中低压配电网小电流接地故障暂态方向多级保护技术

在中低压配电网小电流接地故障暂态方向多级保护技术中,根据配电网的拓扑结构和运行参数设计暂态方向多级保护馈电线路,并将其划分为多个保护区域。基于故障电流的暂态特性,设定暂态方向多级保护的判据,准确识别小电流接地故障的方向和位置。通过整定保护级差,确定各级保护动作的时间间隔,确保故障发生时,离故障点最近的保护装置能够先动作,从而迅速隔离故障区域。这种时间级差的合理设置,既保证保护的速动性,又避免不必要的误动作。最终实现的小电流接地故障暂态方向多级保护能有效应对小电流接地故障。试验结果表明,在引入暂态方向多级保护技术后,故障点的电压和电流较之前得到显著改善,电压由13.6kV降至4kV,电流由5.8A降至1.9A,展现其强大的自主性和高效性,可以为配电网的安全稳定运行提供有力保障。

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。

超高速暂态方向继电器的研究

行波方向保护已研究了多年,但其本质上仍要受故障初始角、反射波等因素的影响。该文提出一种新型的方向保护核心元件——暂态方向继电器,它基于故障发生后一段时间内正向行波分量与反向行波分量间的能量大小关系来识别故障方向。该继电器的实用算法采用了适合暂态信号处理的小波技术,由小波多分辨分析来提取行波分量,并将行波分量的能量表征成小波变换谱能量(WTSE)。大量EMTP仿真试验表明:该继电器能可靠、灵敏、超高速地动作,其性能不受故障初始角、故障类型、故障距离、过渡电阻与电弧、母线接线方式的影响。以该继电器构成的超高速方向保护将具有很强的实用价值。

超高速暂态方向母线保护的研究

提出了一种基于小波变换的超高速暂态方向母线保护。它利用小波变换提取母线内外部故障时的暂态特征,通过比较母线各回路暂态电压、电流小波变换输出波形的相似性实现母线内外部故障的准确、快速识别。通过EMTP对实际电网大量的仿真计算,验证了所提原理的正确性和有效性。

暂态方向法对配电网单相断线不接地故障的适应性分析

暂态方向法广泛应用于单相接地故障检测,明确其对单相断线故障的适应性可指导单相断线故障检测方法的研究。本文首先推导了单相断线不接地故障下电源侧和负荷侧的零序电压幅值特征,分析了启动判据的适应性,在此基础上分析了暂态零序电压和零序电流的分布特征,给出了暂态方向法的适应性。理论分析和仿真验证表明零序电压启动判据存在死区,而零序电压满足启动判据的情况下暂态方向法可适用于单相断线不接地故障的检测。

基于暂态方向和间歇性检测算法的间歇性高阻接地故障检测

基于间歇性高阻接地故障特性,提出了针对间隙性暂态导通的间歇性检测和暂态方向计算算法,该算法以希尔伯特变换的暂态功率方向为基础来辨识发生接地故障线路,同时可通过间歇性检测发现间歇性的接地故障。物理模拟系统和EMTP模型对暂态方向和间歇性检测算法的仿真结果表明,该算法准确、有效。

基于暂态方向的小电流接地故障多级保护技术

为快速隔离小电流接地系统中发生的单相接地故障,提出一种小电流接地故障暂态方向多级保护技术,利用馈线终端FTU实时获取故障信息并采用暂态无功功率算法检测接地故障方向,通过多级保护隔离故障区段,由馈线终端单独完成,不依赖主站及通信。ATP仿真和现场试验表明,该技术能有选择性地就近隔离小电流接地故障,与电压—时间型等就地型技术相比,线路开关动作次数少、故障隔离快、可靠性高。

基于小波变换的新型暂态行波方向保护

以往的行波方向保护只对电压或电流中的一种行波波头进行信号处理,因此失去了另一电气量的信息,有时会引起方向保护的误判。为此作者提出了一种新型线路保护方案,利用小波变换提取线路故障时保护测量点的暂态电压、电流的特征量,并对二者的波形进行比较,根据其相似程度对线路的区内、区外故障作出准确、快速的判断。采用ATP(Alternative Transients Program)对各种类型故障所做的仿真计算验证了所提出的保护原理的正确性和有效性。

