中电阻配合实现永久性故障区段隔离相结合的单相接地故障智能处置方案,并有效解决了所涉及的选相容错纠错、暂态过程抑制、高阻接地选线等关键技术难题,研发出配电网单相接地故障智能处置成套装置,项目研究成果整体达到国际领先水平。     

基于柔性接地装置的不对称配电网接地故障选相选线方法

配电网高阻接地故障选相和选线一般较为困难。为解决这两个问题,提出了一种基于柔性接地装置的不对称配电网接地故障选相选线方法。首先详细分析各馈线零序电流在中性点零序电压调控前后的变化情况。利用不同调控状态下故障与健全馈线零序等值导纳的离散程度来辨识故障馈线,得出故障馈线辨识函数并构造了选线判据。其次,根据分相调控过程中馈线零序等值导纳与故障前馈线对地导纳差值的相角关系进行故障相判别,得出故障选相函数并构造了选相判据。理论分析和PSCAD/EMTDC仿真实验表明：配电网三相对地导纳不对称情况对所提方法并无影响,低、高阻接地故障时均有较高灵敏度,故障选相与选线结果准确,且选相和选线方法得到有效结合。     

利用电流-电压导数线性度关系的小电流接地系统接地故障选线

更好地利用故障暂态与稳态信息,可以减少小电流接地故障选线算法复杂程度,提高适应性。分析了不接地与经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时,不同出线暂态与稳态电气量的线性度关系,发现:健全线路的零序电流与母线零序电压导数之间始终呈正比例且比例系数为正;故障线路的零序电流与母线零序电压导数呈非线性关系或者比例系数为负的正比例关系。可对零序电流采样值序列与对应的母线零序电压差分值序列进行线性拟合,根据拟合优度及曲线斜率选择故障线路。方法可同时适用于不接地系统与谐振接地系统,且对高阻接地故障仍有较高的选线准确度,与以往的选线方法相比利用了更加丰富的故障电气量,提高了选线算法的适应性与选线的可靠性。仿真验证与现场数据验证了方法的正确性。     

基于时间反演技术的电力电缆单相接地故障测距方法

提出了一种基于时间反演技术的电力电缆单相接地故障测距新方法,当电力电缆发生单相接地故障时,利用电压波动方程时间反演的对称性,将在线路终端采集到的时域电压波反演成等效电流行波并传回输电线路,计算出各假定故障点的电流能量值,根据时间反演的时间-空间同步聚焦特性,确定故障点到线路终端的距离。Matlab仿真验证表明,该方法能够准确有效地实现电力电缆单相接地的故障测距,不但适用于不同过渡电阻的接地故障,而且具有收敛速度快,测距精度高等优点。     

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。     

小电流接地系统单相断线接地复故障类型诊断

在考虑负荷性质、中性点接地方式、过渡电阻等因素的条件下,利用复合序网分析了配电线路单相断线接地复故障的故障特征,得出不同影响因素下零序电压的幅值和相位信息变化差别显著的结论,从而提出一种基于零序电压幅值和相位的小电流接地系统单相断线接地复故障类型的诊断判据。PSCAD仿真验证了该判据的有效性。     

基于零序导纳变化的灵活接地系统接地故障方向判别算法

目前灵活接地系统的接地保护大多直接采用小电阻接地系统的定时限零序过电流保护,存在高阻接地时保护灵敏度不足以及故障信息利用不充分等问题。通过分析灵活接地系统发生单相接地故障时,并联小电阻投入前后故障点上、下游及健全线路的零序测量导纳特征,发现并联小电阻投入前后故障点下游及健全线路的零序测量导纳不变,模值比为1,而故障点上游线路零序测量导纳的模值比远大于1,基于此提出了基于零序导纳变化的灵活接地系统接地故障方向判别算法。数字仿真和现场试验数据表明,该方法准确率高,不易受线路参数和过渡电阻等因素影响,可与定时限零序过电流保护配合使用,能满足现场实用要求。     

消弧线圈接地系统单相断线故障的辨识与定位

在66 kV中性点经消弧线圈接地系统中,架空线路单相断线时有发生并产生虚幻接地现象,依靠传统三相电压特征法无法辨别单相断线和单相接地。针对此类情况结合故障实例,从理论上分析出了单相断线的影响因素和产生虚幻接地的原因,结合故障案例详尽比较单相接地和单相断线的断线点两侧变电站10 kV母线电压特征,提出单相断线辨别和故障定位方法,实现正确辨别单相断线与单相接地故障并能准确判断故障区间。为调度员辨别故障类型和故障定位提供依据。     

大型隐极发电机定子单相接地故障定位新方法

发电机定子单相接地故障在生产过程中时有发生,如不能快速切除,对发电设备和电力系统都有较大的危害。提出了一种大型隐极发电机定子单相接地故障定位新方法,所提方法通过基波零序电压和故障相基波电势确定定子单相接地故障的位置,适用于中性点经高阻接地的发电机以及中性点不接地的发电机,且不依赖于注入式定子接地保护,所需要的故障信息较少,简单易行,可在现场推广应用。仿真数据和实际故障案例验证了所提方法的正确性。     

谐振接地系统两点同相接地故障暂态特征及选线

针对配电网两点同相接地故障选线准确率低的问题,依据零序电流和零序电压的暂态特性,提出一种适用于谐振接地系统两点同相接地故障的选线新方法。首先,建立并简化两点接地故障等效零序网络,推导各线路零序电流暂态量和母线零序电压暂态量的关系式,分析得到两点同相故障的暂态特征。其次,通过函数拟合得到各线路的零序对地分布电容和故障过渡电阻,利用故障线路过渡电阻远小于健全线路的特征,并结合线路始端零序电流暂态量与纯容性电流暂态量的差值大小,形成选线判据。最后,分别对不同工况下的两点同相接地故障进行了仿真,结果表明所提方法可准确同时选出2条故障线路,且适用于高阻故障。     

放射型馈线故障段的主-被动联合检出方法

配电网拓扑复杂,仅依赖被动的检测方法不能灵敏可靠地反映故障位置。考虑中性点接地方式的变动规则,应用分布式自治模式检测故障前后及中性点变动前后量测到的故障量差异,可实现放射型馈线故障段主-被动联合检出及隔离。首先,利用主干馈线故障点上游与下游的暂态零序电流方向参数构建主干线故障段的被动检出判据;然后,根据消弧线圈补偿度变化前后首端监测工频零序电流相角差构建分支故障段的主动判据,完成放射型馈线故障段的主-被动联合检出;最后,确定故障区段后中性点投入小电阻,根据故障点上游零序电流变化来确定是否需故障隔离。该方法利用中性点运行方式的主动变动及配电自动化完成故障区段定位及隔离,简单易行,可增强配电网单相接地故障定位的可靠性,减小配电网主站负担。     

基于零序电流-电压微分特性的小电阻接地系统单相接地故障保护原理

中性点经小电阻接地的系统适用于电缆居多的配电网,然而由于配网馈线所处环境复杂,造成了现有的基于零序电流阶段式的保护方案无法满足单相高阻接地故障快速、灵敏地检测需求.针对此现象,文中通过分析故障线路和非故障线路零序电流-零序电压的关系,寻求两者不同的故障特征,由此提出一种基于线路零序电流与母线零序电压微分值波形相似度的保护算法.所提保护算法通过对线路的零序电流和零序电压进行采样,并根据线路零序电流与母线零序电压微分值的波形相似度来判断线路是否发生单相接地故障,可大大提高单相高阻接地故障保护的灵敏度.通过PSCAD仿真测试验证了该算法的有效性.