配电线路暂态行波的分析和接地选线研究

对于中性点非有效接地的配电系统，当某回线路发生单相接地时，系统的接地电流只有很小的电容电流，并且系统时常运行在不平衡状态，导致利用工频量来选择接地线路很困难。该文以行波理论为基础研究了配电线路单相接地后所产生的暂态电流行波的传播规律和特点，以小波变换为工具，刻划了该行波的接地故障特征，并发现：单相接地瞬间所产生的初始暂态电流行波与接地方式无关，从而为接地选线开辟了新思路。论文最后给出了基于初始电流行波和小波的接地选线判据，并以一个仿真例证明了文中理论推导和所提方法的正确性。该方法为小电流接地选线技术的研究提供了新的思路和出发点，可以构成准确、可靠的接地选线新原理，满足不同的现场CT配置情况。     

暂态高频分量能量法小电流接地故障选线

对单相接地故障选线原理的研究,多年来取得了很多成果,但是这些故障选线原理还不具备较高的可靠性和准确性。提出一种小电流接地系统故障选线的新方法,该方法用小波变换提取零序电流暂态信息,并依据故障后一定时段内零序电流暂态高频分量的能量进行故障选线。建立小电流接地系统单相接地故障仿真模型,仿真结果表明该方法对中性点不接地或中性点经消弧线圈接地系统均有效。     

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。     

小电流接地系统同相异线接地故障选线的研究

分析了小电流接地系统发生同相异线接地故障后零序电流的特征，在完善单点接地故障选线的基础上提出一种针对系统发生同相异线接地故障的选线方法，该方法主要利用零序电流的高频分量进行第一次故障选线，在第一条故障线路退出运行后再利用零序电流的工频段分量进行第二次选线．理论和大量的Matlab仿真表明：该方法适合于各种接地方式的小电流接地系统，具有可靠性高、抗干扰能力强的优点，其中最突出的特点是进一步完善了小电流接地系统故障选线的方法．     

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。     

配电网接地选线装置的研制

针对配电网中性点经可控消弧线圈接地电网单相接地故障选线困难的实际,提出接地选线新方法.给出了零序电流比幅接地选线法理论推导,得出了小电流接地系统在正常运行和发生单相接地故障时系统主要物理量的计算公式.搭建了试验模型,介绍了控制器的硬件结构及主要软件流程.硬件系统由CPU模块、模拟量采集模块、开关量输入/输出模块、液晶显示模块、电源模块和通信接口等模块组成.实验表明,该装置运算速度快、选线准确、抗干扰能力强.     

配电网接地选线装置的研制

针对配电网中性点经可控消弧线圈接地电网单相接地故障选线困难的实际,提出接地选线新方法。给出了零序电流比幅接地选线法理论推导,得出了小电流接地系统在正常运行和发生单相接地故障时系统主要物理量的计算公式。搭建了试验模型,介绍了控制器的硬件结构及主要软件流程。硬件系统由CPU模块、模拟量采集模块、开关量输入/输出模块、液晶显示模块、电源模块和通信接口等模块组成。实验表明,该装置运算速度快、选线准确、抗干扰能力强。     

基于零序分量的风电场集电线不对称接地故障定位

风电场集电线上并接电源多、电源故障特性复杂,其故障定位问题持续困扰风电运营商。为此提出一种基于零序分量的集电线不对称接地故障新型定位方案。在定义无分支区域的基础上,充分考虑风机与风电场零序分量之间的特殊关系,分层实现风机无关的故障无分支区域识别与故障测距。首先,引入无分支区域状态信息的概念以反映零序电流主流通路径,通过状态信息的优化匹配识别故障无分支区域。然后,从零序阻抗出发推导故障无分支区域测距模型,并将其转化为优化问题实现故障距离求解。所提方案在较少测点下即可完全消除风机影响,并能有效适用于含分支集电线,同时无需数据严格同步,测距不会出现多解。最后,还设计了线路参数在线计算方案应对线路参数变化问题。仿真结果表明,所提方案较为准确,性能不受风机、故障位置、故障类型、过渡电阻以及数据不同步影响,整体性能优于现有方案。同时也验证了线路参数在线计算的有效性。     

