一种基于经验模态分解和局部极大值点数的配电网高阻接地故障检测方法

配电网高阻接地故障(HIF)因故障特征微弱而难以被常规装置检测到,容易引发过电压、火灾和人身触电等安全问题。本文提出一种将时频分解和阈值判断结合的HIF识别方法。首先,利用经验模态分解(EMD)对零序电流进行处理;然后,选取第二个固有模态分量(IMF)作为特征分量并进行高斯滤波;最后,统计特征分量的局部极大值点的个数来判断是否发生HIF。利用PSCAD/EMTDC软件搭建10kV配电网模型进行算法验证。仿真结果表明,所提方法能够以较高的准确率将HIF和一些常见的干扰事件区分开,并且在发生噪声干扰、采样率变化、系统中性点接地方式改变及系统网络结构改变的情况下,均表现出较好的适应性。

基于信号包络与希尔伯特边际谱的高阻接地故障检测方法

配电网高阻接地故障(HIF)信号具有失真性和随机性,故障特征微弱,难以被有效检测。为此,本文提出一种基于信号包络(SE)和希尔伯特边际谱(HMS)的HIF诊断方法。该方法对长时间尺度的零序电压提取SE和HMS,分别代表HIF的失真性和随机性特征。将这些特征转化为图像,利用ResNet18实现对HIF的检测。该方法的有效性已在10kV真型试验中得到验证,试验结果表明,该方法的HIF检测精度明显优于对比方法,尤其是在谐振接地系统中。

基于零序阻抗突变特征的谐振接地系统高阻接地故障选线方法

针对配电网谐振接地系统高阻接地故障选线困难的问题,提出了一种利用消弧线圈并联电阻短时投入以增强线路零序阻抗特征的高阻接地故障选线方法。对发生单相接地故障时消弧线圈并联电阻投入前、后同一母线上的健全线路和故障线路的零序阻抗特征进行分析,由分析结果可知:任意健全线路在并联电阻投入前、后其零序阻抗基本保持不变,由线路自身对地电容阻抗构成;故障线路在并联电阻投入后零序阻抗减小,由所有健全线路、消弧线圈支路和并联电阻支路的并联等值阻抗构成。此外,综合考虑故障点电流的限幅要求和零序电压的启动要求分析了并联电阻的取值范围。利用消弧线圈并联电阻投入前、后线路零序阻抗的变化特征构造了故障选线判据,其能够适用于过渡电阻在3000Ω以内的高阻接地故障。利用MATLAB建模仿真,验证了所提故障选线方法的有效性。

“3·21”天广直流线路高阻抗接地故障的分析与仿真

介绍了天广(天生桥—广东)直流线路保护的构成及基本原理。以“3.21”天广直流线路故障为例,根据实录波形和事件顺序记录(SER)信息,对直流线路发生高阻抗接地故障时直流线路保护的动作行为进行了深入分析。同时利用与实际控制保护系统基本相同的EMTDC直流仿真模型对该次线路故障进行了仿真研究,得到的仿真曲线与现场故障录波基本一致,证明EMTDC是分析直流实际故障的一种有效可靠的分析工具。

基于S变换的配电网高阻抗故障检测方法研究

采用S变换对配电网高阻抗故障进行仿真与识别,结果表明基于S变换的配电网高阻抗故障检测方法能够快速、准确地区分出配电网高阻抗故障事件和无故障事件。

基于电磁时间反演P范数判据的配电网故障定位

目前电磁时间反演(electromagnetic time reversal,EMTR)多应用在单一线路故障定位,且现有判据在高阻抗接地情况下效果不理想。针对上述问题,基于EMTR故障定位原理和均匀传输线理论推导了传播过程中线路故障信号与测量信号的传递函数,根据传递函数的相关性提出了P范数判据。利用ATP-EMTP搭建10 kV配电网线路,对比了2范数与P范数判据在复杂配电网中的定位性能,并验证了所提判据在混合配电网线路的适用性。最后,分析了配电网发生低阻抗及高阻抗接地故障下P范数判据的鲁棒性。仿真结果表明,该方法在过渡电阻高达3 kΩ的情况下能准确定位,且定位精度高,受噪声、故障类型和采样频率的影响小。

