数据挖掘技术在小电流故障选线中的应用

目前小电流故障选线装置的录波功能积累了大量的故障信息, 但如何有效地利用这些数据, 并没有很好的方法。在小电流故障选线研究中引入数据挖掘技术, 正是为了解决这一问题, 从数据中获得知识, 进一步提高选线效果。文中简要叙述了数据挖掘技术的原理、实现和方法, 提出采用主成分分析法进行小电流接地故障的特征提取, 采用聚类分析的方法进行故障样本的分类, 根据故障类型采用不同的选线方法, 从而为建立典型接地故障模型、证实瞬时故障选线的正确性提供了依据, 并采用两变电站实际运行数据, 通过计算验证了两种方法的可行性。结果表明将数据挖掘技术应用在小电流故障选线中效果很好, 为解决现场实验难、促进选线技术的发展、建立选线管理体制等提供了一个很好的研究方法。

基于模糊熵权Vague集的小电流接地故障选线新方法

针对小电流接地故障的复杂性,单一的选线方法不能保证故障选线的准确率,本文提出一种基于模糊熵权Vague集的小电流接地故障选线方法。Vague集理论较传统模糊理论可以更好地将多种选线方法进行信息融合,更全面地反映各个故障特征量的隶属度、非隶属度及犹豫度。本文将稳态零序电流基波比幅法、五次谐波法、小波包分析法作为三种选线方法,根据信息熵权重法、模糊理论权重法综合确定各个选线方法的模糊熵权重,并根据Vague集决策理论中评分函数值对故障线路进行判断,仿真结果验证了该选线方法的有效性。

基于集成学习的电力系统小电流接地故障自动定位方法

为实现对小电流接地故障的精准定位,降低由于小电流接地故障导致的电力系统供电服务异常,引进集成学习技术,以某电力系统为例,设计一种针对小电流接地故障自动定位方法。对比实验结果表明:设计的故障自动定位方法不仅可以实现对架空线路接地故障区段的精准识别与诊断,还可以控制小电流接地故障的自动定位误差,提高故障点的定位准确度。

基于样本数据处理和ADABOOST的小电流接地故障选线

针对零序暂态分量的特点以及现有的信息融合技术在小电流接地故障选线中具有样本数据不均衡、维数灾难和经验风险高的缺陷,分析选线样本的特性,提出基于样本数据处理和ADABOOST法的小电流接地故障选线的新方法。首先,通过经验模态分解和快速傅里叶变换对零序信号进行故障特征提取,然后利用故障特征建立线路故障测度和利用信息增益度建立方法故障测度,进一步通过主成分分析法对故障特征样本进行降维处理以及利用SMOTE采样法处理样本的不均衡性,最后将处理后的数据运用ADABOOST进行综合选线。通过系统模型仿真,验证了主成分分析法和SMOTE采样法对样本数据处理的合理性以及利用ADABOOST选线的有效性,结果表明所提方法应用于选线具有较高的准确率和灵敏度。

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。

中性点不接地系统小电流接地故障暂态等值电路的建立

对于小电流接地故障,暂态等值电路是故障暂态分析的主要工具,可定量计算暂态电气量,为接地故障保护、过电压防护、接地补偿及配电网中性点接地方式选择等提供理论依据。针对传统暂态等值电路忽略了线模分量且缺乏明确的参数计算方法的问题,提出一种工频等效阻抗与首谐振频率相等、首谐振频段内等效阻抗综合误差最小的模型简化原则;针对中性点不接地系统,建立了基于线路分布参数、包含故障点两侧网络的小电流接地故障复合网络模型;依据模型简化原则将复合网络模型逐级简化。最终得到一个包含线模和零模分量的等效电阻、等效电感与系统对地分布电容构成的?型暂态等值电路,以及模型参数的准确计算方法。相比于传统暂态等值电路,所提出的暂态等值电路具有更高的模拟精度和更强的适用性。

