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。

接地变抗出口短路能力分析及提升

针对目前接地变出口短路工况下绕组物理特征研究不足、损坏事故多等问题,文中以一台干式接地变为研究对象,利用有限元仿真软件搭建三维多物理场耦合模型,分析研究接地变低压侧出口短路工况下绕组电磁、温升、应力形变等多物理参量的变化及分布规律,探究影响接地变抗出口短路能力的关键因素。结果表明:接地变发生出口短路后,受其轭铁心及邻柱铁心的影响,绕组侧面磁通及其等效应力均大于绕组正面,整体形变极不均匀;受接地变特殊的绕组结构和工作方式的影响,其低压绕组在出口短路故障时的暂态温度可达140.9℃,远高于高压绕组。最后基于动、热稳定的双重约束,提出接地变抗出口短路能力的提升措施,对接地变抗出口短路能力的薄弱部位进行结构优化。

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。

基于卫星对时的架空线路故障离线定位方法

针对现有架空配电线路故障离线定位方法定位可靠性与精度不足的问题,建立适用于阻抗特征分析的线路等效模型,通过分析故障线路不同检测点处的零序阻抗角差异,提出一种基于卫星对时的故障离线式定位方法。该方法向停电隔离后的故障线路首端注入频率、相位恒定的交流电压信号,并手持信号接收装置进行人工巡线,利用卫星对时完成信号接收与注入装置间的同步采样,在不采集电压的情况下,即可实现检测点零序阻抗角的计算,进一步通过比较不同检测点处零序阻抗角差异,确定故障分支及故障点精确位置。分析并明确了注入信号频率、故障点过渡电阻与时钟同步误差对故障定位精度产生的影响。数字仿真结果表明该方法可有效实现故障的精确定位。

基于柔性调控零序电压的不平衡配电网故障检测方法

在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。

基于零序导纳变化的跨线异名相两点相继接地故障检测

小电流接地系统中普通单相接地的故障检测技术已逐渐成熟,但一些特殊的接地故障的特征与检测方法仍需深入研究。文中针对不接地系统与谐振接地系统发生的跨线异名相两点相继接地故障,建立了等值电路模型,分析了后发接地故障前后故障路径与非故障路径的电气量特征。分析发现非故障路径零序导纳始终不变,而在两个接地点过渡电阻均小于3000Ω的条件下,故障路径零序导纳的模值或相角至少有一项存在明显差异。基于此,提出了基于零序导纳变化的小电流接地系统跨线异名相两点相继接地时后发故障检测方法,可进一步实现后发故障选线与定位。基于数字仿真和实际故障数据验证了故障特征分析的正确性与检测方法的可行性。

基于复合热烟传感信息的受限空间火源定位方法

火源点定位对实现针对性灭火、成因鉴定及人员疏散具有重要意义。为解决室内受限空间火源精确定位困难的问题,根据火灾初期热烟气流的流动特点,推导出利用火灾热烟气流扩散模型的受限空间火源定位方法。将传感单元阵列所采集热烟传感信息进行相对变率关联度分析,以确定传感器之间的信号时延。通过几何关系确定传感器单元与火源点之间的方位角,再利用角度定位原理得到一次火源点定位结果。最后根据利用不同时间段内信息得到的火源定位结果,基于动态聚类思想选取定位估计区域,将区域中心点作为火源综合定位结果输出。仿真测试分析显示火源定位精度较好,验证所提方法的可行性。

基于信号注入的谐振接地系统故障点残流测算方法

谐振接地系统中,故障点残流的测算对于故障风险防范、消弧线圈补偿效果评估等运维工作具有指导意义。然而,长期以来始终未找到合理的技术方向。针对谐振接地系统单相接地故障,首先分析正常状态下信号注入和接地故障燃弧状态下两个不同阶段线路出口处的零序测量导纳。分析表明,信号注入时所有线路的零序测量导纳为本线路导纳,而故障发生后故障线路的零序测量导纳为背后导纳。然后,根据零序测量导纳和母线零序电压,分别计算故障点残流中的有功分量和无功分量,进而提出一种故障点残流测算方法。Matlab/Simulink仿真验证表明,该方法基本不受系统失谐度和过渡电阻的影响,且测算结果准确性较高。

基于熄弧后主谐振频率的系统电容电流测量方法误差分析

在谐振接地系统中,系统电容电流的精确测量是接地故障消弧及保护的基础,测量方法的误差分析就显得至关重要。针对利用熄弧后暂态信息的谐振接地系统电容电流测量方法,研究发现影响该测量方法误差的主要因素为消弧线圈电流和熄弧后暂态过程主谐振频率测量精度,通过双变量线性规划的图解法分析了主谐振频率测量误差,用于校验系统电容电流的测量结果是否满足相关标准和规程要求。结果表明,考虑到谐振接地系统的规模与现场运行情况,建议主谐振频率测量允许误差统一取0.100 Hz。通过建模仿真验证了该误差分析方法的有效性,同时该方法也适用于不同系统失谐度和不同过渡电阻的情况,具有较强的可迁移性。

