基于积分比分布的单相接地故障熄弧时刻识别策略

现有自适应重合闸在识别出瞬时性故障后普遍经过固有延时合闸,忽视了故障点电弧熄灭与否,为进一步提高重合闸的自适应能力,有必要对故障熄弧时刻进行识别。通过计算分析超高压线路接地点熄弧前后故障相端电压特性,对比发生瞬时性故障时故障相端电压绝对值函数在二次电弧阶段和恢复电压阶段的差异,发现二次电弧阶段绝对值函数的积分在相邻时间窗内大小始终不变,积分比约为1,而恢复电压阶段初期相邻时间窗内的积分存在显著差异,其积分比出现较为明显的突变。通过设定上下阈值,将故障相端电压绝对值函数积分比作为熄弧时刻识别判据,若积分比连续5次超过所设阈值,则判断故障熄弧。大量EMTP-ATP仿真表明,该判据能可靠识别熄弧时刻,且不受并联补偿度、故障位置以及过渡电阻影响,具有较强的自适应性。     

输电线路单相瞬时性故障熄弧判定方法北大核心CSCD

为确保单相瞬时性故障时自适应重合闸成功并尽量缩短非全相运行时间,提出了一种准确判定输电线路故障电弧熄弧时间的方法。分析了瞬时性故障二次电弧阶段与恢复电压阶段故障相端电压的频率特征,基于熄弧后故障相端电压信号中高频分量能量迅速减小的特点,利用小波分解提取信号特定频带的能量,依据相邻两时间窗的信号高频分量能量比判断电弧是否熄灭。所提方法适用于带并联电抗器及不带并联电抗器的220-750 k V的输电线路,仿真结果及现场录波数据分析验证了其可行性和准确性。     

输电线路单相瞬时性故障熄弧判定方法

为确保单相瞬时性故障时自适应重合闸成功并尽量缩短非全相运行时间,提出了一种准确判定输电线路故障电弧熄弧时间的方法。分析了瞬时性故障二次电弧阶段与恢复电压阶段故障相端电压的频率特征,基于熄弧后故障相端电压信号中高频分量能量迅速减小的特点,利用小波分解提取信号特定频带的能量,依据相邻两时间窗的信号高频分量能量比判断电弧是否熄灭。所提方法适用于带并联电抗器及不带并联电抗器的220-750 k V的输电线路,仿真结果及现场录波数据分析验证了其可行性和准确性。     

基于序分量无功功率的单相自适应重合闸

针对不带并联电抗器的超高压输电线路,提出一种基于序分量无功功率的单相自适应重合闸实现方法。当线路发生单相接地故障且故障相两端断路器跳开后,在永久性故障下,线路侧各相电压和电流值经短暂时间过渡到稳态,之后各序分量无功功率基本保持恒定;在瞬时性故障二次电弧尚未熄弧阶段,电弧电压和故障相端电压随电弧拉长不断升高,正序无功与负序无功呈现相反方向的增减变化。基于这一现象,采用线路侧断开处的正序与负序无功功率分量的变化率来区别永久性和瞬时性故障。在二次电弧熄弧瞬间,故障相电压相位会后移90°,此时正序与负序无功功率分别有不同极性的跃变,通过检测序分量无功功率的突变来捕捉熄弧时刻。该方法实现简单,耐过渡电阻能力强,受故障位置影响小,能适用于重负载线路。EMTP仿真验证了其正确性和有效性。     

负载端电弧故障电压检测与形态小波辨识

现有串弧故障的电流检测与辨识方法,其以电弧电流"零休时刻"、上升率突变或电流谐波分量等信号奇异性提取故障特征,存在受配电线路非线性负载额定工作、感性负载起动等的电流信号奇异性影响而误判。根据负载端电压不受配电线路正常运行电流信号奇异性影响的原理,提出负载端电弧故障电压的检测与辨识新方法,实验分析负载端电压检测不仅可获取串弧故障信号特征,且解决了现有电弧电流方法存在的可靠性问题。在建立形态小波电弧故障辨识决策函数模型的基础上,选用形态开滤波结合第四尺度小波变换函数,对6种负载端电弧故障电压检测实验与故障特征分析,给出负载端电压检测的电弧故障的小波分量判据阈值,其为正常状态各类负载第四尺度小波分量的10倍。     

