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。

小电流接地系统间歇性弧光接地过电压影响因素分析

弧光接地过电压作为小电流接地系统中最常见的内部过电压之一,对电力系统的安全稳定运行产生巨大威胁。弧光过电压的产生往往伴随着间歇性,通过分析间歇性弧光过电压的暂态特征以及影响因素能够为防治该现象提供必要的参考。为此,考虑了包括电弧重燃时刻、燃弧时长、熄弧时长、电弧电阻在内的几个不同影响因素,通过搭建中性点不接地系统的仿真平台分析间歇性弧光接地过电压的暂态特征,并对比各影响因素的作用程度。结果表明在中性点不接地系统的间歇性接地能够产生明显的过电压,并且过电压的幅值主要受重燃时刻和电弧电阻影响,而燃弧时长、熄弧时长对过电压幅值影响较小。

基于BP神经网络算法的小电流接地选线研究

现有的传统方法对小电流接地系统单相接地故障的选线正确率较低,为了解决这一问题,首先对小电流接地系统发生单相接地故障时的零序信号进行分析,然后选取3种传统选线方法,分析其选线原理并进行选线仿真,最后建立基于BP神经网络的综合选线算法,将3种传统方法进行融合,使其具有更强的针对性和适用性,从而提高选线的准确率。

小电流接地选线装置管理系统的研发及应用

为解决小电流接地系统单相接地故障情况下选线失败的问题,在总结现有选线技术优缺点、梳理大同电网范围内选线装置应用情况的基础上,提出了一种小电流接地系统中零序CT极性判别方法,并基于此判别方法开发出一套小电流接地选线装置管理系统。结果表明,该系统具有强大的故障录波管理和故障诊断功能,可以辅助调度运行人员进行波形分析、复核选线结果,提供了最大限度的选线准确性。

小电流接地系统输配电线路接地保护配置方案设计及选型分析

35kV及以下电压等级输配电线路由于基数大、相间距离小、架空线路对地距离近、老旧电缆线路绝缘老化等因素,运行环境复杂,单相接地故障时有发生,可达故障总数的80%以上,尤其遇大风、雷雨天气,小电流接地系统单相接地故障告警信息频发。因此,新建或改造变电站(发电厂)中小电流接地系统输配电线路接地保护的正确配置直接影响着调度、监控、运行人员处理单相接地故障应急响应效率,以及系统运行稳定性和用户供电可靠性。从变电站或发电厂中性点不接地系统及中性点经消弧线圈系统中输配电线路一次、二次设备实际情况出发,开展接地保护方案设计分析,为相关设计人员提供参考。

变电站内设备小电流接地的分析及处理

小电流接地是35 kV及以下电压等级配电网常见的故障类型,通常发生于线路设备。变电站内设备发生小电流接地故障的情况非常少见,容易被配网调控员和变电站值班员忽视,但其对电网造成的影响远大于线路设备小电流接地。为此,介绍了小电流接地的现象和处理流程,并通过分析一起变电站内设备小电流接地故障的事故情况和处理过程,提出针对变电站内设备小电流接地故障的处理要点和注意事项。

基于IMF分量的配网小电流接地系统高阻接地故障诊断

常规的高阻接地故障诊断方法以零序电压行波信号监测为主,受到过渡电阻的影响,电压信号不稳定,影响故障诊断的准确性。因此,设计了基于IMF分量的配网小电流接地系统高阻接地故障诊断方法。提取配网小电流接地系统高阻接地故障特征,描述等效接地电阻升高引起的故障电流幅值特征、电弧性特征,确保后续故障诊断的准确性。基于IMF分量构建接地系统高阻接地故障诊断模型,将接地系统高阻接地故障信号分为多个IMF分量,求取故障诊断交替方向的最优解,从而实现接地故障的精准诊断。采用仿真实验,验证了该方法的故障诊断准确性更高,能够应用于实际生活中。

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。

小电流接地系统两相接地短路时功率方向元件动作分析

小电流接地系统指中性点不接地或通过大电感接地的系统,配电网通常采用小电流接地系统。在双电源配电网中,为判别故障方向,电流保护需要配置功率方向元件。针对保护安装处正方向出口两相接地短路故障和保护安装处正方向远端两相接地短路故障,详细分析了小电流接地系统发生两相接地短路故障时功率方向元件的动作行为,得出在典型的功率方向元件内角整定值情况下,小电流接地系统发生两相接地短路故障时,功率方向元件可以准确判别故障方向。

