架空-电缆混合线路接地故障距离保护整定研究

针对架空线与电缆的线路参数不均一,提出了架空-电缆混合线路接地距离保护的整定优化方法。分析了零序电流补偿系数对测量阻抗的影响,两侧保护分别采用从母线起混合线路全长70%的正序阻抗和零序阻抗来计算零序电流补偿系数;分析了故障处于不同位置时,架空线侧和电缆侧的保护所采集的故障相电压波形特征,发现电缆侧保护所采集的故障相电压含有较大幅值的非整次谐波,故架空线侧保护采用从母线起线路全长70%的正序阻抗作为整定阻抗,而电缆侧保护采用整条线路正序阻抗的70%作为整定阻抗。利用PSCAD建立了架空-电缆混合线路模型并进行故障仿真,结果表明,该方法可有效提高架空-电缆混合线路接地距离保护Ⅰ段的灵敏性。

基于柔性调控零序电压的不平衡配电网故障检测方法

在柔性消弧过程中实现故障选线、过渡电阻测量与故障性质判定对现有配电网单相接地故障检测具有重要意义。针对配电网三相对地参数不对称的柔性接地系统,首先分析不平衡零序电压对消弧效果的影响,提出柔性消弧全补偿电流的计算方法。然后分析正常运行状态下和单相接地故障状态下注入电流和母线零序电压之间的约束关系。结果表明:无论系统处于何种状态,均可通过改变注入电流来柔性调控母线零序电压,进而调控各线路零序电流。并根据柔性调控零序电压前后各线路零序电流的变化规律,提出一种可实现故障选线、过渡电阻测量和故障性质判定的故障检测方法。Matlab/Simulink仿真验证了该方法的有效性和准确性。

基于零序无功电流柔性调控的配电网覆冰线路不停电在线融冰方法

提出采用两台级联H桥变流器(cascadedH-bridge converter,CHBC)柔性调控配电网零序无功电流,实现覆冰线路不停电在线融冰。两台CHBC分别串接在覆冰线路首端和末端的接地变压器。通过末端CHBC在绝缘允许范围内调控配电网零序电压,产生的零序对地电容电流作为融冰电流流过三相覆冰导线,实现较单相接地短路电流融冰更佳的效果。通过首端CHBC调控配电网对地电容电流,实现融冰电流大小的任意调节。所提方法无需做单相接地短路,能够精准调控融冰电流,实现三相线路同时融冰。CHBC与配电网仅存在无功交互,节省了直流稳压电源容量,且功率交互之和为零,不影响配电网正常供电电压,全网负荷无需停电。仿真和实验结果验证了所提方法及控制方案的可行性和有效性。

基于面积差法的小电阻接地配电网系统单相故障选线研究

针对小电阻接地配电网系统单相故障频发,易影响系统安全稳定运行的问题,提出了一种基于零序电流面积差法的选线方式。首先通过分析零序电流的故障特征,得出在故障线路与非故障线路上零序电流变化方向相反;其次利用零序电流方向相反的特征,构造了线路两两对比的面积差法,并经归一化处理得到了故障选线矩阵;最后利用MATLAB/Simulink搭建10 kV小电阻接地配电网系统进行仿真验证,结果表明该方法能够准确选线,且具有一定的抗过渡电阻能力。

某光伏电站35 kV同塔四回送出线路零序电流过大原因分析及改善措施

广西某光伏电站采用35 kV同塔四回架空线路送出,电站扩容并网后,多次发生零序过流跳闸事故,严重影响电站电能送出。笔者采用理论分析和数值仿真相结合的方法,分析零序过流跳闸的原因,并提出相序优化布置方案,采用数值仿真工具验证所提方案的有效性;分析同塔四回线路在n-1故障状态下存在的问题,提出避开零序过流保护误动的建议。结果表明:跳闸故障是由于同塔四回线路相序布置不当引起的;优化方案的实施可有效解决送出线路中零序过流问题,现场测量结果与仿真计算结果基本一致,验证所提优化方案的正确性和有效性。研究成果可为同塔多回线路零序过流问题的分析和处理提供借鉴。

基于小波包分解多信息融合的配电网故障选线保护方法

为了解决配电网混合线路频发单相接地故障导致选线困难的问题,提出了一种新的保护方法。该方法通过db10小波包对配电网每条出线的零序电流进行第5层分解得到零序电流小波低频重构系数,运用Hausdorff距离算法将每条出线的低频重构系数进行计算得到不匹配度特征值;再结合小波包能量特点得到每条出线归一化后的综合小波能量特征值,将两种故障特征量作为输入量,结合随机森林算法具有数据融合和无需设定阀值的特性,建立配电网故障选线判别模型。通过将不同工况下得到的256组训练样本数据对模型进行训练获得判别模型的最优参数,再将剩余不同的48组测试数据进行模型验证,结果表明该方法在不同的故障条件下故障判别准确率高,具有较强的适用性。同时将所提出的方法与BP神经网络、ELM信息融合选线方法进行了对比,仿真结果表明,在加入信噪比为40 dB和20 dB的高斯白噪声的工况下,所提出的故障选线方法无论是分类准确率还是收敛时间都具有显著的优势。