基于零序暂态电流方向判断的小电流接地选线方法

当非直接接地的配电网发生单相接地故障时,大部分情况下故障电流的稳态分量较小或为0,导致许多基于稳态分析的小电流接地选线装置的选线效果不理想。作者分析了6 kV模拟电网的大量实验数据,得到电弧接地故障时故障线路与非故障线路零序暂态电流的特征。在此基础上提出用各线路零序暂态电流相互点积积分平均值的正负来判断故障电流的方向,并采用一个时间段的积分平均值作为判断量,有效地提高了故障选线的准确性和可靠性。该方法计算量较小,能在单片机上实现,并具有在线纠错能力,对中性点不接地或经消弧线圈接地的电网均有效。     

基于相位法和有功分量法的小电流接地选线

煤矿小电流接地系统发生单相接地故障率很高,现有的选线方法往往都有一定的局限性。通过分析,总结了几种常用故障选线方法的不足,利用模糊综合评判与信息融合技术对多种选线方法进行综合应用方法,提出了一种新颖的选线方法——基于零序电流相位法及有功分量法。通过PSCAD仿真,结果表明：融合了多种判据的综合评判故障选线模式是一种更加全面、可靠的方法,能够正确选出故障支路所在。     

基于零序分量的阻抗法配电网故障定位技术

精准故障定位对提高配电网的安全性、可靠性有着重要意义。提出了一种基于零序分量的阻抗法定位技术。依据线电压对称性及零序电压幅值判断是否发生单相接地故障,再利用安装在母线处及线路末端的同步相量测量单元获取线路发生单相接地故障后的稳态零序信号。在此基础上,根据线路两端零序电压、母线侧零序电流及线路零序参数建立各区段发生单相接地故障时的测距方程,以区段线路长度为限制排除伪根、确定真实根,通过遍历系统各区段可同时实现区段定位及故障测距。在EMTP/ATP仿真软件中搭建10 kV配电网。结果表明,所提方法在混合线路、多分支线路等多种配电网结构下都能保持较高精度,且测距精度不受接地电阻和故障相角的影响。     

基于电流序分量的多源配电网故障定位方法

为了克服传统配电网故障定位方法对分布式电源(Distribution Generation,DG)接入的适应性较差的问题,且需要在馈线中配置大量测量装置导致成本增加的缺点,提出了一种基于电流序分量相关系数的多源配电网故障区段定位方法。首先利用叠加法分析了多端电源配电网故障点电流特征及定位原理,然后通过电源端口测量装置获取故障前后电源输出电流幅值差,再假设不同位置发生故障并计算此时各电源输出故障电流理论值,最后利用相关分析法计算理论与实测两组数据的相关系数,并提取相关系数最大的两个相邻节点实现区段定位。通过ETAP电力系统仿真平台搭建了改进的IEEE33节点模型模拟测量值,利用MATLAB编程进行相关分析,结果验证了方法的正确性。     

基于XGBoost的配电网高阻接地故障检测方法

配电网高阻接地故障具有电气量微弱、与正常运行工况相似等特点,因此难以检测。针对传统指标阈值法常由经验整定,在复杂环境下适应性较差、灵敏性不足等问题,提出一种基于极端梯度提升(extreme gradient boosting, XGBoost)的配电网高阻接地故障检测方法,以避免复杂的阈值整定。首先,通过建立10 kV中压配电系统高阻接地故障的等效模型,获取高阻接地故障和正常运行工况的零序电流数据。然后,在对数据进行归一化处理的基础上,利用XGBoost直接从原始量测信息中学习其与高阻接地故障的映射关系,构建高阻接地故障检测模型,以降低因特征提取产生的误差。最后,大量仿真结果表明,所提方法对高阻接地故障检测具有较好的灵敏性和速动性,并且在噪声和数据缺失等情况下表现出较强的泛化能力。     

