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。

并阻尼谐振接地系统对地参数测量与高阻故障选线新方法

针对谐振接地系统对地参数测量不准确以及高阻接地故障选线困难的问题,提出了并阻尼谐振接地系统对地参数测量与高阻故障选线新方法。基于消弧线圈并联阻尼电阻的投切特性,利用投切阻尼电阻前后零序电压幅值与相位的变化关系,测量系统对地电导与电容参数。在系统正常运行时,通过调整并联阻尼电阻值大小,测量各馈线零序导纳值。在发生接地故障后退出阻尼电阻,测量故障后各馈线零序导纳值,可消除系统参数不对称、互感器采样不同步的影响,主动构造故障前后各馈线的零序导纳相角差,实现故障线路的准确判别。在PSCAD仿真环境下对所提方法进行验证,结果表明:所提方法能够精确测量对地电导与电容参数,测量相对误差不高于0.6%;在不同馈线、不同过渡电阻下发生接地故障时,能准确判别故障线路,耐过渡电阻能力达10 kΩ。

基于同步挤压S变换的谐振接地系统单相接地故障区段定位方法

谐振接地系统单相接地的故障特征微弱,故障区段难以定位。根据健全与故障区段电流低频能量差异大的特点,利用同步挤压S变换挤压、重组低频区段电流,增强故障特征辨识度;计算各区段能量比值,将能量比值最大的判为故障区段,提出基于同步挤压S变换的故障区段定位方法。以全频区段电流重组信号的峭度因子构建保护启动判据。不同故障条件影响下,大量PSCAD仿真测试了所提启动和区段定位方法的性能及可行性,现场数据验证了所提方法的有效性。

基于K均值聚类算法的谐振接地系统故障区段定位方法

现有的谐振接地配电网单相接地故障定位方法存在通信依赖过度、特征分析复杂和阈值设置困难等问题,现场运行的适用性较低。本文基于深度融合智能开关在配电网中的应用,研究三相电流变化量的波形特征,提出基于K均值聚类算法的就地选段方法。该方法提取各区段数据特征量,发挥K均值聚类算法无监督学习的优点,使各检测节点只需处理本地故障信号,从而减轻通信压力。利用仿真和现场数据验证该方法的可行性,结果表明,该方法在多种故障工况下都表现出较高的可靠性,并且能够较好地适应现场环境。

基于VMD和修正Hausdorff距离的谐振接地系统故障选线方法

针对谐振接地系统故障选线精度不高的问题,分析暂态零序电流波形特征,提出了一种基于VMD和修正Hausdorff距离的故障选线方法。首先利用VMD方法挖掘出隐含在零序电流波形中的故障特征,解决故障线路与健全线路零序电流波形特征受噪声等因素干扰而导致误选的问题;其次通过修正Hausdorff距离计算所选本征模态函数波形间的相似度,构造不匹配度求取各馈线的不匹配度和,通过比较不匹配度和的大小来判断故障线路。仿真结果表明,所提方法在故障相角、接地电阻等因素大范围变化情况下,均能准确选线,具有抗噪能力强的优点。

新能源电厂接入谐振接地系统的动态接地分区域选线技术研究

针对分布式新能源电厂接入传统谐振接地系统导致过电压保护失灵的问题,提出了一种基于动态接地方式的分区域选线技术。首先,分析了分布式新能源电厂的接入对传统谐振接地系统的影响;其次,针对配电网谐振接地系统的缺陷,将传统的谐振接地系统改造为动态接地系统,并采用分区域的选线方法,在分布式电源与系统中性点之间采用零序电流差动选线,其他区域采用零序电流幅值比较法选线;最后,在MATLAB/Simulink中对该方案进行了仿真验证。仿真结果表明,在动态接地方式下,发生永久性接地故障时,无论接地过渡电阻大还是小,该方法均可以有效地判定故障线路或者故障区域,缩小停电范围。所提方案具有一定的工程应用价值。

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。

利用暂态频段信息的谐振接地系统故障选线方法

利用高低频暂态信息对谐振接地系统单相接地故障选线的方法存在提取暂态信息困难、对暂态信号利用不充分、随着接地电阻增大判据阈值模糊等问题。针对提取暂态信息困难,利用了麻雀搜索算法对变分模态分解(VMD)关键参数进行优化,优化后的VMD能够准确分解线路零序电流;针对能量法中因有功分量较小,对暂态信号利用不充分,准确性不高的问题,根据低频衰减分量相似度和高频零序电荷与电压的关系,构成双重判据;针对判据阈值模糊问题,利用化后的支持向量机(SVM)分类器对判据特征量进行分类,实现选线。通过模拟不同接地电阻、不同故障合闸角3种情况下的单相接地故障仿真和现场数据验证验证了该方法可行性,通过和其他选线方法的对比,该选线方案准确率高达99.45%,优于其他方法,且选线准确度受噪声、故障合闸角等因素影响十分微弱。