配电架空线路非接触式故障电流测量方法

提出一种适用于配电架空线路接地和短路故障的非接触式故障电流检测新方法。系统分析了小电流接地故障产生磁场的特征,推导出不同方向磁场与故障电流的函数关系,并从检测位置、信号强度等方面比较了水平和垂直磁场的不同特征,提出水平磁场更适宜检测接地故障。分析了短路故障产生磁场的特征,并推出垂直磁场与短路电流的函数关系,提出通过感应线路下方垂直磁场可以获取短路故障电流。从准确性、实用性、经济性以及安全性等方面阐述了非接触式故障检测方法的特点,最后通过实例仿真和试验验证了所提出分析方法的正确性。

小电流接地故障谐波分析及其对谐波选线的影响

针对小电流接地系统单相接地故障的谐波选线原理,分析了电源侧、负荷侧和故障点自身的谐波源及其产生的故障谐波电流特征,在分别分析其独立作用对谐波选线影响的基础上,综合分析了多谐波源共同作用时对谐波选线的影响。研究表明:电源侧和负荷侧谐波源起主导作用,其主要通过故障点故障前谐波电压体现;故障点谐波源产生的谐波电流小、作用可忽略;各谐波源的大小、相位和故障点相对谐波源的位置是影响谐波选线的主要因素。仿真验证了上述观点。

光学电流传感器在电网接地故障零序电流检测中的应用

针对中压配电网故障难以选线和定位,提出开发基于法拉第磁光效应原理的零序光学电流传感器(ZOCT)来检测零序电流,分析了光学电流传感器替代普通电磁式电流互感器(CT)在温度稳定性、宽线性量程、灵敏度等优势,设计了组合型与全光纤型2种形式的光学电流传感器结构。该传感器采用钇铁石榴石(YIG)类材料,提高费尔德常数及温度稳定性,光强检测采用双路检测方式以提高性能。传感器安装在变电所出线和线路馈线终端设备(FTU)处,根据在故障点两侧光学电流传感器(OCT)测得的电流方向相反,在全线路上逐级递减,进行正确故障选线与定段。

配网自动化系统小电流接地故障暂态定位技术

分析了小电流接地故障的暂态过程、暂态电流分布特征,以及配网自动化(DA)系统实现接地故障定位面临的问题。介绍了暂态功率方向定位方法和暂态电流相似性定位方法的原理和特点,提出了综合利用两者特点确定故障区段的方法:利用前者大致估计故障所在区段,利用后者确定具体的位置。最后阐述了故障选线装置接入DA系统的必要性,给出了DA系统接地故障定位流程。静态模拟试验和现场运行结果均表明,基于所提方法的DA系统故障定位功能成功率高,且可有效辨识故障和扰动。

基于暂态零模电流近似熵的小电流接地故障定位新方法

提出一种通过计算暂态零模电流近似熵确定小电流接地故障区段的新方法。该方法以故障点两侧暂态零模电流波形差异较大为基础,分别求取沿线各检测点暂态零模电流的近似熵。健全区段两端暂态零模电流近似熵基本相同,其近似熵之比接近1;故障区段两端暂态零模电流近似熵差异大,其近似熵之比(数值小的与数值大的之比)最小,利用此特征可以确定故障区段。该方法数据传输量小,各检测点不需要精确时间同步。最后通过仿真和现场试验验证了该方法的正确性。

基于动态时间弯曲距离的小电流接地故障区段定位方法

动态时间弯曲(dynamic time warping,DTW)距离可度量2个时间序列的相似性,且具有良好的耐同步误差特性和容错特性。配电网发生单相接地故障时,流过线路健全区段两侧的暂态零序电流几乎为同一电流,采样数据差异小,DTW距离也较小;而流过故障区段两侧的暂态零序电流存在明显差异,DTW距离较大;据此,提出一种基于暂态零序电流数据DTW距离的配电网小电流接地故障区段定位方法。当各馈线终端(feeder terminal unit,FTU)启动算法检测到接地故障发生后,将检测到的故障前后共1个工频周期的暂态零序电流采样数据上传主站,主站基于给定的故障区段搜索策略,通过计算相关暂态零序电流的DTW距离确定故障所在区段。该方法区段搜索效率高,故障定位速度快,各FTU启动时间同步误差及上传数据误码对定位准确性影响小。仿真结果验证了所提方法的正确性与有效性。

