Fault diagnosis in neutral point indirectly grounded system basedon information fusion

In neutral point indirectly grounded systems, phase-to-ground fault is putting new demands on fault diagnosis technology. Information fusion is applied to detect the phase-to-ground fault, which integrates several sources of information, including line current, line voltage, zero sequence current and voltage, and quintic harmonic wave component. This method is testified through the simulation of Matlab. Simulation results show that the precision and reliability of the detection has been greatly increased.

配电网间歇性重燃电弧模型的建立与断续弧光接地故障特征分析研究

电弧间歇性重燃是配电网单相接地故障最显著的特征。现有的电弧模型甚少考虑电弧间歇性重燃特性,导致无法精确描述断续弧光接地特征,进而影响继电保护动作。为此,论文提出一种间歇性重燃电弧模型的建立方法,并在此基础上对断续弧光接地故障特征进行了分析。弧道阻抗的随机变化是电弧间歇性重燃的重要标志,故论文重点围绕弧道阻抗变化的随机性和重燃时间间隔的随机性开展间歇性重燃电弧模型的研究。黑盒电弧模型中,Cassie-Mayr联合模型能完整的描述电弧电流从大电流到小电流的变化过程,但存在从大电流变化为小电流的判据模糊,转换过程突变的问题。为此,论文通过引入连续过渡函数解决上述问题。同时,为描述弧道电阻的变化特性,利用Fermi函数对联合模型中Mayr模型和Cassie模型进行权重分配。以改进的Cassie-Mayr单次燃弧模型为基础,根据工频熄弧理论,通过设置燃弧时间长短表征间歇性重燃的随机性,从而建立了间歇性重燃电弧模型。利用该模型,对典型10kV配电网单辐射型网架结构的接地故障进行模拟仿真,采用快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)和小波包分析提取了不同条件下故障电压、电流、高次谐波、零序分量以及频率分布等故障特征。研究结果表明:改进后Cassie-Mayr联合模型不但解决了电弧电流从大电流到小电流的转换突变问题,且不同模型权重占比的分配更能准确地表征实际燃弧弧道阻抗变化的随机性;通过设置电弧燃弧时间长短,准确地描述间歇性重燃的随机性;电弧断续时刻为非整数周期下的过电压、过电流幅值高于整数周期;电缆线路增大了故障线路电流,过电流可达3.81~7.20pu,不利于熄弧;大电流系统故障相零序电流主频在0~400Hz,小电流系统故障相零序电流主频在1200~1600Hz。

电力系统中非对称接地和断线故障分析

将对称分量法应用到中性点不接地电网非对称故障分析中,用于计算电网各位置的故障后电流和电压,并首次应用零序序网图解释中性点偏移的物理含义。然后本文系统介绍了中性点接地和不接地电网非对称故障中负序和零序分量的分布问题,最后对接地短路和断线故障进行了对比分析。

矿山供电系统单相接地故障区段定位方法

中性点非有效接地的矿山高压供电系统发生单相接地故障后,故障暂态过程交叉干扰严重,故障信号呈现出很强的非线性、非平稳性、高时变性和复杂性,故障定位难度很大。针对此难题,提出了一种基于分布散度的故障区段定位方法。首先,通过等效电路分析了故障特性,研究并采用Choi-Williams分布(Choi-Williams Distribution,CWD)时频能量谱克服故障信号中多频率成分交叉干扰。然后,采用改进KL散度表征故障区段上下游信号时频分布差异,处理上下游信号CWD时频能量谱中重叠部分,消除故障区段上下游信号相似成分的不利影响。在此基础上,借助零序电流信号CWD-KL散度构建了故障定位判据。最后,仿真测试与对比分析验证了所提方法的有效性与优越性。

油田配电网中性点接地方式的优化及认识

配电网系统是油田生产的动力系统,配电网的经济、安全运行,直接关系到油田的产量及生产成本。配电网中性点接地方式的选择决定了配电网的经济性和可行性。目前油田配电网主要采用中性点不接地的方式,随着油田电网规模逐渐扩大,该方式已逐渐暴露出易断电、检修速度慢的缺点。通过分析原有中性点接地方式在生产运行中存在的问题,探讨现场试运行配电网中性点经消弧线圈并联电阻接地的优势及在油田应用的可行性。试验表明,该接地方式可为油田提供更加安全、可靠的配电系统,可实现提高油田生产时率、降低运行成本、减轻劳动强度的目的,具有良好的推广应用前景。

