风电场集电线路单相接地故障柔性电压消弧与动态保护新原理

为解决风电场集电系统长期存在的线路单相接地故障处理难题,提出风电场中性点柔性接地方式,理论推导获得柔性接地风电场三序等效电路,与集电线路单相接地故障复合序网模型,建立风电场零序电压柔性调控理论,提出集电线路单相接地故障柔性电压消弧方法,可主动将故障点电压及故障残流迅速抑制到零,实现单相接地故障电弧的可靠消除。进一步提出基于零序电流动态增量的高阻故障辨识与保护方法,通过柔性调控零序补偿电流,逐渐放大故障残流,实现永久性单相接地故障的灵敏感知与保护。利用PSCAD/EMTDC搭建含双馈异步风电机(doubly-fedinduction generator,DFIG)的规模化风电场模型,模拟多种运行与故障条件对所提方法进行验证,仿真结果表明,该方法能够在考虑系统不平衡电压的情况下精准调控集电线路故障点电压,实现瞬时性单相接地故障快速可靠消弧,动态感知并持续抑制永久性单相接地故障残流,实现集电线路高阻接地故障的灵敏保护。该技术有望提升风电场运行灵活性与故障防御能力,有力保障新能源电能外送的持续性、可靠性。

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。

基于线路容流暂态信号能量流向特征的小电流单相接地故障区段定位算法

针对配电网小电流系统单相接地故障定位难的问题,提出一种基于线路容流暂态信号能量流向特征的小电流单相接地故障定位算法。该算法能够在故障发生时准确识别故障线路并定位故障区间,同时对故障前后波形的离散采样数据进行软件滤波,得到线路的容流暂态信号分量,利用其能量流向特征对单相接地故障进行识别和区段定位。实验结果表明,所提算法能够准确区分出故障与非故障线路区段,具有自举性,可方便应用于就地型馈线自动化开关节点,具有较好的实用性。

针对海上风电场汇集线路单相接地故障的柔直侧新型距离保护方案

海上风电场汇集线路发生单相接地故障时,线路两侧短路电流分别由风电机组换流器和柔直换流器提供,由于正序、负序与零序网络串联,在传统大电网存在场景下不受控制影响的零序电流也将像正序和负序电流一样呈现幅值受限、相位受控特性,柔直侧距离保护无法正确识别单相接地故障。该文建立海上风电场汇集线路单相接地故障时的复合序网,分析汇集线路两侧故障特性,在不借助线路双端通信的前提下,利用柔直侧负序和零序电流准确求取风机侧零序电流。基于此,构建关于故障距离的方程,提出柔直侧新型距离保护方案,解决了双端均为逆变型电源的线路中零序电流受控导致距离保护性能下降的问题。此外,所提保护方案受风电场无功支撑策略、过渡电阻大小及性质影响小。测试结果表明,该保护方案可以准确识别海上风电场汇集线路区内外单相接地故障。

小电流接地配电网馈线单相接地故障零序阻抗特性分析

文章以暂态零序特征为着眼点,从频域角度对小电流接地系统发生单相接地故障后的特性进行详细探讨。从线路入端零序阻抗这一随频率变化的特征量入手,深入挖掘了配电网系统中各馈线零序阻抗的阻抗特性,详细探讨了零序阻抗的幅值、相角随频率的变化规律,并针对不同的中性点接地方式以及线路是否健全加以分析,为更好地利用零序暂态信号,提高故障检测正确率夯实了基础。最后通过PSCAD搭建仿真模型验证了该特性。

电网小接地电流系统单相接地故障处理

电网中的小接地电流系统是保障电网安全运行的重要组成部分,因此对单相接地故障进行及时、准确的处理至关重要。文章旨在探讨小接地电流系统中单相接地故障的处理方法,包括故障分析、检测与定位技术,以及故障诊断算法和处理策略,以期为提高电网故障处理效率和准确性提供参考。

煤矿小电流接地系统单相接地故障选线技术的应用研究

近年来,煤矿能源产业的发展日渐兴盛,开采需求和标准逐渐提升。因此,应提升供电系统的稳定性,减少故障风险。而小电流接地系统单相接地故障问题一般发生的较为隐蔽,因电流值变化较小不易发现,容易引发安全生产隐患问题,威胁煤矿安全用电。而故障选线技术的运用能有效解决这一难题,为煤矿生产供电提供支持与助力。本文将从煤矿小电流接地系统单相接地故障特征分析出发,重点论述故障信号及故障选线技术,以供参考。