计及换相失败的输电线路单相接地故障熄弧时刻识别

针对含直流馈入交流输电线路单相跳闸后换流阀换相失败导致重合闸判据失效的问题，提出基于故障相时移电压能量比的熄弧时刻识别策略。首先，基于换流器开关函数理论，研究逆变侧换相失败时换流阀两侧电压电流相互作用关系。然后，对带并联电抗器交流故障相端电压特征进行分析，得到熄弧前后的电压幅值波动差异。最后，计算故障相电压能量分布，利用时移电压能量比确定单相接地故障二次电弧熄弧时刻。在PSCAD/EMTDC平台的仿真结果验证了所提识别策略的有效性。     

单相自适应重合闸研究综述

为了实现瞬时性故障时可靠重合,永久性故障时可靠不重合的目标,对单相自适应重合闸的研究情况进行了分析和总结.首先根据瞬时性故障过程三个阶段不同特征以及线路是否带并联电抗器进行分类,对每一类原理进行了梳理.然后对各类判据的特点及存在的问题进行了分析.研究后认为,基于恢复电压阶段的判据虽无法判断熄弧时刻,但原理简单,易于实用化,是现阶段实用化研究的重点,而基于二次电弧阶段的判据虽然能够判断出熄弧时刻,但是原理复杂,对硬件要求高,是未来研究的重点.     

输电线路瞬时性故障的恢复电压直流偏移特性研究

针对不带并联电抗器的超高压输电线路上发生的瞬时单相接地故障,建立故障分析电路模型,推导故障相端电压在熄弧前、后的时域表达式,分析表明熄弧后恢复电压将出现直流偏移,ATP-EMTP仿真结果验证了理论分析的正确性。根据理论分析和仿真结果,提出了自适应重合闸判据:当故障相端电压直流分量与基波电压幅值之比大于0.9,且持续时间超过20 ms时,发出重合闸命令。     

输电线路单相自适应重合闸的双SVM实现方案

实现输电线路自适应重合闸的关键是正确区分永久性故障和瞬时性故障以及快速确定瞬时性故障二次电弧熄灭时刻。提出了基于双支持向量机的自适应重合闸实现方案。首先,分析二次电弧阶段的故障相端电压的频谱分布和高频能量在瞬时性故障和永久性故障下的不同特征,利用离散傅里叶变换获得电压谐波总畸变率和高频能量二维特征向量,设计支持向量机SVM1区分故障性质。其次,基于瞬时性故障二次电弧熄灭前后故障相电压谐波和电压幅值的变化特性,以电压谐波总畸变率和幅值为输入量,利用支持向量机SVM2判断二次电弧是否熄灭。仿真结果表明,所提方法能可靠区分瞬时性故障与永久性故障,快速捕捉瞬时性故障熄弧时刻,抗噪声能力较强。     

改进ACUSUM算法的自适应重合闸判据

本文提出基于自适应累加和算法的自适应重合闸方法,实现了故障性质的判别及二次电弧熄弧时刻的检测。首先,研究了不同故障性质下线路故障相端电压幅值的变化规律,阐述了利用电压幅值的上升及下降时序识别故障性质和捕捉故障熄弧时刻的基本原理;其次,对自适应累加和算法进行改进,克服了其运算量大、触发信号持续时间短的不足;最后,给出了自适应重合闸的实现方案。仿真验证了所提方案的可行性和有效性。本文方法实现简单,抗干扰能力强,对不带并联电抗器和带并联电抗器的输电线路均适用。     