基于量子遗传双稳态系统的配电网故障选线方法

针对含分布式电源(DG)的配电网发生单相接地故障的情况,提出一种基于量子遗传双稳态系统的含DG配电网故障选线方法。首先,基于互相关余弦和量子遗传算法,对双稳态系统的势函数参数进行优化,并利用优化双稳态系统提取噪声背景下各线路的暂态零序电流。然后,求取各线路暂态零序电流的归一化能量系数,计算各线路的归一化余弦系数。最后,依据归一化能量系数和余弦系数求取各线路的特征角度,判定特征角度大于90°的线路为故障线路。大量仿真实验结果表明,所提方法不受高斯白噪声强度、故障电阻和故障距离等因素影响,具有可行性、有效性和应用性。     

基于5次谐波与导纳不对称度的配电网单相接地选线方法

配电网发生单相接地故障后,故障线路与非故障线路三相对地参数的不对称程度存在显著差异。基于该特征差异定义了线路故障后的导纳不对称度参数,提出了一种运用导纳不对称度参数作为判据的故障选线方案。该方案配合5次谐波原理,解决了中性点经消弧线圈接地系统故障线路与非故障线路故障差异消失的问题,使该判据适用于不同类型的系统。理论分析以及PSCAD仿真结果表明:该方法无需设置动作门槛,灵敏性较高,且导纳不对称度参数抗过渡电阻能力较强,可作为现有选线判据的有效补充。     

基于柔性调控零序电压的不平衡配电网故障检测方法

柔性消弧过程中实现故障选线、过渡电阻测量与故障性质判定对现有配电网单相接地故障检测具有重要意义。针对配电网三相对地参数不对称的柔性接地系统,首先分析不平衡零序电压对消弧效果的影响,提出柔性消弧全补偿电流的计算方法。然后分析正常运行状态下和单相接地故障状态下注入电流和母线零序电压之间的约束关系。结果表明：无论系统处于何种状态,均可通过改变注入电流来柔性调控母线零序电压,进而调控各线路零序电流。并根据柔性调控零序电压前后各线路零序电流的变化规律,提出一种可实现故障选线、过渡电阻测量和故障性质判定的故障检测方法。Matlab/Simulink仿真验证了该方法的有效性和准确性。     

配电网单相接地故障的负序电流纵联差动选线方法

单相接地是配电网发生几率最高的故障,但单相接地故障选线一直是困扰人们的技术难题。本文首先分析了配电网单相接地故障负序电流的分布规律。在此基础上,提出了一种用于配电网单相接地故障的负序电流纵联差动选线方法,该方法通过比较线路两端的负序电流选出故障线路,具有较强的实用价值。利用35k V配电网的PSCAD模型进行仿真,并且进行了相关的动模实验。仿真结果和实验结果表明,该方法能够正确、可靠地选出故障线路,并能摒弃系统正常运行时固有负序电流的影响,该原理不因接地方式改变而失效,且适用于包括消弧线圈接地在内的所有接地类型配电网。本文最后提出了该方法的优缺点以及今后可在配电网单相接地故障选线方面开展的进一步研究工作。     

基于粗集神经网络的配电网故障选线研究

为了克服基于神经网络的故障选线方法训练时间长和网络结构复杂的缺点,提出了基于粗集神经网络的故障选线方法.利用ATP-EMTP做大量的单相接地故障仿真试验,得到大量的各馈线零序电流信号,通过小波变换和傅立叶变换从中提取各种暂态和稳态故障特征.利用粗集理论对故障特征进行预处理,将约简后的故障特征作为神经网络的输入,约简后的样本作为训练样本.完成训练的神经网络模型即可实现故障选线.仿真和现场验证结果表明,该方法训练速度快、误判率低.     

基于暂态零序电流频带能量的配电系统接地选线方法研究

分析了配电系统单相接地的故障特征,根据非故障线路故障电流行波能量只是故障线路分量的结论,提出运用在时频空间皆具有良好聚焦特性的小波包,以适当频率带宽,对故障后的零序暂态电流信号进行处理,自适应选择频带来实现配电系统接地选线的新方法。大量的Matlab仿真试验结果验证了本文提出的方法准确、可靠,适合于接地方式不同的配电系统。