基于SAX及空间信息熵的谐振接地系统单相接地故障选线方法

针对含多电缆谐振接地系统健全线路零序电流相似性减弱以及单相高阻接地因故障信息微弱且易被干扰而使选线正确率下降的问题,提出一种基于符号化聚合近似(symbolic aggregate approximation,SAX)及空间信息熵的选线方法。首先通过FIR滤波器提取暂态低频零序电流并标准化,然后将所得电流序列及其差值序列在多尺度域上符号化,通过最长公共子序列校验后生成三维故障空间并定义空间信息熵,最后比较线路间熵值差异度完成选线。仿真结果表明,所述选线方法灵敏度高,硬件要求低,能够克服采样不同步、三相不平衡等困难。

基于SOM和K均值聚类的谐振接地系统故障选线及区段定位方法

谐振接地系统发生单相接地故障时的故障电流微弱,环境噪声会进一步弱化故障电流,导致现场数据不易获取。本文提出一种基于自组织神经网络(SOM)和K均值聚类的故障选线及区段定位方法。该方法是非监督学习算法,与监督学习算法相比,其能更快地提取故障特征且不需要大量训练样本。将利用SOM算法提取的故障特征作为K均值聚类的输入,无需设置阈值来识别故障线路及定位故障区段。考虑不同接地电阻、故障角、故障距离,以及环境噪声和采样不同步的影响,进行仿真分析和实验数据验证。仿真和实验结果表明,该方法能够有效识别故障线路并定位故障区段。

宽频信号在谐振接地有源配电网高阻故障选线中的应用

谐振接地系统的高阻故障选线是配电网故障诊断的传统难点。传统故障选线方法,一方面,因过渡电阻升高带来的特征原理性变化或对测量精度较敏感而可靠性不足;另一方面,因缺乏对分布式电源接入以及配电网多变运行方式下的特征机理研究而导致对实际场景的适用性不强。文中探讨了高阻故障非线性介质击穿原理和信号宽频化特点;建立了有源配电网高阻故障这一非线性系统的分析模型和宽频信号描述方法;讨论了故障的非线性特征在不同脱谐度、阻尼率等系统运行方式下的空间分布规律。最后,提出基于频段零序无功功率的高阻故障选线方法。仿真和实际故障案例验证了算法的有效性。

一起10 kV谐振接地系统连续故障分析

单相接地故障在电网中发生故障率较高,研究单相接地故障对提升供电可靠性有重要意义。文中从母线电压的角度剖析了10 kV谐振接地系统发生单相接地故障的特点,洞悉单相接地故障的诸多原因,进而减小单相接地故障的发生率,保证电网安全稳定运行。首先,分析系统单相接地故障接地时的暂态过程,得出了暂态电流的具体数学模型;然后,对该起故障的录波波形进行分阶段定性分析,同时使用Matlab仿真验证分析的正确性,并探究了在不同接地电阻下母线电压的变化规律;最后,针对谐振接地系统提出建议以减小单相故障的影响范围,具有较高的工程应用价值。

谐振接地电网预随调补偿方式及其实现

目前,越来越多的中压电网采用谐振接地方式以更加有效地熄灭接地电弧,采用这种接地方式的关键技术是消弧线圈补偿方式和消弧线圈的选择。文中提出了一种预调和随调相结合的补偿方式(简称预随调式),解决了预调式和随调式单独运用时存在的熄灭瞬时接地电弧难的问题。在这种补偿方式下,消弧线圈在正常运行时置于15%过补偿点附近,故障时再快速调整消弧线圈到全补偿点处。针对这种补偿方式,设计了一种主从式消弧线圈方案,它以自动调匝式消弧线圈为主体,串联辅以晶闸管电子开关投切的N个细调线圈,它们的电感值采用二进制组合,可构成2N个补偿值。该新型补偿方式及主从式消弧线圈可靠性在EMTP仿真实验并口10 kV高压物理模拟实验中得到了验证。