具有高阻接地故障辨识能力的和阻抗继电器

为构建应对单相高阻接地故障的后备保护,通过对线路两端测量阻抗信息的整合与分析,发现其测量值之和在区内故障时和区外故障时有较大差别,进而提出一种采集测量阻抗稳态值、判据具有自适应性且专门应对单相高阻接地故障的和阻抗继电器。仿真与分析表明该继电器能够反映高阻接地故障,受系统运行方式变化影响小,能够确保不误动,线路非全相运行时仍可靠工作,对数据同步性要求极低,反映高阻故障能力远优于纵联距离保护和纵联差动保护,能够有效补充现有主保护。

一种具备全线高阻故障响应及强抗饱和能力的和阻抗继电器

提高单相接地故障场景下的抗过渡电阻能力是目前高压/特高压输电线路保护领域的研究重点之一。然而传统线路保护存在着诸如抗过渡电阻能力不理想、重载工况下灵敏度下降及无法适应非全相运行工况等问题。一些基于功率型或阻抗型判据的新型保护原理一定程度上改善这些问题,但仍存在选择性及灵敏度方面的缺陷。该文在现有阻抗型保护原理的基础上提出一种改进和阻抗继电器,在保留现有和阻抗继电器实现简单、反应高阻故障、能够适应系统非全相运行等优良特性的同时,针对近受端故障、线路轻载场景下抗过渡电阻能力的盲区,引入全新的双端自适应浮动门槛,与工频变化量距离继电器配合运行时能够全面覆盖全线300Ω高阻接地故障;针对伴随电流互感器饱和的故障场景,提出阻抗比率判据,通过不同场景下判据的切换以应对不同故障工况,保证任意工况下的选择性。

基于KL散度的配电网高阻抗故障检测研究

高阻抗故障(HIF)主要与电弧现象有关,具有低电流、随机性、非线性和不对称性特征。配电网过流保护系统需要考虑HIF的低故障电流,检测功率损失、潜在火灾危险和电击风险。提出了一种基于变电站电流波形的时域HIF检测算法,利用Kullback-Leibler散度相似性度量,量化了电流波形两个故障后半周期的非线性和不对称性特征作为HIF检测的判据,此判据也被用来区分HIF与负荷、电容器、馈线和分布式能源投切事件以及电压骤降和浪涌事件。利用IEEE13节点和IEEE34节点测试系统进行了大量的时域仿真,验证了所提HIF检测算法的优越性。

智能电能表高阻抗故障检测方法研究

为提高智能电能表检测精度,对高阻抗故障(HIF)的检测方法进行了改进,利用智能电能表作为配电网系统中HIF检测的传感器,实现无需单独安装传感器。基于电压波形测量数据的偶次谐波量,每个智能电能表计算一个指数,测量电压波形中的偶次谐波分量。若任何智能电能表计算出的指数在特定时长中持续超过阈值,则检测到故障。在3个场景进行了实验,结果验证了改进方法的有效性。与基于小波的检测方法和基于谐波的检测方法相比,所提方法能够在存在电力电子负载的情况下进行检测,具有明显优势。

使用智能电表实现配电网高阻抗故障的检测与定位

为了进一步促进配电网的高效、稳健运行,提出一种基于智能电表的配电网高阻抗故障的检测与定位方法。构建配电网高阻抗故障参数驱动模型,结合阻尼能量特征分析方法重建配电网高阻抗故障的数据,并分析故障分布特征量。采用智能电表进行配电网高阻抗的直流调制参数,通过直流额定有功功率补偿方法进行配电网高阻抗故障特征提取。结合机器学习算法对提取的配电网高阻抗故障特征量进行自适应学习的特征分类,在智能电表中实现配电网高阻抗故障特征融合和属性分类识别。最后通过优化的学习算法和故障特征聚类分析算法实现配电网高阻抗故障的优化检测和智能定位。仿真结果表明该方法对配电网高阻抗故障检测定位的精度较高,证明了该方法的有效性。