小电流接地系统接地故障电弧重燃暂态特征分析

小电流接地系统单相接地故障时常具有间歇性,针对电弧重燃时刻与重燃时电气量的分析可完善故障暂态理论并提高检测效果。文中根据接地故障熄弧后的电压与绝缘恢复特点,分析不同接地系统中在故障点不同稳定情况时的可能重燃时刻,并对重燃后故障暂态特征进行分析。故障点稳定时,不接地系统中易在熄弧后半个工频周期内重燃;经消弧线圈接地系统中,重燃主要发生在故障相电压峰值前时刻。故障点不稳定时,重燃时刻无明显规律。将重燃过程看作非零初始状态的单相接地故障,高频暂态电流的谐振频率、衰减因子与重燃时刻无关,幅值与重燃时刻故障相电压瞬时值近似成正比,经消弧线圈接地系统中的衰减直流分量衰减因子与重燃时刻无关、幅值与相电压对时间导数近似成正比。仿真及实测数据验证了分析结论的正确性。     

一种断路器开断燃弧时间检测新方法

准确测量断路器燃弧时间的关键是确定电弧的起弧时刻.根据断路器开断时开断电弧的模型,详细分析了断路器开断前后电流的变化过程和开断相角等因素对燃弧时间的影响,提出了一种基于暂态电流的燃弧时间检测方法.通过对线路发生故障后的部分故障线路的三相电流录波数据滤波后进行拟合,预测之后的电流变化,并与实际电流数据比较,求得电流畸变量.当畸变量大于设定阈值时,即可认为该时间点为断路器的触头始分点;断路器首开相的触头始分点即起弧时刻.开断完成的时间点即熄弧点为相电流小于设定阈值的时间点,末开相的熄弧点为熄弧时刻.起弧时刻与熄弧时刻之间的时间差为断路器的燃弧时间.利用电磁暂态分析程序EMTP仿真证明了该方法的可行性和较高的可靠性.     

交流接触器最佳分断区域的探讨

为抑制交流接触器分断过程的电弧,以触头电压为研究对象,在大量试验的基础上对不同分断时刻触头电压的变化趋势及电流过零后的熄弧情况进行了研究。利用小波能量谱分析了不同电流、不同功率因数情况下交流接触器在电流过零前1 ms内不同分断区域的电弧电压能量时谱,统计和分析电弧电压第一次过零前后的变化趋势和特征。对交流接触器最佳分断区域进行探讨并提出以触头电压过零后300μs内的高尺度小波能量时谱最大值作为电弧重燃与否的判断依据。确定了电流过零前0.4~0.6 ms和0.9~1.0 ms两个最佳分断区域并提出了基于分断时刻tf及小波能量时谱幅值E4的交流接触器自适应分断控制策略。     

基于并联电抗器差模电流波形特征的三相自适应重合闸永久性故障识别

针对带并联电抗器的超高压输电线路,详细分析了发生两相或三相瞬时性及永久性故障时,故障相并联电抗器差模电流的特征:在线路两端三相跳闸以后,对于瞬时性故障,故障点熄弧以后,差模电流中只存在衰减周期分量,对于永久性故障,差模电流中只存在衰减直流分量。利用差模电流的这一特性可以提出适用于三相自适应重合闸中相间故障性质识别的新判据,该判据只需利用单端并联电抗器电流即可实现,并且可以判定熄弧时刻。大量ATP/EMTP电磁暂态仿真表明,该方法能够快速准确地识别故障性质,且基本不受故障位置、过渡电阻、采样频率、负荷电流、故障时刻、跳闸时刻、故障点熄弧时刻等因素的影响,且同时适用于单端和双端带并联电抗器的输电线路。     

带并补的超高压输电线路单相自适应重合闸新判据

带并联电抗器的超高压输电线路发生单相瞬时性故障时,二次电弧熄灭后断开相端电压及并联电抗器电流因含有自由振荡分量而呈现拍频特征,永久性故障时则基本为基波量。在分析故障相断开后的序网的基础上,给出了自由分量频率的正确计算方法,提出了利用正弦函数的正交性检测自由分量从而快速判断故障性质的拍频新判据,有效解决了拍频周期较长时利用现有判据判断故障性质所需时间较长的问题。该判据原理简单,判断速度快且具有较高灵敏度。仿真实验验证了所得结论。     