综合暂态与工频信息的谐振接地系统小电流接地故障选线

对于谐振接地系统,利用工频电流的小电流接地故障选线方法不再适用,而受现场普遍存在的电压互感器/电流互感器接线极性反接问题影响,利用暂态电流极性比较与暂态无功功率方向的选线方法也易出现误选。文中在分析过补偿方式谐振接地系统中接地故障暂态与工频零序电流/无功功率分布差异的基础上,提出两种综合利用故障暂态与工频分量的全信息量选线方法,即:与任一其他线路暂态零序电流极性关系与工频零序电流极性关系均不一致的线路为故障线路;或暂态无功功率与工频无功功率流向不一致的线路为故障线路。两种方法均可有效避免因电压互感器/电流互感器接线极性反接或不确定造成的误选,扩大了对现场条件的适用性,提高了选线可靠性。仿真与现场数据验证了算法的有效性。

小电流接地故障分界新技术

着重分析配电线路中不同区域发生小电流接地故障时,分界开关处的稳态故障特征以及各种工频分量分界方法,并提出一种新的分界方法——工频零序电压电流综合法。该方法综合利用分界开关处零序电压和零序电流的幅值与相位特征识别故障区域,判定结果不受消弧线圈补偿度、过渡电阻大小以及电压、电流互感器传变误差的影响,具有更高的准确性。此外,还解决了分界技术在实际应用中会遇到的若干问题,增强其实用性。

小电流接地故障暂态选线与定位技术

我国中压配电网中性点多采用不接地或经消弧线圈接地方式,单相接地(小电流接地)时故障选线和定位困难,长期以来现场实用效果均不理想。接地故障瞬间存在明显的暂态过程,暂态信号包含了丰富的故障位置信息。介绍了利用暂态信号的小电流接地故障选线技术,以及基于配电网自动化(DA)系统的暂态故障分段定位技术。暂态检测技术可靠性高、适应性好、无安全隐患,已在现场获得成功应用。

基于D-S证据理论的小电流接地故障连续选线方法

小电流接地故障发生后,系统可以带故障运行一段时间。针对这一特点,提出了一种充分利用故障信息的连续选线方法。利用D-S证据理论实现故障持续过程中多信息的融合,将多信息连续选线问题转化为证据推理问题,提高了选线性能,为定量描述各线路可能发生故障的程度,在应用中提出了单次故障度和连续故障度的概念。在充分利用故障信息的同时,采用迭代算法降低了存储容量要求。通过现场实际故障验证了该方法的正确性和实用性。

考虑线路故障概率的小电流系统接地故障选线策略

分析了基于运行经验的几种不同的小电流接地系统接地故障选线策略,采用内地长沙电网和沿海温州电网故障数据计算了不同策略中用以表征线路故障概率的指标与故障概率的相关性,并对不同策略进行了数值仿真。结果表明,以历史故障次数表征线路故障概率并结合线路负荷分析的选线策略是可靠的和可行的,可显著地降低非计划停运次数和电量损失。

基于暂态场量的小电流接地故障定位新方法

提出一种利用暂态电磁场信号实现架空线路小电流接地故障定位的新方法。详细分析了线路下方不同方向电磁场的特征,提出利用特征频段内垂直电场的Hilbert变换与水平磁场的乘积计算故障方向,根据故障点前后故障方向的不同确定故障区段。阐述了所述方法的若干性能与抗干扰措施,最后通过仿真和试验验证了该方法的正确性。

暂态行波在小电流接地故障选线中的应用

为了解决小电流接地系统的故障选线问题,分析了常规的各种小电流接地故障选线方法,讨论了小电流接地系统故障产生的初始电流行波以及由多次行波折射、反射形成的暂态电流信号的故障特征,以及分别利用故障初始行波和暂态信号的选线原理。最后,分析了暂态行波选线方法的技术特点和应用前景。