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DTW-Hilbert与改进K-means的谐振接地系统故障选线方法

受消弧线圈、过渡电阻、环境噪声等因素的影响,谐振接地系统故障信号特征微弱,且基于单一判据构成的故障选线方法难以保证选线结果的可靠性。针对上述问题,提出了一种基于动态时间弯曲(DTW)距离算法-Hilbert包络能量与改进K-means聚类算法的谐振接地系统故障选线方法。基于故障线路与健全线路波形相似度差距较大的原理,采用DTW距离算法定量刻画各线路电流序列之间的波形相似程度;为避免单一判据可能存在的选线盲区,基于故障线路与健全线路的能量系数区分度明显的原理,引入Hilbert包络能量衡量暂态零序电流信号中的高频分量幅值;为增强所提选线方法的数据处理能力与效率,采用改进K-means聚类算法对故障特征数据集进行分类处理,将各条线路的故障信息整理为故障数据集,作为改进K-means聚类算法的输入,聚类算法输出各条线路的聚类标签,依据聚类标签判定故障线路。仿真实验结果表明:①该方法在面对不同过渡电阻、不同故障距离、不同故障初相角、不同线路结构等工况时,均可确保选线结果的准确性;②相较于传统的K-means聚类算法,改进K-means聚类算法将选线准确率提升了3.4%。现场测试数据表明:该方法具有较强的抗噪声干扰能力,能够在强噪声环境下将保护的耐过渡电阻能力提升至3000Ω。

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。

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。

利用测后模拟的谐振接地系统故障选线方法

分析谐振接地系统单相接地故障零序网络特性,提出了着眼于电路响应求解的故障选线测后模拟方法。根据谐振接地系统故障母线零序电压实测值和馈线零序分布电容参数,在依次假设各馈线为健全馈线的前提下,运用测后模拟法定量地求解各馈线的零序电流。比较各馈线零序电流的实测波形和由测后模拟方法所求解的波形发现:健全馈线零序电流的实测波形和由测后模拟法所求解的波形相吻合,具有极强的相似性;而故障馈线零序电流的模拟波形是在假设其正常工作的条件下获取的,实测波形和模拟波形差异较大。对各馈线零序电流的实测波形和由测后模拟法所求解的波形在一定数据窗下进行相关度分析,籍此形成选线判据,实现选线。大量仿真表明,该方法选线准确、可靠。

一种新的谐振接地系统单相接地故障选线方法

为解决谐振接地系统单相接地故障在小故障合闸角情况下选线准确率不高的问题,利用集合经验模态分解(EEMD)和希尔伯特变换在频带分析方面的优势,提出了一种新的谐振接地系统故障选线方法。通过分析单相接地故障时暂态零序电流的分布特征,比较系统暂态电容电流与衰减直流分量的能量大小,自适应将能量较大的信号用于故障选线。暂态电容电流能量大时通过比较暂态电容电流的极性确定故障线路;衰减直流分量能量大时通过比较消弧线圈与初选线路衰减直流分量的能量确定故障线路。分别对不同故障合闸角,不同过渡电阻的单相接地故障进行了仿真验证。仿真结果表明,该方法选线准确率高,在小故障合闸角情况下亦能准确选线,具有一定的应用价值。

谐振接地系统单相接地故障频谱特征分析

基于谐振接地系统单相接地故障暂态等值电路,从理论上详细分析了故障电阻变化时系统暂态特性的变化情况,得出在故障电阻较小时系统处于欠阻尼状态,随着故障电阻的增大,系统进入过阻尼状态,最后又过渡到另一种等值电路下的欠阻尼状态。建立了含电缆线路的谐振接地系统模型,仿真分析了电缆线路的引入,以及故障初相角、故障距离、故障电阻变化时,暂态零序电流及其频谱特征的变化规律。仿真结果表明:电缆线路的引入将使暂态电流频谱主成分向低频段移动;故障电阻的大小对含电缆线路的谐振接地系统单相接地故障暂态电流频谱特征影响很大。

利用暂态波形伸缩变换的谐振接地系统故障选线方法

谐振接地系统单相接地时,非故障线路间暂态零序电流波形的相似度高于故障线路与非故障线路暂态零序电流波形的相似度。非故障线路间的相似度主要与线路对地分布电容有关。采用2条线路对地等效电容的比值对暂态零序电流波形进行伸缩变换,以提高波形间的相似度及选线裕度。基于分段相平面分析,求出各线路伸缩变换后暂态零序电流波形的各段相平面轨迹到确定点的欧氏距离,构造可综合表征暂态零序电流波形幅值和极性信息的特征矩阵,对特征矩阵做模糊K均值聚类,选出故障线路。在噪声干扰、电弧故障、采样不同步、不同时间窗等情况下分别对所提方法进行仿真验证,结果表明所提算法适应性强,选线准确、可靠。

基于波形时域特征聚类法的谐振接地系统故障选线

利用谐振接地系统的零序网络分析单相接地后各线路零序电流波形相似性,基于此提出一种基于暂态零序电流波形时域特征聚类的谐振接地系统单相接地故障选线新方法。根据对各线路故障后首半个周期的零序电流波形的直方图分解结果,采用反映状态差异的相对熵矩阵表示零序电流波形的极性信息,结合幅值信息构造表征暂态零序电流波形时域特征的综合相对熵特征矩阵,由免阈值设定的模糊核聚类算法判别故障线路。在不同工况下对所提方法进行仿真验证,结果表明,所提方法不受电弧故障、噪声干扰、采样不同步和补偿度的影响。

