单相接地故障时电压选相元件的研究

通过对单相接地故障各电气量的分析,指出了在大电流接地系统中,尤其是在线路出口（保护安装处）发生单相接地故障时,若低电压选相元件电压定值选择不合适容易导致误选相。提出在各相（故障相和非故障相）电压接近时,采用零序电压补偿的低压选相方案,三相电压均采用零序补偿,补偿后的故障相电压幅值降低,非故障相电压升高。低电压选相元件以补偿后的三相电压进行选相,具有很好的灵敏度。EMTP数字仿真验证了其正确性和实用性。     

新型接地故障基波电流全补偿柔性控制系统

单相接地故障电流和间歇性弧光过电压严重影响供电系统的安全,为此提出一种偏置接地柔性控制系统,其具有中性点不接地系统和谐振接地系统的优点。中性点不接地系统正常运行时加入偏置元件,实现电网电容电流和绝缘电阻的精确测量,测量结果不受电网不对称度的影响;当发生单相接地故障后,根据故障前后零序电压和测得的线路分布参数计算故障电流,比较各相电压与故障电流的相位实现故障选相,选相结果不受过渡电阻的影响;然后在故障相的超前相对地接入一阻感性补偿元件,补偿元件可实现接地故障基波电流的全补偿,可有效地将故障相电压钳制为零,消除电弧重燃的可能性。由于高阻接地故障的接地电流小、零序电压位移度小,不满足电弧自燃的条件,因而根据接地电流实际测量值柔性控制补偿元件的投切,为配电网接地故障消弧提供新的理论。     

适应线路参数及负载变化的配电网柔性优化消弧方法

中性点非有效接地配电网长期存在单相接地故障消弧难题,在分析线路参数及负载对已有消弧方法的影响以及已有消弧方法优缺点的基础上,提出一种配电网单相接地故障柔性优化消弧方法。故障发生后,通过级联H桥变流器向配电网注入接地故障补偿电流,并根据母线处零序电压确定接地过渡电阻大小。接地电阻较大时,判断注入补偿电流后母线处三相电压变化趋势,选出故障相,根据故障选相结果调整变流器注入电流,控制母线处故障相电压为零,即采用电压消弧方法,否则继续注入接地故障补偿电流,即采用电流消弧方法。仿真结果表明所提方法能够有效抑制接地电弧重燃,解决了单一电流消弧方法和电压消弧方法因线路参数和负载影响而存在的不足。     

零序电流差动保护选相元件

针对零序电流差动保护选相元件受负荷电流影响,在高阻接地故障中灵敏度较低的情况,文中提出了一种基于序分量的零序电流差动保护选相元件。选相元件包括三部分:利用负序与零序差动电流大小相近区分单相接地两相高阻接地故障;利用正序差动电流与负序差动电流的相位关系区分单相接地与两相金属性接地故障;利用低制动系数差动判据防止区外三相短路不平衡零序电流。RTDS仿真结果表明:提出的选相元件不受过负荷影响,无需补偿,可以准确选出单相接地故障相,灵敏度高于零序电流差动保护,保证零序电流差动保护准确分相跳闸。     

基于故障类型的零序方向元件

输电线路发生接地故障时，可能因零序电压不满足灵敏度要求，而导致零序方向元件误动或者拒动。针对上述问题，本文通过分析零序电压和故障相电压之间的相位关系，提出了一种新的基于故障类型的方向元件。当零序电压低于门槛值时，依据选相结果，该元件采用保护安装处故障前的故障相电压代替零序电压，进行零序功率方向判别。经现场故障数据验证，该元件正确、可靠，已应用于750kV线路微机保护装置。     

电网不对称条件下基于频数分布理论的谐振接地系统故障相辨识

不对称电网发生单相接地故障后,其故障相与非故障相电压数据分布的统计特征存在显著差异,据此提出了基于频数分布理论的故障选相方法。首先取故障后各相电压首个1/2工频周期的数据,采用扩展Prony算法提取各相电压的工频分量,确定组距范围。再应用频数分布理论对各相电压的采样数据进行处理,利用贝塞尔公式求取各相电压的频数分布值。最后,通过比较三相电压间频数分布值的大小选出故障相。Matlab仿真验证与适应性分析表明,所提出的选相方法准确率高,适应性强。     

基于零序电压故障分量相位特征的发电机定子单相接地故障选相

分析了不同中性点接地方式下定子单相接地故障时的机端三相电压特征,指出基于相电压大小的传统选相算法在高阻接地故障时灵敏度低且可能出现误选相。为此提出了一种基于零序电压突变量ΔU0和A相电势EA相位特征的发电机定子单相接地故障选相新原理,计算角度arg(ΔU0/EA),根据该角度所在的相位区域判断故障相。理论分析和仿真验证表明:该方法适用于各种中性点接地方式,提高了选相算法的抗过渡电阻能力;且该方法无需增加额外设备,简单易行。     

不对称电网单相接地故障中性点位移电压轨迹分析及应用

忽略不对称电压方向的任意性,不能准确表达配电网单相接地时中性点位移电压随过渡电阻变化的轨迹。考虑系统对地泄露电导及不对称电压方向,建立单相接地故障精确模型,准确分析出非全补偿状态下中性点位移电压随过渡电阻变化的轨迹是一段圆弧,全补偿状态下中性点位移电压随过渡电阻变化的轨迹是一条直线段。分析中性点位移电压轨迹,得到以下结论:接地后故障相电压幅值降低,欠补偿状态下接地后故障相电压超前于故障前该相电压,过补偿状态下接地后故障相电压相位滞后于故障前该相电压,全补偿状态下接地前后故障相电压相位保持不变。比较故障前后三相电压幅值与相位的相对变化关系可实现接地故障相辨识。最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证了分析结果。     

实用化的微网单相接地短路故障识别

为解决分布式电源微网在并网运行下快速感知公共配电网单相接地短路故障,确保公共连接点PCC处的有效保护,提出了一种故障分量加dq坐标变换的单相接地短路识别方法。利用PCC处的工频三相电压推算故障相故障分量电压,判别是否发生不对称短路故障,对三相故障分量电流进行正序、负序及零序分解,利用故障分量电压的有无决定是否进行零序电流补偿并进行dq变换,构造出故障电压、电流特征量判定单相接地短路故障,根据正、负序故障分量电流相位关系实现故障选相。仿真结果表明,基于故障分量和dq变换的单相接地故障识别方法是有效的和实用的,该方法能准确识别单相接地故障,实现故障选相,从而为微网的运行提供参考依据。     

实用化的微网单相接地短路故障识别EI北大核心CSCD

为解决分布式电源微网在并网运行下快速感知公共配电网单相接地短路故障,确保公共连接点PCC处的有效保护,提出了一种故障分量加dq坐标变换的单相接地短路识别方法。利用PCC处的工频三相电压推算故障相故障分量电压,判别是否发生不对称短路故障,对三相故障分量电流进行正序、负序及零序分解,利用故障分量电压的有无决定是否进行零序电流补偿并进行dq变换,构造出故障电压、电流特征量判定单相接地短路故障,根据正、负序故障分量电流相位关系实现故障选相。仿真结果表明,基于故障分量和dq变换的单相接地故障识别方法是有效的和实用的,该方法能准确识别单相接地故障,实现故障选相,从而为微网的运行提供参考依据。