基于零序特征参量差异的谐振接地系统熄弧时刻判别方法

在谐振接地系统中,熄弧时刻的准确判别对于接地故障的选线、消弧效果评估以及熄弧后暂态信息提取和利用具有指导意义。该文针对谐振接地系统单相接地故障,分析了故障点工频电流熄弧前后的故障电气特征,并利用母线零序电压和消弧线圈电流,通过求取其信号的一阶导数及其平方信号的二阶导数,构造两种特征参量。研究发现该特征参量在熄弧前为常数,熄弧后发生明显变化,据此可形成相应的熄弧时刻判别的基本判据。考虑到系统实际运行中各种因素的影响,在此基础上形成熄弧时刻判别的附加判据,从而最终提出基于零序特征参量差异的谐振接地系统熄弧时刻判别方法。通过Mat Lab/Simulink仿真和现场实测,验证了该熄弧时刻判别方法的有效性和准确性。

基于改进Grabcut分割与多特征决策融合的电力线放电痕迹识别

电力线触树故障中,导线表面的遗留痕迹是事故防治和责任认定的重要依据,但目前中外针对触树后电力线放电痕迹特征规律和辨识方法的研究极其匮乏。为此,搭建10 kV中压线路触树放电实验平台,采集放电后的导线表面痕迹图像,并对导线表面痕迹特征进行系统分析,为人工巡检和智能化痕迹识别提供基础依据。然后,提出改进型Grabcut前景提取方法,综合利用U^(2)Net的自动分割特点和Grabcut的高精度优势,解决Grabcut算法中初始框无法自动确定的问题,实现复杂背景下导线痕迹区域自动精准分割。最后,提出基于低层纹理、颜色特征和高层深度特征的导线表面痕迹全面表征,并采用多数投票规则实现低层和高层特征识别结果决策融合,获得导线痕迹辨识结果,测试实验中平均识别准确率达到91.68%,证明了方法的有效性。

基于剩余电流和不平衡电流突变向量比的TN-C-S系统漏电故障检测方法

TN-C-S系统在我国应用广泛,但由于固有剩余电流大,无法区分负荷投切和故障引起的剩余电流变化,漏电总保和中保无法投运,存在安全隐患。针对该问题,提出一种基于剩余电流和不平衡电流突变量之比的漏电故障保护方法。首先,分析剩余电流回路,剩余电流和不平衡电流突变量之比在单相接地故障发生时刻突变,在负荷投切时不变。其次,基于中性线阻抗和接地阻抗不会发生突变的特征,计算故障电流突变量幅值,以故障电流突变量幅值越限作为故障判别依据,实现漏电故障检测。仿真及试验证明,所提方法可有效区分负荷投切和漏电故障,实现大幅值固有剩余电流下的漏电故障检测,在单支路和多支路系统中的检测灵敏度分别为70、150 mA,满足TN-C-S系统多级漏电保护的灵敏度要求。

含高比例分布式电源配电网分布式供电恢复方法

针对高比例分布式电源(DG)接入配电网,现有供电恢复方法未充分考虑DG故障穿越特性。文中提出了基于分布式控制的配电网多阶段供电恢复方法,以充分利用DG的电网支撑能力。分析了DG故障穿越特性及其电网支撑能力,并基于高比例DG接入后配电网不同运行方式,提出了负荷容量估算方法和DG分类处理策略。建立了分布式控制的供电恢复模型,并基于联络线路容量裕度指标提出多联络路径选择策略。最后,提出了适应高比例DG接入配电网的多阶段供电恢复方案。所提方法可以更好地发挥DG支撑作用,提高快速供电恢复能力。仿真算例验证了所提方法的有效性。

配合防孤岛保护的配电网时限自适应重合闸方法

有源配电网重合闸之前分布式能源必须脱网,但实际中很多变电站内未安装线路侧电压互感器,导致检无压重合闸方案无法实施。文中提出一种与分布式电源防孤岛保护相配合的时限自适应重合闸方法,通过保护跳闸前的系统侧母线电压来推断线路接入的分布式电源防孤岛保护动作时间,自动调整配电线路重合闸的动作时间,实现重合闸与防孤岛保护的时序配合。所提方法不需要安装线路侧电压互感器,不依赖于通信网络,考虑分布式电源低电压穿越要求的同时实现配电线路的快速重合闸,为电力系统运行的稳定性与供电可靠性提供支撑。仿真及实验结果均验证了该方法的有效性。