配电网相电源馈入中性点的接地故障相主动降压消弧新原理

针对配电网接地故障转移技术无法灵活调控系统零序电压,及基于电力电子器件的有源消弧技术精确控制实现复杂、实施条件较严苛的问题,提出配电网相电源馈入中性点的接地故障相主动降压消弧方法。基于中压电网单相电压调控不影响线电压的特性,由接地变压器二次侧提取系统固有线电压相量,对电源电势进行相序重组,通过注入变压器升压反馈输入至配电网中性点,并调节注入变压器变比调控故障相电压,降低故障相电压至接地故障点燃弧电压以下,实现接地故障主动降压消弧;进一步对比分析了接地变压器二次侧非全相反馈输入与配电网接地故障持续期间,系统内各序分量的变化规律,分析了电源电势反馈机制对配电网运行的影响,并研发了相电源馈入中性点的接地故障相主动降压消弧成套装置。在PSCAD/EMTDC仿真环境与真实的10kV配电网实验场中模拟各种运行和故障工况,对所提主动降压消弧方法的效果及序分量特性进行了验证与测试。仿真与实验测试结果表明,相电源馈入型消弧装置能够主动抑制故障点电压,消除接地故障残流,实现接地故障的快速、可靠消弧。

不接地系统异名相两点接地故障工频电气量及其对选线的影响分析

中性点不接地系统异名相两点接地且至少一个故障点过渡电阻较大时,故障电流较小出线保护不能直接切除,仍需依赖接地故障选线装置实现保护。根据故障边界条件建立不接地系统异名相两点接地故障复合序网,利用节点阻抗矩阵分别推导出两个接地点故障电流、系统零序电压等工频电气量随两个接地点过渡电阻的变化规律,并进一步分析了其对现有选线技术的影响。结果表明,异名相两点高阻接地时工频电气量总体特征与传统小电流接地故障特征相近,零序电压一般介于两个故障点单独接地时的零序电压之间,其中两个故障线路出口的零序电流既不符合故障线路特征也不符合健全线路特征,已有稳态选线原理并不完全适用。最后,利用数字仿真和现场数据验证了理论分析的正确性。

分布式电源接入对变压器中性点工频过电压特性的影响及对策

为避免一刀切的“间隙安装策略”带来的成本高问题,有必要针对分布式电源从配电网接入情形给出间隙安装策略的建议。通过建立配电网发生单相接地故障时的复合序网络,分析不接地变压器中性点工频过电压的产生机理;在PSCAD/EMTDC中搭建计及低压侧分布式电源接入的110 kV电网模型,对比分析不同类型和容量分布式电源接入下变压器中性点的电压值或电压波形的变化规律。结果表明:接入PQ控制型逆变型分布式电源且其容量显著大于低压侧负荷容量时对变压器中性点绝缘安全的威胁程度最高;根据不同变压器中性点绝缘水平、接入分布式电源的类型和容量应选择不同的间隙安装方案。

谐振接地系统两点间同相接地故障分析

本文详细分析了中性点经过消弧线圈接地系统中同一相位不同两点发生接地故障的情况,包括发生该故障时故障电流的流向路径,及其等值电路和计算公式。同时,利用MATLAB中可视化仿真工具(Simulink)实现了中性点经消弧线圈接地系统的配电网的动态系统建模,根据短路发生的不同时刻和不同的接地电阻等多种情况,对中性点经消弧线圈接地系统的同相位发生不同两点接地故障进行了仿真。该分析对故障选线以及整定计算工作有一定的参考意义。

室外路灯辅助等电位联结必要性的探讨

从供电低压侧发生接地故障、10 kV电源端中性点不接地、小电阻接地以及10 kV负荷侧发生接地故障等方面,结合TN/TT系统分析上述接地故障时对路灯安全危害,论证路灯设置辅助等电位联结的必要性。

0.4 kV小型水电站发电机中性线电流过大分析及处理

部分0.4 kV小型水电站发电机中性点直接接地,会导致中性线电流过大,机组发热,效率降低等现象。文中论述了0.4 kV小型水电站发电机中性线电流过大的主要原因,中性点接地电流过大的危害和解决办法。通过对单相接地时故障电容电流的分析计算,判断改造的可行性,结合朱树桥电站工程实例,给出了中性线的电压和电流计算方法,确定了选用接地电抗器的选型参数。本处理方案既抑制了发电机中性线电流,又符合继电保护的要求,达到了保障机组安全运行的目的,为小型水电站发电机中性点接地方式设计和改造提供参考依据。

中性点不接地系统单相漏电故障特征及选线判据

从研究中性点不接地系统单相漏电故障机理分析入手,采用戴维南定理进行稳态分析,得到了发生故障时故障线路与非故障线路零序电压和零序电流之间的关系。基于零序功率方向原理计算出发生故障时的各支路之间的关系,最终得到选线判据。为了对理论分析结果的正确性进行验证,最后进行了极端情况下的分析,验证了等效电路和理论分析的正确性,并且验证了故障选线判据的选线准确性和普适性。