基于改进VMD算法的小电流接地暂态故障特征量提取

针对高低频暂态分量对小电流系统接地选线方法存在暂态分量提取困难,经验模态分解(EMD)算法存在过度分解和模态混叠问题,变分模态分解(VMD)算法存在分解结果受人为参数设置影响大、边界效应以及突发的信号等问题,文章提出一种利用遗传学算法对VMD算法进行优化的方法。通过优化VMD算法中的模态分解数量和惩罚因子两个参数,以提高对零序电流分解的准确性。同时,在Matlab/Simulink中搭建小电流系统仿真模型,使用该优化算法对单相接地零序电流进行分解,验证该算法的可行性。

基于格拉姆角场-改进残差网络的小电流接地系统故障选线

针对小电流系统发生单相接地故障时特征信息不明显、现有选线方法易受故障情况和环境噪声影响的问题,本文提出一种基于格拉姆角场(GAF)和改进残差网络(PrResNet)的小电流接地故障选线新方法。首先,搭建仿真模型采集零序电流等数据,利用GAF变换将一维零序电流时序信息转换成二维图像信息;然后,对残差网络(ResNet)进行改进,提出PrResNet用于提取图片特征;最后,通过Softmax输出选线结果。通过测试GAF-PrResNet在配电网不同运行工况和故障条件下的选线效果,证明了基于GAF-PrResNet的故障选线模型能够在强噪声干扰场景下实现不同故障位置和过渡电阻条件下的高精度选线,且具有较强的鲁棒性。

同杆并架双回线小电流接地故障特征及选线适应性分析

针对为缓解供电走廊紧张与用电需求增大的矛盾,大量单回线改造成同杆并架双回线对小电流接地故障暂稳态特征和已有选线方法适应性的影响尚未明确的问题,提出一种新的相模变换方法。建立同杆并架双回线小电流接地故障等值电路,分析线间耦合对小电流接地故障暂态与稳态特征的影响,以及当前选线方法和装置的适应性。结果表明,线间耦合不影响各出线间零模电流幅值和相位(极性)关系,已有选线方法仍然适用;线间耦合会使故障暂态电流的主谐振频率和衰减因子的分布范围增大,故选线装置的采样频率和所采用暂态信号频段范围都要适当增大。通过仿真验证了上述结果的正确性。

预防电缆沟起火的小电流接地系统单相接地故障处理

为避免小电流接地系统单相接地故障引发的电缆沟起火事故,采用火灾动态仿真分析方法得到了接地故障电弧导致电缆沟引燃的时间与空间阈值。在此基础上阐述了预防电缆沟起火的综合治理措施。论述了兼具相控消弧线圈和预调式消弧线圈优点的相控预调式消弧线圈的实现方式及其实验测试数据。阐述了跨线相继接地故障的处理方法,包含以暂态量法为主的连续检测过程及以稳态量法为主的增补处理过程。给出了单相接地保护跳闸延时的整定依据及间断性接地故障的处理方法。针对城区和郊区配电线路分别论述了集中智能容错单相接地故障处理方法和基于合闸速断的分布智能单相接地故障处理方法。介绍了在陕西全省172座110 kV变电站供电区域范围内配电网的整体应用成效,表明所论述的技术措施的有效性。

小电流接地选线系统技术分析

文章主要介绍了中性点不接地和中性点经消弧线圈接地两种接地方式。同时介绍了国网黄石供电公司开展零序电流互感器(CT)或测保装置以及接地选线装置在运和运行情况,对现有的选线方法和零序CT做简单描述和比较,提出有关问题以及整改建议,保证零序CT或测保装置以及接地选线装置真正发挥实效。

基于GOOSE的小电流接地选线

我国3 kV~66 kV电网系统一般采用中性点不接地运行方式或经消弧线圈接地方式运行,110 kV及以上系统采用中性点直接接地方式运行。一般厂用电网等级为10 kV或6 kV。小电流接地系统在发生单相接地的情况下允许连续运行2 h,与此同时,非故障相相电压会升高为线电压,对运行设备的绝缘提出了更高的要求。另一方面,在单相接地情况下,长时间运行可能造成配网系统两相短路或更严重的后果,对生产带来较大的冲击。