基于低压侧负序量特征的小电流系统单相接地故障检测方法

随着台区智能终端量测技术的逐步成熟,实现低压侧全息感知的同时,具备对上级中压配网的多点监测能力。提出基于低压侧负序量特征的小电流系统单相接地故障检测方法。分析了中压侧发生单相接地故障后低压侧负序量的变化规律;利用负序电流大小区分故障线路和非故障线路;提出通过负序电压与正序电压的比值系数,多点协同计算对比判断故障点区段位置,且考虑了低压侧不平衡负荷,以及故障点位于线路一端的特殊情况。通过MATLAB软件和动模实验对中低压联合配电系统的仿真计算,验证了所提方法具有良好的鲁棒性和准确性。通过智能配变终端监测上级中压配网负序量信息,实现小电流接地系统故障检测,具有实际应用和推广价值。

灵活接地系统小电阻退出暂态特征及对暂态故障选线方法影响

灵活接地系统发生高阻接地故障时,中性点小电阻并联阶段保护往往拒动,仍需考虑小电阻退出时的暂态特征对已有暂态故障选线方法的影响。并联小电阻退出时伴随一定的暂态过渡过程,文中针对此过程建立灵活接地系统单相接地故障暂态等值电路。分析了并联小电阻退出时系统各暂态电气量特征、不同故障情况对暂态电气量幅值的影响、暂态零序电流与暂态零序电压的约束关系,明确并联小电阻退出后暂态量对暂态故障选线方法稳定性的影响。当灵活接地系统高阻接地故障小电阻退出时,产生的暂态电气量将导致暂态幅值比较法、暂态极性选线法、暂态功率方向法误动,但暂态零序电流投影法选线正确,仿真验证了分析结果的正确性。

基于零序电流长时变化特征的中压导线碰树接地故障识别方法

判别中压配电线路故障是否由导线碰触树木引起,对于厘清森林火灾的成因、防治线路故障引发的森林火灾具有重要意义。文中通过真型试验获取了各类高阻接地故障的零序电流,分析了高阻接地故障零序电流波形长时间尺度的变化特征。分析可知,导线碰树接地故障的零序电流有效值波形的波动性、单调性以及尖锐程度与其他高阻接地故障存在明显差异。设计了包含零序电流有效值曲线的标准差、离散系数、峭度、偏度在内的多特征融合参数组,构建了基于支持向量机的中压配电网导线碰树接地故障识别方法。结果表明,所提方法故障识别正确率达到了98%。

基于动态诚信因子的主从博弈抑制微电网虚假信息交易研究

为了解决微电网群内交互信息中存在的虚假信息问题,在考虑微电网(Microgrid,MG)诚信行为的基础上,文章提出了一种基于动态诚信因子的主从博弈电能交易机制。首先,以MG上报电量与实际交易电量为基准,建立奖惩机制,通过动态调整诚信因子来调节交易电价。其次,构建了一个以微电网群运营商(Microgrid Cluster Operator,MGCO)为领导、MG为跟随者的主从博弈模型。上层模型以最小化微电网群整体功率波动为目标,通过建立交易定价的合约机制,有针对性地调节群内交易电价;下层模型以MG运行费用最小为目标,根据群内交易电价动态调整自身购售电需求量,实现电能优化。最后,通过算例分析验证了该交易机制能够有效抑制微电网群内人为上报虚假信息的行为。