利用线路暂态行波功率方向的分布式母线保护

为避免电流互感器(TA)暂态饱和问题,提出了一种新型的分布式母线保护:基于小波变换识别各线路的暂态行波功率方向,然后比较所有线路的暂态行波功率方向来判别母线区内外故障。该母线保护可以利用已有的输电线行波方向保护而不需专用的母线保护设备,可以利用小波算法解决分布式结构中的同步问题,因而比常规分布式母线保护更易于实现和节省投资。理论分析和EMTP仿真试验表明:该母线保护动作快速可靠,基本不受故障类型、故障过渡电阻、故障距离和故障初始角的影响。

基于高频暂态功率方向的单相接地故障选线技术研究

结合电力网的实际情况,就单相接地系统的接地故障选线方法进行了简要说明,对基于零序暂态功率方向的选线方法提出了一种新的算法,该法首先选出故障后出线的暂态相电流最大一相,对该相暂态电流和暂态电压采样,然后根据暂态功率方向选出故障选线.并进一步阐述了基于零序暂态功率方向的接地选线装置的实现方法,其成本低、原理简单,易于实现,具有一定的实用价值.

基于相暂态功率方向的有源配电网接地故障区段定位算法

分布式电源接入配电网后,利用相电流突变的接地故障判断算法准确度下降。为了解决以上问题,提出基于相暂态功率方向的有源配电网接地故障区段定位算法。通过建立有源配电网接地故障暂态相电压电流等效模型,分析出健全线路各区段的各相暂态功率方向为正,故障电流由母线流向线路,故障线路故障点下游各区段相暂态功率绝对值较大的方向为正,故障线路故障点上游各区段暂态功率绝对值较大相的方向为负,根据以上特征,设计了接地故障定位装置以及相暂态功率方向算法。通过仿真验证结果表明,该方法在配电网中性点采用小电流接地系统时,在分布式电源投入与退出、接入数量和位置不同以及不平横电流情况下,均能可靠判断与定位接地故障位置。相关研究及其设计能够为有源配电网接地故障定位技术的发展与应用提供参考。

基于固有模态能量熵的多端混合直流线路方向暂态保护研究

特高压多端混合直流输电线路首端整流侧边界、线路末端逆变侧边界不对称,T区边界不明显,线路保护故障区间的准确判别是目前亟需解决的重要问题。该文以昆柳龙特高压三端混合直流输电系统为研究对象,将保护元件安装于T区左右两侧,提出一种基于固有模态能量熵的多端混合直流线路方向暂态保护方法。论文分析特高压多端混合直流输电线路首端整流侧边界、线路末端逆变侧边界频率特性。根据T区两侧保护元件检测到的故障电流暂态能量的正负特性,提出T区左右两侧故障方向判据。利用互补集合经验模态分解(complementaryensembleempiricalmode decomposition,CEEMD)对故障暂态电流进行不同尺度分解,根据固有模态能量熵提出线路首端整流侧及线路末端逆变侧区内、外故障判据,解决了提取单一信号频带检测故障的局限性。分析和仿真结果表明,该保护方案仅利用T区左右两侧的保护元件就能实现特高压多端混合直流输电线路全线速动保护,且具有较好的耐受过渡电阻能力。

基于形态学的贯通式同相AT牵引供电系统牵引网单端电流方向暂态保护

针对贯通式同相自耦变压器(AT)牵引供电系统牵引网边界对高频暂态量有较强的衰减作用,提出一种基于形态学的贯通式同相AT牵引供电系统牵引网单端电流方向暂态保护方法。采用多分辨形态梯度处理保护安装处检测到的故障暂态电流,得到其线模分量波形突变点的极性,由此构成方向起动元件。若极性为负,判定为本侧区外故障,保护不动作。若极性为正,则需进一步对故障电流线模分量进行形态谱运算,并将归一化后的形态谱变换到频域,比较频域下形态谱值与阈值的大小判断是区内或对侧区外故障。利用PSCAD仿真平台对贯通式同相AT牵引供电系统进行建模,针对不同故障条件进行大量仿真,仿真结果验证了保护方法的有效性。