大型水轮发电机定子接地方式及其继电保护的相关问题分析

分析了目前我国大型水轮发电机定子中性点接地的主要方式及其单相接地继电保护原理和存在的问题。分析了中性点经配电变压器接地方式和经消弧线圈接地方式各自的优点和不足,讨论了现阶段双频式保护的原理和导致其误动的原因以及相关的防范措施。介绍了外加电源注入式保护和一些新技术的发展情况。最后对大型水轮发电机定子单相接地保护技术做了总结和展望。

小电流接地系统单相断线加接地故障的分析

在6～35kV的中低压配电系统中,单相断线加接地的复杂故障情况时有发生。以负载侧接降压变压器为例,分接地点在断口的电源侧和负载侧两种情况,对这种复杂故障进行了分析,导出了系统各点处电压电流的计算公式,绘出了电压的相量图,得出了一些重要的结论。利用静态模拟线路进行了模拟实验,验证了分析结果的正确性。

基于暂态分量遗传算法的小电流接地故障定位方法

对于小电流接地系统单相接地故障定位问题,目前用于主站的定位方法较简单,不适用于结构复杂的配电网,且容错率较差。提出了一种基于暂态分量遗传算法的小电流接地故障定位方法,故障发生后,终端利用实时测量的暂态零序电流和零序电压的相位关系进行编码,主站收到编码后启动遗传算法搜寻故障区段并输出定位结果。该方法同样适用不接地系统和谐振接地系统,并且定位判据的获得比较简单,各终端之间不需要GPS对时,另外还具有一定的容错性。通过现场实际验证,证明了该定位方法的可行性。

中性点非有效接地系统单相接地选线技术分析

中国的6kV～66kV配电网广泛采用中性点非有效接地方式,而中性点非有效接地系统单相接地故障选线问题长期以来没有得到很好的解决。针对这一现状完整地归纳了现有的各种选线技术,在阐述选线原理的同时分析了它们的适用条件,并结合现场故障录波数据分析各种选线技术的实际应用效果。分析结果表明,利用故障零序稳态信号进行连续选线的效果要优于其他方法。为了提高选线准确性,提出应充分发挥选线技术之间的互补性,将多种选线技术进行智能化融合。在此基础上,提出选线装置应进一步向准确故障定位的方向发展。

不同接地方式电缆型配电网单相接地故障下的可靠性评估

为了对不同接地方式下电缆型配电网的可靠性进行评估,对消弧线圈接地方式和小电阻接地方式下线路发生单相接地故障时线路的跳闸率模型进行了分析,结合两种接地方式的特点分析了故障隔离和负荷转移对负荷点可靠性的影响。利用基于故障模式影响分析的最小路法分别建立了两种接地方式下负荷点的长时和短时可靠性指标计算模型。最后,对广东某市电缆型配电网的供电可靠性进行了评估。结果表明:消弧线圈接地方式比小电阻接地方式有更高的可靠性,但随着各馈线之间的联络越来越紧密消弧线圈接地方式的优势越不明显。所得结论能够为电缆型配电网中性点接地方式的选择提供理论参考。

35kV配电网中性点灵活接地方式的仿真研究

对35 kV中压配电网经消弧线圈接地方式下的瞬时性单相接地故障进行仿真分析,结果表明若故障点发生多次燃弧,仍可能产生高幅值弧光过电压。提出了中性点经消弧线圈与限压电阻、选线电阻组合的灵活接地方式。理论分析及ATP-EMTP仿真计算结果表明,这种灵活中性点接地方式在限制单相接地故障暂态过电压及故障选线方面优于谐振接地方式,可以提高中压配电网的供电可靠性和线路的设备安全性,可在雷电多发地区应用。

中性点不接地系统铁磁谐振与单相接地辨识技术

中性点不接地系统在电压互感器铁磁谐振的情况下可能出现零序电压长时间升高的现象,与单相接地故障现象类似。传统选线装置仅依靠零序电压和零序电流启动,不能有效辨识铁磁谐振,容易造成误动。重点分析了基频铁磁谐振的特征,详细对比了铁磁谐振与单相接地故障情况下三相电压及零序电压之间的差异,并在此基础上提出了基于零序电压和三相电压综合对比的铁磁谐振辨识技术。通过现场实际运行数据对该方法进行了验证,表明该方法能够有效提高选线装置的动作可靠性,满足实用要求。

谐振接地系统单相接地故障区段定位方法

针对配电网因分支多、接地故障电阻大导致的单相接地故障定位问题,提出一种针对谐振接地系统的单相接地故障区段带电定位方法。该方法在故障发生后调节消弧线圈的补偿电流,利用调节前后线路上多个馈线终端单元(FTU)测量到的零序电流变化量信息确定故障区段。提出了单相经过渡电阻接地时,将零序电流按零序电压进行折算的方法,从而解决了调节消弧线圈后零序电压发生变化的问题。现场试验对该方法进行了验证,表明该方法能够满足实用要求。