配电网小电流接地系统单相接地故障研究

随着科技的进步,配电网络的建设也取得了长足进步。小电流本身的特点决定了它的供电可靠性很高,但在现实生活中有很高概率出现单相接地故障。在出现故障时,小电流过长时间的接地,导致两点或多点接地短路,产生过高的电压,严重影响整个配电网络的正常运行。因此,要保证配电网络的良好运行,需要对配电网络的接地故障进行有效探测,以保证配电网络的安全稳定。基于此,文章对小电流接地系统的应用及优缺点进行了总结,对小电流接地系统单相接地故障定位中存在的问题进行了分析,并深入探讨了小电流接地系统单相接地故障检测暂态选线方法和定位方法。

基于甚低频地电流的线路单相接地故障快速定位技术

低压配网系统接地故障点的查找一直是影响配网稳定运行的难题。由于故障接地位置难以快速定位,往往会导致抢修延误、频繁送电失败等问题,严重影响了系统的安全性和可靠性。通过对单相接地故障的研究,提出了一种基于甚低频地电流的接地故障快速查找技术,该技术具备检测精度高、不受电缆电容效应干扰、不受同塔高电压线路电场干扰、可验证线路绝缘水平、双重化防误操作保护等优点,通过在故障处施加可控的安全甚低频信号,利用无线数字绝缘甚低频钳表检测信号电流,即可快速定位故障点。

中性点不接地系统配电线路单相接地保护研究

中性点不接地系统配电线路单相接地引发的恶性事故时有发生,需要在故障发生后尽快识别并加以隔离。单相接地产生的相电流突变量可灵敏可靠检测单相接地故障,但持续时间短,不能满足选择性要求。改进了基于滚动算法的相电流突变量判据,提出了基于相电流突变量判断单相接地保护启动,而后锁定零序电流判定故障是否持续存在的补充判据与时间延迟判据。所提保护方案在不对称负载下仍能正确判别故障,且不受故障前后电流反向与互感器反接的影响。具有保护原理简单、无须通信和经济性能好等优点,有望应用于实际配电网中。开发了PSCAD单相接地保护仿真模型,对所提方法加以验证。

计及燃弧频次的配电网单相接地故障分类与辨识

尽管采用小电流接地方式的配电网发生单相接地故障时短路电流较小,但若故障发生后燃弧现象长时间存在,将会显著增加火灾发生风险。为减小火灾隐患,已有多数研究从燃弧现象发生与否角度对故障进行辨识,但并未计及燃弧频次的影响。为此,针对某地配电网实际单相接地故障案例,通过系统分析不同故障场景下零序电流变化特性与燃弧之间的关联规律,从火灾隐患程度角度提出了计及燃弧频次的单相接地故障分类方法;进一步挖掘出不同种类故障发生后零序电流波形分别呈现“平肩畸变”、“瞬态值”等特征,并利用不同频带能量占比、谐波重心和燃弧周期数对波形畸变特征进行了数学描述;以前述数学特征量作为输入,研究建立了基于长短期记忆(long short-term memory, LSTM)网络的故障种类辨识模型,经某电力公司现场收集的223组现场典型故障案例验证,模型识别准确率达96.4%,可有效识别燃弧故障种类,对于减小森林火灾隐患、节约配电网运维成本意义重大。

含多分布式电源的小电阻接地系统单相接地故障特征分析

经小电阻接地方式配电网系统的单相接地故障特征会受到类型不一的并网分布式电源(distributed generation,DG)所采用的接地方式影响。针对此问题,结合对称分量法,首先建立了含有多个、不同类型、不同接地方式并网DG的配电网单相接地故障分析模型。然后对系统单相接地故障点电流和线路的三序电流进行了分析。最后,利用Matlab/Simulink搭建单相接地故障仿真模型,验证了对故障电流特征分析的正确性。结果表明,并网DG为不接地方式时对系统故障特征影响最小。这为并网DG的种类和并网变压器接地方式的选择提供一定的理论依据。

光伏电站主变压器比率差动保护对单相接地短路故障的适应性分析

结合逆变器控制策略及我国对光伏并网逆变器低电压穿越的最新要求,分析了光伏电站主变压器发生单相接地短路故障时短路点故障电流的变化规律。在此基础上,计及主变压器绕组接线方式的影响,根据具有比率制动特性的差动保护原理,研究了差动电流与制动电流的变化规律。进一步通过计算差动电流与制动电流之比,分别从过渡电阻大小、光伏电站并网容量等方面定量分析了主变压器比率差动保护在该故障情况下的适应性。理论分析和仿真验证结果均表明,受控制策略的影响,当光伏电站主变压器两侧出口处分别发生单相接地短路故障时,主变压器比率差动保护灵敏度显著降低,并存在拒动风险。