基于线路残余能量的柔直输电线路极间故障重合闸EI北大核心CSCD

在线路残余能量激励下,电弧会持续燃弧一段时间,现有重合闸等待瞬时性电弧自然熄灭后启动,耗时过长,不利于系统快速恢复供电。基于此,提出一种考虑主动消弧的自适应重合闸。提出引入接地开关,可增加线路电流分量,加快消散线路残余能量,降低电弧燃弧概率。针对瞬时性电弧熄弧速度的差异性,建立多次主动消弧方案。进一步借助皮尔逊相关系数表征差异性辨识故障性质。最后,在PSCAD软件中搭建柔性直流输电系统,与现有直流重合闸相比,提出的重合闸可加速降低线路残余能量,促进电弧熄灭,最长减少170ms的停电时间。     

基于电弧复小波检测的单相自适应重合闸

提出一种单相自适应重合闸的新方案.该方案利用复小波分析来检测电弧产生的谐波,并以此区分输电线路的单相瞬时性故障和永久性故障.故障发生后,对于不同的故障性质,线路首端重合闸安装处的电压谐波含量是不同的.根据电压谐波含量的特征,提出利用复小波相位和幅值的新算法综合判别来快速确定线路的故障性质.该方法可以在熄弧之前进行判断,保障了最佳重合时间.线路故障仿真验证了该算法的有效性和实用性.     

基于电弧复小波检测的单相自适应重合闸

提出一种单相自适应重合闸的新方案。该方案利用复小波分析来检测电弧产生的谐波,并以此区分输电线路的单相瞬时性故障和永久性故障。故障发生后,对于不同的故障性质,线路首端重合闸安装处的电压谐波含量是不同的。根据电压谐波含量的特征,提出利用复小波相位和幅值的新算法综合判别来快速确定线路的故障性质。该方法可以在熄弧之前进行判断,保障了最佳重合时间。线路故障仿真验证了该算法的有效性和实用性。     

采用原子分解法的带并联补偿线路单相自适应重合闸

带并联补偿输电线路单相瞬时性故障时,故障相恢复电压阶段会同时存在工频分量和低频分量,从而形成拍频现象。目前,基于上述原理的自适应重合闸判据抗干扰能力不强,且不能确定准确的熄弧时间。对此,文中采用一种新的信号处理方法——原子稀疏分解法分析非线性故障信号,以提取瞬时性故障时恢复电压阶段存在的低频分量,进而对故障性质作出判别;同时,原子稀疏分解法较强的时域和频域分析能力可以准确地确定故障熄弧时刻,为线路断路器的重合时刻整定提供依据。仿真实验验证了所述方法能够有效提高自适应重合闸性能。     

特高压输电线路潜供电流的暂态特性研究

潜供电弧属于自由空气中的长间隙交流电弧,其燃弧时间与电流暂态特性密切相关。该文将潜供电流分解为稳态分量和自由分量,分别建立了对应的电路模型。采用EMTP计算了潜供电流的暂态过程。潜供电流的发展可分为3个阶段:前期,电流快速振荡,迅速衰减;中期,电流有比重较大的直流分量,衰减缓慢,易造成电流不过零,对熄弧产生影响;后期,电流自由分量衰减完毕,以稳态分量为主。自由分量是潜供电流暂态过程的决定性分量。分析了电弧电阻、并联补偿度、中性点小电抗及故障位置等参数对潜供电流暂态过程的影响;基于等效阻抗网络和拉普拉斯变换方法,推导了自由分量的振荡频率和衰减系数与系统参数的关系。区别于潜供电流的稳态分量,仿真与理论分析均表明潜供电弧电阻对自由分量起关键作用,电弧电阻值越大,自由分量衰减越快,越有利于熄弧。