采用形态学峰谷检测的谐振接地系统故障选线方法

谐振接地系统发生单相接地故障时暂态量十分丰富。文中对各线路发生故障后1/4周期零序电流的短窗数据进行小波变换,剔除工频所在频带,按能量和最大的原则选取特征频带,并对特征频带下重构的小波系数进行形态学峰谷检测。故障线路零序电流首波头峰谷形态与各线路零序电流首波头整体的峰谷形态相反,据此构成故障选线判据。仿真分析和实录数据验证均表明所提方法选线准确、可靠性高。

基于故障相电压极化量的谐振接地系统高阻故障方向检测方法

针对谐振接地系统高阻接地故障的发生概率大、零序电压检测难度高的问题,提出了基于故障相电压极化量的谐振接地系统高阻故障方向检测方法。利用谐振接地系统高阻故障等值电路,分析了故障暂态时间内故障相电压分别与故障上、下游线路零序电流的极性关系,发现故障相电压与故障上游线路零序电流波形相似程度较高,与下游线路零序电流波形相似程度较低。据此,可以将故障相电压作为极化量,通过分析故障暂态时间内线路检测点所测零序电流与故障相电压的相似程度来进行故障方向检测。相较于以往的故障检测方法,所述方法提高了谐振接地系统高阻接地故障检测的可靠性。数字仿真与现场人工试验验证了该方法的可行性。

一种基于EMD的谐振接地系统选线新方法

针对谐波接地系统故障线路零序导纳特征不突出这一问题,提出了一种基于EMD的谐振接地系统选线新方法。该方法对各条线路的零序导纳进行EMD分解,提取出特征分量,通过比较故障线路和非故障线路特征分量的符号进行选线。大量仿真表明,该方法不受接地电阻和初始故障角的影响,能准确地选出故障线路。

暂态零序电荷-电压特征与支持向量机结合的谐振接地系统故障选线研究

提出了一种暂态零序电荷-零序电压(Q-U)特征与支持向量机(SVM)相结合的配电网谐振接地系统故障选线方法。为解决配电网故障选线不可靠的问题,从配电网暂态故障特征出发,研究单相接地故障后馈线暂态零序电荷与零序电压的故障特征关系。并以各条馈线零序电荷与电压相关系数作为选线特征输入量,通过结合支持小样本分类的支持向量机分类算法,建立了一套基于暂态零序Q-U特征的配电网故障选线流程。在PSCAD/EMTDC仿真软件下建立35 kV的谐振接地系统模型,大量仿真结果表明该方法不受故障距离,故障时刻的影响,特别在高阻,电弧等工况下仍然能够实现正确故障选线。

谐振接地系统零序电压轨迹及精确控制方法

针对谐振接地系统现有中性点位移电压抑制方法的不足,提出电网正常运行时脱谐度和阻尼率的最优控制条件。为实现零序电压的精确跟踪控制,分析随调式消弧线圈不同脱谐度和预调式消弧线圈不同阻尼率下的零序电压轨迹。根据电网绝缘参数和当前消弧线圈支路阻抗下的零序电压值,可计算出限制中性点位移电压的精确控制条件,包括随调式消弧线圈过(欠)补偿的精确电感值和预调式消弧线圈并联的精确电导值。仿真试验验证了所提方法的有效性。

谐振接地系统暂态特征自适应故障选线方法

分析了单相接地故障的暂态时域特征和暂态相频特征,基于此,提出谐振接地系统自适应选线方法。所提方法对频带错乱进行了调整,选用性能较好的小波函数防止小波混叠现象导致选线恶化;通过比例因子和暂态因子分别反映线路暂态零序电流的主要成分和过渡电阻的大小,对应2种因子的不同取值,通过幅值比较、极性比较和辅助判据实现自适应故障选线。仿真结果表明所提方法适用于不同的单相接地故障,可靠性高。

一种谐振接地系统电弧高阻接地故障选线新方法及仿真

提出了一种电弧高阻模型,并针对谐振接地系统电弧高阻接地故障选线问题,提出一种基于希尔伯特-黄变换和概率神经网络的选线新方法。采集每条线路在单相接地故障发生时的零序电流暂态信号(一个周波,故障前1/4个周波和故障后3/4个周波)进行EMD分解,计算各条线路的特征固有模态能量。将各条线路的特征固有模态能量输入到PNN网络,实现故障线路自动识别。运用Matlab软件对电弧高阻接地故障、混合线缆系统接地故障分别进行了选线仿真,并进行了噪声干扰试验,验证了该方法的可行性与准确性。

新型谐振接地系统接地故障全补偿方法

针对传统消弧线圈无法补偿有功电流和抑制间歇性接地故障等难题,提出了一种谐振接地系统接地故障全补偿新方法。系统正常运行时,通过注入信号谐振精确测量系统对地绝缘参数,根据绝缘参数计算补偿元件值;当发生接地故障时,利用故障电流的相位选出故障相,然后在故障相的滞后相投入阻容性补偿元件,将故障相电压抑制为0,实现接地故障电流全补偿。仿真分析表明,所提方法不受过渡电阻影响,能快速抑制故障相电压,实现配电系统接地故障电流的全补偿,有效抑制间歇性接地故障,且操作简单可靠、成本低。