基于暂态零序电流图像识别的配电网单相接地故障区域定位

为了提高配电网单相接地故障的定位准确率,提出一种基于暂态零序电流图像识别的配电网单相接地故障区域定位方法。通过PSCAD实现故障仿真,构建卷积神经网络(CNN)学习所需图像集。根据单相接地故障的两值性和分化性特征,基于Python编程进行图像预处理,采用VGGNet11网络结构对预处理后的字节形式故障样本进行训练,得到故障区域定位模型,并可视化分析模型分类效果。典型10 kV配电网模型数字仿真及现场试验均表明,所提方法能够准确实现故障区域定位,不受系统接地方式、故障电阻和初始相角的影响。可采用暂态录波型故障指示器采集线路暂态零序电流,信号获取方便。

零序电流互感器配大电阻的配电网单相接地故障检测

为了简化配电网单相接地故障检测装置的构成和增强单相接地故障特征,探索了一种基于零序电流互感器配较大负载电阻的配电网单相接地故障检测方法。分析了零序电流互感器配大负载电阻时的特性,并通过仿真和实验手段验证了其正确性。在此基础上,研究了二次侧电阻的参数选取问题,探讨了所研究方法在中性点不接地配电网用户侧分界开关单相接地保护装置和变电站单相接地选线装置中的应用,结合典型例子采用数字仿真的方法验证了其可行性,并与传统方法对比分析,结果表明所论述方法在进行单相接地选线时具有故障特征更明显的特点,在实现用户侧单相接地保护时可使电路更简单。

基于灰色关联度的谐振接地系统单相接地故障检测方法

谐振接地系统的单相接地故障难以检测,主要是由于谐振接地系统的电流非常小。针对故障相和非故障相之间瞬时零序电流波形的相似性小于两个非故障相之间的相似性,提出了一种基于曲线间灰度关系的馈线检测保护方案。选择斜率关系度作为一种灰色关系度来表示一个馈线与其他馈线之间暂态零序电流波形的相似性,并建立表示所有馈线之间关系的坡度关系矩阵。利用坡度关系矩阵建立的保护准则可用于单相接地故障馈线的检测。本文所提出的方法目前适用于至少有三个或更多馈线的系统。EMTP仿真结果和适应性分析验证了该方案的有效性和可靠性。

超高层建筑单相接地短路保护的可靠性校验

论述自动切断电源作间接接触保护的校验的必要性,对超高层建筑的典型配电回路进行单相接地短路电流计算及断路器灵敏度校验,通过对提升灵敏度措施的比较分析,提供几点超高层建筑断路器和电缆选择的建议。

自动化技术在分布式光伏发电配电网单相接地保护中的应用及经济性分析

基于相电流突变量特征分析方法,构建了一个基于MPC8313处理器与FPGA的自动化系统架构,实现了故障的高效检测和定位。通过实际应用于东南沿海地区的某海滨城市,研究发现该自动化系统显著缩短了故障响应时间,降低了年均故障次数,提高了供电可靠率。经济性分析显示,该自动化技术方案具有高净现值(NPV)和投资回报率(ROI),证明了其经济效益和投资价值。

构建基于零序电流差异化指标的灵活接地系统单相接地故障选线方法

针对配电网非有效接地系统发生故障接地电阻大时故障信号弱、故障线路的选取效果不理想的难题,提出了一种构建基于零序电流差异化指标的灵活接地系统单相接地故障选线方法。针对发生单相接地故障时并联电阻投入前、投入后同一母线上的正常运行线路和故障线路的零序电流以及系统的零序电压特征进行分析,发现:正常运行线路在并联电阻投入前后,零序电流幅值减小,并且在零序电压方向的投影差为零;故障线路零序电流幅值增大,并且在零序电压方向的投影较大,据此引入比值法与相位法相结合的选线方法,可以可靠、准确地判断出故障线路。分析结果表明,此方法能够适用于过渡电阻在3000Ω以内的高阻接地故障。利用PSCAD建模仿真,验证了所提故障选线方法的准确性及可靠性。

基于低压量测的小电流系统单相接地故障检测方法

小电流系统单相接地故障带来严重的公共安全隐患。配电物联网的发展建设为配电网的智能监测、自动化和保护控制带来了新的机遇和技术手段。该文提出一种基于配变低压侧的智能配变终端采集数据,识别中压配网单相接地故障线路,并将故障定位至大致范围的新方法。故障引发低压侧的暂态线模电压突变量在系统中不同点位的分布具有一定规律;在故障线路上,其瞬时值在故障点处最高并沿故障线路两侧递减,在电源母线处最小;而非故障线路低压侧的瞬时值要远小于故障线路,且沿线路递减,由此可以判断故障线路;最后通过比较故障线路下各台区低压侧的暂态线模电压突变量的最大值,确定故障点所处区段范围。仿真及真型试验结果验证了所提方法的有效性。通过广泛部署的智能配变终端多点协同监测中压配网状态信息,实现小电流接地系统故障检测,无需额外投资具有良好工程推广价值。