电压电流能量信息融合的低压交流电弧故障检测

针对串联电弧故障检测判据选择难、阈值设置难的问题,本文在传统基于电流检测方法的基础上融合使用电压信息,提出了一种电压电流能量信息融合的交流电弧故障检测方法。以分析开关电源和非开关电源类负荷下的各自故障特征为基础,提出了利用电压半波总能量的开关电源类电弧故障直接判定方法,并融合使用电压电流特征能量波形相关性实现故障线路的选择;提出了基于敏感域电压电流最大瞬时特征能量相位匹配的适用于非开关电源类负荷下的故障检测方法,以特征能量相位信息构建判据,克服了传统检测方法的阈值设定困难问题。本文检测方法判据虽利用了负荷分类思想,但由于开关电源类负荷下的故障检测可利用电压半波总能量幅值实现故障直接判定,因此实际应用中无需辨识负荷类型。相较传统利用电流特征的检测方法,本文方法具有判据简单、易于阈值设定的优势。试验结果表明,本文方法可有效用于多种类型负荷的电弧故障检测,检测时间满足相关标准规定。

基于信号同步注入的多源配网阻抗测量防孤岛保护方法

分布式电源(distributed generator,DG)并网运行需配备防孤岛保护,以避免电网停电产生非计划孤岛。阻抗测量法相比于过/欠压(over/under-voltage, OUV)和过/欠频(over/under-frequency,OUF)等被动式防孤岛保护,具有检测盲区小,不易误动等优势。但现有信号注入策略及孤岛保护判据无法应对多DG系统中信号干扰引起的保护失效问题。为此提出利用外部同步信号实现检测信号同步注入的阻抗测量方法。在分析孤岛前后DG测量阻抗特征的基础上,确定基于阻抗角的孤岛保护方案,并依据对线路参数,电网谐波及注入信号频率的分析,提出保护判据。最后,结合DG控制策略给出保护的信号注入及检测方法。基于RTDS的仿真验证表明,该文方法可有效辨识电网扰动及孤岛运行状态,并且避免了OUV、OUF的拒动及误动问题。

现代行波测距技术及其应用

介绍了利用电压、电流行波进行线路故障测距的方法。单端法是测量故障产生的行波在故障点及母线之间往返一趟的时间来计算故障距离 ,双端法利用故障行波到达线路两端的时间差测距。阐述了故障行波信号的测量、超高速记录、行波脉冲的小波检测以及双端装置时间精确同步等关键技术问题的解决方案以及行波测距技术实际应用中的若干问题。

智能配电网广域测控系统及其保护控制应用技术

分布式电源的大量接入以及对供电质量、运行效率要求的提高,使得配电网的保护控制面临新的挑战。传统的基于集中与就地控制方式的保护控制技术,分别存在响应速度慢与利用信息有限、功能不完善的问题。文中提出建立基于对等通信网络的广域测控系统,同时支持基于主站的集中控制和在智能终端上实现的就地与分布式智能控制方式,为配电网监测与保护控制应用提供开放式的统一支撑平台,在此基础上实现了分布式电源并网控制、广域保护、快速故障隔离和恢复供电、小电流接地故障自愈等新型保护控制技术。随着研究的深入与技术的不断完善,将形成完整的广域测控系统及其保护控制应用技术体系,为智能配电网建设提供可靠的二次技术支撑。

基于故障相电压与零序电流相位比较的中性点不接地系统高阻接地故障保护方法

为降低电力线路故障引发森林火灾的风险,中压配电网接地保护须可靠检测过渡电阻为12kΩ的接地故障。穿越林区的10 kV中压配电系统主要采用中性点不接地方式,现有保护方法依赖零序电压检测故障方向,耐过渡电阻能力不超过6 kΩ,无法满足防治森林火灾的要求。为此,提出了一种基于相电压与零序电流相位比较的中性点不接地系统高阻接地故障保护方法,作为高阻接地故障的后备保护。通过中性点不接地系统高阻接地故障等值电路分析,发现在现有保护的动作死区内,故障相电压与故障线路零序电流近似同相,与健全线路零序电流近似反相的规律,使用故障相电压作为极化量,构造了通过故障相电压与零序电流的相位关系来判断故障方向的高阻接地故障保护方法。相较于现有保护方法,所提方法的耐过渡电阻能力从6 kΩ提升至12 kΩ。所提方法能可靠检测导线触树故障,将保护能力边界提升至防范森林火灾的安全范围内。数字仿真与现场人工试验均验证了所提方法的有效性。