基于相序电流一致性的小电流接地故障方向算法

为解决小电流接地系统故障方向保护问题,提出一种基于三相稳态电流突变量与零序电流一致性关系的小电流接地系统故障方向算法。根据小电流接地系统中单相接地故障后三相电流突变量变化特征得出,在接地故障发生后,健全路径三相电流突变量与零序电流一致性关系相同;不接地系统中故障点上游故障路径三相电流突变量与零序电流的一致性关系存在明显差异;而谐振接地系统中故障点上游故障路径三相电流突变量与零序电流的一致性关系主要取决于消弧线圈失谐度。利用三相稳态电流突变量与零序电流的一致性关系可实现故障方向判断,仿真和现场实验验证了方法的正确性。

基于VMD的小电流接地故障融合选线方法

针对目前煤矿配电网故障选线方法在相关故障特征不明显时存在故障选线失效,基于单一模态分量和单一故障特征的故障选线方法的选线准确度较低等问题,提出了一种基于变分模态分解(VMD)的小电流接地故障融合选线方法。利用VMD将母线中各出线的故障零序电流分解为多个模态分量,根据模态分量的故障特征确定VMD层数,并选取故障特征明显的模态分量作为故障选线的有效模态分量;分别计算各出线故障零序电流有效模态分量的暂态能量和波形相似度;根据各出线有效模态分量的暂态能量占比和波形相似度占比,构建基于暂态能量的故障选线判据和基于波形相似度的故障选线判据,并将2种故障选线判据融合,形成基于VMD的故障融合选线算法。利用电磁暂态仿真软件ATP/EMTP搭建煤矿配电网模型,在不同接地故障电阻、故障初相角和故障位置的单相接地故障场景下,对所提出的故障融合选线方法进行验证,结果表明:在配电网发生各种单相接地故障时,基于VMD的小电流接地故障融合选线方法不受故障位置的影响,较能量法和相关性聚类法的故障选线正确率分别提高了17%和50%,且不受故障类型影响,可应用于小电流接地故障选线。

基于最小二乘支持向量机的小电流接地系统早期故障识别算法研究

早期故障为永久性故障的先兆,及时准确识别系统中早期故障对于实现故障预警、减少永久性故障发生有重要意义。针对小电流接地系统早期故障特征弱、检测识别难度大的难题,提出一种基于最小二乘支持向量机的早期故障识别方法。首先分别基于物理特性和统计特性提取扰动浅层特征集,并基于S变换获取不同频段的能量熵和奇异熵;随后采用最大相关最小冗余法,在保留强相关特征量的同时降低特征集数据维度,构建最优扰动特征集;最后利用PSCAD/EMTDC仿真系统获取各类型扰动样本集,基于最小二乘支持向量机获取早期故障扰动波形识别模型,并采用粒子群算法对支持向量机参数寻优,提高算法效率。根据大量仿真算例分析,所提算法能准确识别小电流接地系统早期故障,验证了其正确性和有效性。

基于特征融合与ELM的小电流接地选线新方法

目前已有的利用单一故障特征选线办法受过渡电阻、故障合闸角及故障位置等因素的影响,普遍存在抗噪性差、准确度不高等问题。鉴于此,提出一种融合暂态高频能量与波形相关性故障特征的极限学习机(ELM)小电流接地选线新方法,采用变分模态分解和希尔伯特变换提取零序电流中的暂态高频能量,通过对零序电流相关性分析提取暂态波形综合相关系数,两者共同构成故障特征向量,输入免阈值设定的ELM模型,实现故障选线。通过大量仿真对所提方法的有效性进行验证,结果表明该方法抗噪性好且基本不受过渡电阻、故障合闸角及故障位置等因素的影响。经文中变电站接地故障数据实例对该方法进行验证,结果表明该方法选线准确率可达100%。

基于RNN⁃LSTM神经网络的小电流接地故障选线方法

针对配电网中小电流接地系统故障选线难的问题,提出一种基于RNN⁃LSTM神经网络的小电流接地故障多判据融合的选线方法。将各线路零序电流的基波特征分量、五次谐波特征分量、小波能量特征分量作为输入量,将故障线路作为输出量,建立小电流接地故障选线RNN⁃LSTM选线模型。最后用MATLAB/Simulink进行仿真验证,验证了算法的准确性和可行性。