基于暂态行波电流方向的电缆故障研究

电力电缆凭借其独特的结构和优越的性能在电网输电中占比越来越大,随之而来的是电缆故障解决方式的改变。传统的故障测距方法是解列电缆,不仅耗时长、效率低,还可能使正常运行的电缆产生隐患,因此需通过更有效的方法进行电力电缆的故障查找。通过搭建PSCAD模型,结合MATLAB分析数据,对电力电缆进行了故障区分,通过辨别电力电缆故障时暂态行波的方向区分电力电缆故障,对不同运行方式的电力电缆进行建模分析,暂态行波方向法均能实现电力电缆故障的区分,从而实现电力电缆局放监测。

直流馈入下的工频变化量方向纵联保护动作特性分析(三)非故障线路的方向保护

基于各种换相失败情况下的直流系统等值工频变化量阻抗特性,对非故障线路的工频变化量方向元件动作特性进行了理论研究,分析了直流换相失败暂态过程造成非故障线路方向元件所感受到的暂态功率方向突变的问题;在此基础上结合方向纵联保护不同的动作逻辑,对直流换相失败暂态过程引起非故障线路方向纵联保护误动情况进行了分析;基于PSCAD/EMTDC的仿真验证了理论分析的正确性。

多判据融合算法在小电流接地系统单相接地故障选线装置中的应用

为提高小电流接地系统发生单相接地故障后的选线准确率,充分利用其暂态量和稳态量特征信息,将暂态方向法和有功分量方向法进行结合,同时考虑零序电流和零序电压两个故障特征量,并给出相应的实用判据,实现多判据综合选线。最后根据选线的判据原理对选线装置FTU(Feeder Terminal Unit)进行了软硬件结构设计,并介绍了其实际应用范围、适用场合及定值分析。

基于改进模糊神经网络的配电网故障选线研究

在配电网中广泛采用小电流接地方式,传统的单一单相接地故障选线方法适用范围有限。针对单一故障选线方法的不足,提出利用模糊神经网络对多种选线方法进行融合。采用基于小波包从零序电流中提取暂态能量分量和暂态方向分量,和基于FFT从零序电流中提取稳态基波分量和五次谐波分量作为故障选线的特征分量。设计模糊神经网络的结构并进行改进,采用BP学习算法。在Matlab 7.1环境下搭建10kV配电网模型,分别仿真不同的故障位置、故障合闸角、故障接地类型和故障线路的故障以验证理论的有效性。

零模复合导纳法配电网单相接地故障选线与定位

提出一种基于零模复合导纳的小电流接地故障暂态方向保护新方法。在特征频段内(SFB),利用单一频率零模无功功率与整个频段内同频率零模电压与零模电流产生的无功功率代数和的比值作为该频率下零模导纳的加权系数,对整个频段内的单一频率零模导纳进行加权积分作为零模复合导纳。通过计算零模复合导纳的相角确定故障方向,实现接地保护。根据故障方向的不同可进一步实现故障选线与定位。最后利用仿真和现场数据验证了所提方法的正确性。

小电流接地故障无功功率分析及选线新方法

对于谐振接地系统的单相接地故障,由于现场普遍存在电压互感器(PT)和电流互感器(CT)极性反接的现象,当仅仅利用故障的暂态无功功率方向进行选线时极易发生误选。分析了PT、CT极性反接对故障暂态和工频无功功率的影响,提出一种利用故障的工频无功功率对暂态无功功率进行修正再选线的新方法。即:修正后的暂态无功功率为负值的线路为故障线路,如果所有出线修正后的暂态无功功率都是正值则为母线接地。该方法可以忽略PT和CT的极性反接影响,扩大了选线适用范围。仿真和现场的数据证明了该方法的可行性。

基于暂态功率方向的小电流接地故障处理技术

利用暂态功率方向实现小电流接地故障检测具有独特的优势。电容分压式、电阻分压式等电压传感器在分段开关上的推广应用,为利用暂态功率方向的小电流接地故障分段定位及隔离等处理技术铺平了道路。分析了小电流接地故障暂态零序电压、电流以及对应的暂态(无功)功率在故障线路上的分布规律;针对辐射型线路,提出了基于暂态功率方向与延时配合的小电流接地故障保护方案;针对手拉手型线路,为满足已有带通信条件的集中式、分布式与无通信条件的就地型等不同模式馈线自动化的需求,分别给出基于暂态功率方向的小电流接地故障定位、隔离与恢复方案。该技术能够适应不同模式配电网自动化系统与配电线路保护装置,实现小电流接地故障的快速、准确处理。通过静态模拟测试系统对该方法进行了验证。