高阻抗变压器励磁涌流对保护定值设置影响分析

近年来,绿色电源的大量接入和应用,输变电系统的接入和送出越来越重要,高电压、大容量、高阻抗变压器应用越来越多。这些高阻抗变压器的励磁涌流数值很大,且衰减慢,可能导致保护装置误认为是故障电流而动作。同时励磁涌流会对变压器绕组形成冲击,从而影响变压器使用寿命。高阻抗、大容量变压器的励磁涌流对变压器保护的可靠性和快速性提出了更高的要求。保护如何正确动作并躲开高阻抗变压器励磁涌流的影响,对提高变压器保护动作的正确率及改善系统的供电质量有着重要的意义。

新型自动重合闸控制技术可检测高阻抗故障

瑞士工程实验室最新研制出一项高阻抗故障检测技术，即利用SEL-651R新型自动重合闸控制技术——电弧检测技术（AST）（SEL的专利技术），可以检测出更高的阻抗故障，比常规技术更灵敏，保障配电系统的可靠运行。

220kV高阻抗变压器10kV侧故障后备保护的整定运行

220kV 变压器低压侧采用 10kV 供电,高压侧与低压侧之间阻抗很大,当低压侧发生故障时,一旦低压侧复合电压过流保护拒动或断路器失灵,由于高压侧复合电压过流保护短路电流小于整定值而不能动作,将造成 220kV 变压器损坏。采用低压侧复合电压过流保护第 3 时限动作启动变压器总出口继电器,联跳变压器其他断路器,可切除该故障,在现场运用,得到良好的运行效果。

基于测量波阻抗的高压直流输电线路纵联保护

针对目前直流输电线路保护灵敏性和速动性难以兼顾的问题,提出一种基于测量波阻抗的直流线路保护方法。利用S变换提取单频率的电压、电流初始行波并计算线路两端的测量波阻抗。在线路内部故障时,线路两端测量波阻抗均为测点背侧等效阻抗,差异较小;在线路外部故障时,线路两端测量波阻抗分别为测点背侧等效阻抗和线路波阻抗,差异较大,据此可以区分直流线路上的内部和外部故障。基于PSCAD/EMTDC的大量仿真结果表明,该保护方法易于整定,在各种故障情况下均能可靠、快速地识别直流线路内部和外部故障。

一起主变高阻抗差动保护误动分析

通过介绍高阻型电压差动保护的原理和主要特点,重点分析了某变电站3号主变高阻抗差动保护误动的原因。分析表明,由于保护装置公共绕组流变与500kV和220kV流变特性相差较大,在近端大电流故障电流下将产生差流,从而导致高阻抗差动保护误动。提出通过调整RADHA差动回路可变电阻的串并联阻值,提高高阻抗差动保护整定值的方案,从而解决了外部故障时RADHA因较大穿越电流而产生的不平衡电流及电压造成的误动。调整后保护校验正确,目前运行效果良好。

含高比例光伏配电网的高频阻抗差动保护

该文分析了含分布式光伏配电网的故障高频附加网络,提出一种适用于含高比例光伏配电网的高频阻抗差动保护。线路发生短路时故障分量电压和故障分量电流突变产生高频分量,利用此高频分量计算高频阻抗。通过比较故障时动作高频阻抗和制动高频阻抗的关系,可构成保护判据判别区内外故障。该保护方案数据窗口短,动作迅速,双端数据无需同步,受光伏运行方式及其控制策略变化影响小,且可适应线路存在T接分支的情况。测试结果表明该保护方案可以准确识别区内外不同类型故障,具有较强的抗过渡电阻和抗噪声干扰能力。