基于电压-电流分区的灵活接地系统故障保护

为进一步提升灵活接地(中性点经消弧线圈并联小电阻接地)系统接地保护方案的故障处理水平,保障供电系统安全稳定运行。本文通过分析灵活接地系统不同故障状态(并联小电阻投入前后)下健全区段和故障区段零序电压-电流分布特征,提出了基于电压-电流分区的灵活接地系统单相接地故障保护算法。当线路零序阻抗检测值低于定值时,保护动作,并考虑互感器测量精度的影响,设置最小动作电流及拐点电压,提高了该保护算法的灵敏度和可靠性。本方法原理简单,可有效识别系统所处状态并完成故障定位,不易受线路参数及过渡电阻影响,仿真分析和现场试验均验证了该方法的正确性和实用性。

不接地系统异名相两点接地故障工频电气量及其对选线的影响分析

中性点不接地系统异名相两点接地且至少一个故障点过渡电阻较大时,故障电流较小出线保护不能直接切除,仍需依赖接地故障选线装置实现保护。根据故障边界条件建立不接地系统异名相两点接地故障复合序网,利用节点阻抗矩阵分别推导出两个接地点故障电流、系统零序电压等工频电气量随两个接地点过渡电阻的变化规律,并进一步分析了其对现有选线技术的影响。结果表明,异名相两点高阻接地时工频电气量总体特征与传统小电流接地故障特征相近,零序电压一般介于两个故障点单独接地时的零序电压之间,其中两个故障线路出口的零序电流既不符合故障线路特征也不符合健全线路特征,已有稳态选线原理并不完全适用。最后,利用数字仿真和现场数据验证了理论分析的正确性。

基于负荷电流闭锁的低压配电网漏电保护

针对我国低压配电网漏电保护运行效果较差,特别是TN-C系统尚无合适漏电保护方法的问题,分析了不同接地方式下低压系统中单相漏电故障及负荷波动电气量变化特征,提出一种基于负荷电流闭锁的低压配电网漏电保护方法。该方法分别以剩余电流变化量越限和负荷电流变化量越限作为保护启动及闭锁条件,实现漏电故障与负荷波动的有效辨识,进而在两种工况下分别开放、闭锁保护,减少误动。所提方法可以克服分布电容电流和负荷波动的影响,具有较高的灵敏度和可靠性,适用于包含TN-C系统在内的不同低压系统。仿真及实验录波验证了所提方法的有效性。

跨线相继接地故障暂态特征与暂态选线方法适用性

目前,针对小电流接地系统单相接地故障特征的理论分析已经成熟,但对两点相继接地故障暂态特征的研究较少,其与普通单相接地故障的暂态电气量差异以及已有暂态选线方法的适用性尚不明确。针对小电流接地系统跨线同名相和异名相两点相继接地故障暂态特征问题,建立了后发低阻接地故障暂态等值电路,对故障线路暂态特征进行理论分析并与其单独接地时暂态电气量进行了比较,得到了故障线路暂态特征随不同故障条件(过渡电阻、线路电感、系统对地电容、后发故障相)的变化规律,证明了部分暂态选线方法不再适用于后发接地故障并提出了基于连续检测的选线方法。最后,通过数字仿真和现场数据验证了文中分析结果的正确性。

同杆并架双回线小电流接地故障特征及选线适应性分析

针对为缓解供电走廊紧张与用电需求增大的矛盾,大量单回线改造成同杆并架双回线对小电流接地故障暂稳态特征和已有选线方法适应性的影响尚未明确的问题,提出一种新的相模变换方法。建立同杆并架双回线小电流接地故障等值电路,分析线间耦合对小电流接地故障暂态与稳态特征的影响,以及当前选线方法和装置的适应性。结果表明,线间耦合不影响各出线间零模电流幅值和相位(极性)关系,已有选线方法仍然适用;线间耦合会使故障暂态电流的主谐振频率和衰减因子的分布范围增大,故选线装置的采样频率和所采用暂态信号频段范围都要适当增大。通过仿真验证了上述结果的正确性。