基于高低频段暂态信号相关分析的谐振接地故障选线方法

针对谐振接地系统在相电压过零点附近发生单相接地故障时选线灵敏度不足的问题,提出一种基于高低频段馈线零序电流与母线零序电压导数的相关分析故障选线法。系统故障后健全线路的阻抗在高低频段均呈电容特性,而故障线路的阻抗在高频段呈电容特性,在低频段呈电感特性。由此可知,健全线路零序电流与母线零序电压导数的相关系数在高频段和低频段相等,其差为零;故障线路在低频段含有衰减直流分量,该频段内零序电流与母线零序电压导数的相关系数很小,而高频段的相关系数数值较大,两者差值较大。根据这一特点构成故障选线判据。该方法物理意义明确,能提高相电压过零点附近的选线灵敏度,在其他故障状态下也能准确选线。大量仿真结果验证了该方法的有效性。

谐振接地电力网自动调谐的新方法

采用新的测量原理,提出了可同时对谐振接地电力网脱谐度和电容电流进行实时测量的新方法。测量过程在线进行,不启动消弧线圈的调谐机构,不干扰电网的正常运行,适宜用于电网的实时监测系统。在准确测量脱谐度和电容电流的基础上,可实现对消弧线圈的精确调谐。该方法适用于任何类型的消弧线圈。

谐振接地电网故障暂态能量自适应选线新方法

谐振接地系统发生单相接地故障时,由于故障电流小及接地点电弧不稳定等原因,其零序故障电流准确获取和定值整定困难,使其故障线路的检出仍是难题。提出一种基于暂态能量的故障选线自适应方法,利用所有健全线路暂态能量与故障线路暂态能量之差为最小值的原理,构成故障选线算法。新方法不仅能消除故障电流小和接地点电弧不稳定的影响,还能在短线故障时,克服健全长线电容电流的影响,有很强的抗干扰能力,无需整定也不涉及极性和方向的判断,具有自适应性,可大大改善保护对故障线路检出性能。大量的数字仿真结果表明了该方法的有效性。

新型偏磁式谐振接地与保护

在系统地研究了偏磁式谐振接地及保护系统的基础上。提出了一种全新结构的偏磁式消弧线圈,它由一个三柱铁心和五个线圈组成,铁心上有两级减小截面的部分,该部分为磁化区。通过中性点注入工频电流可测量电网电容电流,调谐消弧线圈。还提出了增量函数法接地选线判据,它包括针对永久性接地情况的零序电流增量函数法和针对暂态接地情况的零序能量增量函数法。开发出偏磁式谐振接地及保护成套装置,并进行了系统的模拟试验。一年多的现场运行实践表明:消弧设备补偿效果好、增量函数原理接地选线装置选线准确、动作可靠。

谐振接地电网故障选线相关分析法

对于谐振接地电网,发生故障前,故障馈线与健全馈线零模电流中的不对称分量具有较强的相似性,它们之间的互相关系数会受到不对称分量的影响。对各线路故障零模电流,用故障发生之后第1个周期采样数据对应减去故障发生前1个周期采样数据,得到零模电流的纯故障分量。提出一种基于零模电流纯故障分量的相关分析选线方法,对各馈线故障零模电流的纯故障分量在一定数据窗下进行综合相关度分析,选择最小的综合相关系数对应的馈线为故障馈线。该选线方法具有较强的抗电弧接地能力,能有效地克服系统不对称的影响。理论分析及仿真结果表明,该方法选线结果准确、可靠,进一步提高了选线保护的裕度。

谐振接地配电系统馈线单相接地故障的暂态电流保护新原理

该文提出了用于中性点谐振(经消弧线圈)接地模式配电网馈线单相接地暂态电流保护的新原理。该保护的判断准则是理论分析的定义,所以是固定不变值,它具有较高的可靠性和灵敏度,毋须整定计算。在谐振接地系统馈线单相接地故障时,故障馈线的故障相暂态电流分量(TCC)与非故障相 TCC 的差别在于有消弧线圈提供的电感性 TCC。为了消除电感性 TCC 的影响,文中提出了基于正交小波分解算法的、有选择性地提取馈线各相间 TCC 组合特征频带的测度比值作为判断准则,这样可获得与不接地模式具有同样性质的判断准则。经ATP和MATLAB仿真验证表明:该保护原理具和适应性,适合于谐振接地模式的任何配电系统。

谐振接地系统暂稳态信息智能融合选线方法

谐振接地系统单相接地故障特征信息微弱,现有采用单一故障特征信号的选线方法难于实现可靠选线。综合考虑暂态零序电流能量比、零序有功功率比、负序电流变化量比等三种单一故障特征选线方法的互补性,针对谐振接地系统提出采用多人工神经网络对单相接地暂稳态信息进行融合的选线方法。区分稳定接地及非稳定接地,分别采用不同的融合方案。大量仿真验证该选线方法受接地位置、接地发生时刻、接地过渡电阻大小等因素的影响较小,适用于各种单相接地情况,具有较高的选线鲁棒性。