基于容量边界值的高比例逆变型分布式电源配电网三级保护适用性分析

高比例逆变型分布式电源(inverter interfaced distributed energy resources,IIDERs)的接入改变了配电网的短路电流特征,使得原有的电流保护方案可能会拒动或误动。为定量评估分布式电源接入对配电网保护的影响,以配电线路三级保护为例,建立了考虑三级保护、电压质量、渗透率及单点并网容量为约束的分布式电源最大接入容量计算模型。通过自适应粒子群(adaptive particle swarm optimization,APSO)算法求解得到满足三级保护等约束的IIDER接入容量边界,为有源配电网保护的配置与调整提供参考。通过PSCAD搭建模型进行了仿真,结果表明,在接入IIDER不超过所求出的容量边界时,各级保护均能正确动作,各点电压均不越限,验证了所提算法的有效性。

孤岛运行微电网的同步定频电流控制原理与验证

现有的孤岛运行微电网的主从控制方法只适用于有大容量支撑电源的小型系统;对等控制方法存在产生功角与频率稳定问题,且不能很好地适应微电网运行条件。针对全逆变器微电网,提出逆变器利用卫星授时信号同步,产生相位相同、频率固定为工频的电流,采用I/U下垂控制实现有功与无功出力按照逆变器的容量比例进行分配;采用常规的无功补偿方法实现无功功率的就地补偿,降低逆变器的无功功率输出。通过数字仿真与物理试验,验证了所提方法的可行性与有效性。由于所有逆变器输出电流的频率与相位均相同,使得交流微电网的电压控制过程与直流微电网类似,避免了功角与频率稳定问题,控制方法简单、直接,功率分配合理。

智能配电网与配电自动化

从智能配电网(SDG)与配电自动化(DA)的定义、功能与技术内容入手,分析了SDG与DA之间的联系。介绍了高级DA的基本概念及其关键技术。对中国高级DA的研发与应用工作提出了建议。

配电网接地故障保护若干问题的探讨

中国各电网公司均提出要快速就近隔离配电网接地故障,以减少触电与大面积停电事故,然而对中压配电网的不同接地方式及其接地故障保护方法的优缺点还有较大的争议,还没有形成共识,不利于形成优化的接地故障处置方案。文中总结国内外经验,对比了不同接地方式及其接地故障保护方法的技术特点,指出接地方式会影响接地故障的检测标准与保护动作正确率的统计结果;分析了小电流接地系统改为低阻接地、消弧线圈并低阻接地以及采用主动干预消弧时存在的问题,介绍了暂态接地保护技术及其应用情况;针对不同类型的配电网,给出接地方式与接地保护方法选择的建议。

配电自动化若干问题的探讨

介绍了几种现有的配电自动化(DA)定义,提出应将其包含的内容规范为中低压配电网的运行自动化和管理自动化。论述了DA在提高供电可靠性方面的作用及其经济效益,指出只有把用户减少的停电损失计算在内,才能充分说明DA投资的合理性和必要性。介绍了国内外DA的应用情况,并就目前DA需要解决的几项关键技术以及建设规划问题提出了建议。

基于行波原理的高压电缆故障在线测距技术

针对高压交叉互联电缆存在故障波形复杂,离线测距困难以及潜伏性故障难以可靠探测等问题,提出了一种基于双端行波原理的高压电缆故障在线测距技术。首先通过研究三相交叉互联电缆各模量的故障行波过程,给出了不同接线形式下电缆端部故障初始电压电流浪涌计算方法与测距信号的选择方案,然后分析了行波测距信号对传感器带宽的要求,提出了基于线性电流耦合器和电场传感器的行波测量方式。针对现有方法难以可靠检测的潜伏性故障,通过计算半周期内电流突变量真有效值进行检测并利用行波测距定位故障点。在实际系统的试验以及现场在运的测距系统检测结果表明,该方法测距误差小于3.2米,结果稳定,有较高的工程应用价值。