基于相序电流一致性的小电流接地故障方向算法

为解决小电流接地系统故障方向保护问题,提出一种基于三相稳态电流突变量与零序电流一致性关系的小电流接地系统故障方向算法。根据小电流接地系统中单相接地故障后三相电流突变量变化特征得出,在接地故障发生后,健全路径三相电流突变量与零序电流一致性关系相同;不接地系统中故障点上游故障路径三相电流突变量与零序电流的一致性关系存在明显差异;而谐振接地系统中故障点上游故障路径三相电流突变量与零序电流的一致性关系主要取决于消弧线圈失谐度。利用三相稳态电流突变量与零序电流的一致性关系可实现故障方向判断,仿真和现场实验验证了方法的正确性。

基于VMD的小电流接地故障融合选线方法

针对目前煤矿配电网故障选线方法在相关故障特征不明显时存在故障选线失效,基于单一模态分量和单一故障特征的故障选线方法的选线准确度较低等问题,提出了一种基于变分模态分解(VMD)的小电流接地故障融合选线方法。利用VMD将母线中各出线的故障零序电流分解为多个模态分量,根据模态分量的故障特征确定VMD层数,并选取故障特征明显的模态分量作为故障选线的有效模态分量;分别计算各出线故障零序电流有效模态分量的暂态能量和波形相似度;根据各出线有效模态分量的暂态能量占比和波形相似度占比,构建基于暂态能量的故障选线判据和基于波形相似度的故障选线判据,并将2种故障选线判据融合,形成基于VMD的故障融合选线算法。利用电磁暂态仿真软件ATP/EMTP搭建煤矿配电网模型,在不同接地故障电阻、故障初相角和故障位置的单相接地故障场景下,对所提出的故障融合选线方法进行验证,结果表明:在配电网发生各种单相接地故障时,基于VMD的小电流接地故障融合选线方法不受故障位置的影响,较能量法和相关性聚类法的故障选线正确率分别提高了17%和50%,且不受故障类型影响,可应用于小电流接地故障选线。

基于暂态零序电流比较的小电流接地选线研究

由于故障电流微弱、电弧不稳定等原因 ,小电流接地故障检测始终没有彻底解决。分析了故障产生的暂态零序电流特征 ,根据相频特性将频率分为不同区段 ,论证了所选用的低频区段界限明确且对所有出线零序电压电流均呈容性关系。分析了其中暂态零序电流的分布规律 ,提出基于暂态零序电流该特定分量幅值极性比较的选线算法。该方法可靠性高 ,不受消弧线圈和不稳定电弧的影响。采用该原理的装置已在现场运行 。

小电流接地故障暂态方向保护原理研究

分析了小电流接地系统接地故障暂态零序电压电流特征。根据线路的相频特性将频率分为不同区段,论证了在一选定的低频区段内,所有健全线路分别可用一集中电容等效;在该选定频段内,故障线路暂态零序电流或无功功率方向与非故障线路相反。据此提出了检测暂态零序容性电流或无功功率方向的暂态方向保护算法。该方法灵敏度、可 靠性高,不受消弧线圈和不稳定电弧的影响。实际故障数据验证了该方法的正确性。

利用暂态特征的新型小电流接地故障监测系统

介绍一种小电流接地故障监测系统的构成、工作原理及现场应用情况。基于故障产生的暂态零序电压电流在特定频段(SFB)内分量呈容性的关系,利用暂态零序电流幅值比较、极性比较及暂态无功功率方向原理实现故障线路综合选择,并利用瞬时接地故障信息对线路绝缘状态进行监测。该系统结构合理、可适用于配电网自动化系统和变电站自动化系统,检测方法不受消弧线圈、不稳定电弧影响,同时可检测消弧线圈支路接地、网络中存在闭环运行线路等特殊故障。

中性点经消弧线圈接地系统小电流接地故障暂态等值电路及暂态分析

对于经消弧线圈接地系统的小电流接地故障,传统暂态等值电路存在忽略线模信息、消弧线圈位置不准确、缺乏具体参数计算方法等缺陷,无法用于故障暂态的定量分析和计算。建立包含故障点上下游网络的小电流接地故障分布参数模型,利用模型简化原则建立由等效电阻、等效电感、系统对地分布电容及消弧线圈等效电感构成的Γ型精确暂态等值电路。基于简化原则推导出表达形式简单、满足工程应用需求的简化参数计算方法。与传统暂态等值电路相比,所建等值电路包含线模和零模信息,等效电感近似等于故障点到母线间线路的零模电感与2倍线模电感之和,且消弧线圈接于母线处更符合实际情况。针对低阻接地、高阻接地,分别给出暂态电流的解析表达式,分析暂态主谐振频率、幅值、衰减因子等要素随故障条件的变化规律,分析结果有助于更全面把握故障暂态特征。最后利用仿真及现场故障数据验证了所建暂态等值电路模拟精度更高、适用性更强、暂态分析结果正确。