基于高阻接地距离继电器的零序电流保护选择性提升方案

交流线路零序电流保护最末一段均采用300 A定值,存在无序跳闸风险。因此,文中提出了基于零序电抗线和非故障相极化的高阻接地距离继电器原理。继电器采用先选相、后测量的技术路线,选相元件将零序电抗线与非故障相极化方法相结合,构成多种组合判据,以分工完成选相。由于保护安装处零序电流与故障点零序电流存在相位差异,单相接地故障的故障相和相间接地故障的超前相的零序电抗线在故障点位于整定点附近时存在混叠区。区内近端、低阻单相接地故障时非故障相工作电压大幅变化,不利于区分混叠区的两类故障,故将选相元件分为低阻模块和高阻模块。低阻模块采用下偏的零序电抗线,用于识别近端、低阻故障;经低阻模块辅助后,高阻模块只需针对性处置故障点位于整定点附近的故障,可有效区分两类故障。选相完成后,通过非故障相极化的方法获得故障前工作电压,从而确定继电器的动作特性。高阻距离继电器的耐过渡电阻能力远超规程要求,提高了接地后备保护对高阻接地故障的选择性。

基于零序电流特性的中性点灵活接地系统的故障选线方法

在配电网小电流接地系统中,当发生单相接地故障时线路零序电流信号十分微弱,尤其是高阻接地故障时难以进行准确选线。文中提出了基于新型中性点灵活接地的配电网故障选线新方案,该选线方法在发生单相故障时通过高速电力电子开关在中性点投入小电阻接地支路,将小电流接地系统供电可靠性和大电流接地系统信号明显等优点结合起来,利用零序电流幅值以及并入小电阻前后零序电流相位差的变化作为判据,有效解决了在高阻接地情况下选线不理想的现状,实现配电网故障准确选线。利用PSCAD/EMTDC仿真环境对配电网进行单相接地故障模拟,仿真结果表明在不同故障情况下所提方案具有良好的可靠性和有效性。

集中式新能源电站联络线零序阻性电流差动继电保护方法

基于一起集中式新能源电站联络线单相接地典型故障,分析故障零序电流特性,提出小电阻接地电站联络线零序阻性电流差动继电保护方法。联络线两侧电站均为小电阻接地的方式,联络线单相接地时零序差动阻性电流分量是一个恒定量,与联络线及两侧电站对地电容量无关。该方法提升了对电站联络线单相接地故障判别的准确性、灵敏性。

计及故障点两侧零序电流相位差的新能源送出线路接地故障时域距离保护研究

新能源电源故障电流呈现弱馈性、强受控性并具有大量的间谐波,导致现有工频量距离保护可靠性下降,而时域距离保护主要根据方程求解故障距离,受新能源短路电流特性影响较小。针对新能源送出线路较长时,线路分布电容对零序电流相位的影响不可忽略,进而导致故障距离的计算产生较大偏差的问题,提出了一种计及故障点两侧零序电流相位差的新能源送出线路时域距离保护改进方案。首先,计及故障点两侧零序电流相位差的影响,将过渡电阻等效为过渡阻抗。然后,通过列写故障回路方程并求解故障距离,形成保护判据。最后,基于PSCAD/EMTDC大量仿真实验,验证了所提时域距离保护方案计算故障距离的误差较小,可以较好地适用于新能源经中长距离交流线路送出的场景。

改进特征向量中心性小电流接地故障选线方法

为提高小电流接地系统利用故障暂态特征实现选线的准确率和抗过渡电阻能力,提出一种基于改进特征向量中心性的故障选线方法。首先,以暂态零序电流有效值为故障特征量,将配电网建模为接地故障网络。然后,通过改进特征向量中心性算法计算网络中各节点的重要度。最后,根据各节点的重要度大小筛选故障线路。仿真结果表明,上述算法实现简单且不受中性点接地方式、过渡电阻、故障位置等复杂因素影响,具有较强的可靠性与实用性。并对比传统的特征向量中心性、接近中心性以及介数中心性算法,上述算法更能准确地判别故障线路。

小电流接地系统单相接地故障特征分析及其应用

小电流接地系统单相接地故障是一种典型的多发故障,长时间带故障运行可能引起整个系统的过电压,造成设备损坏等。本文基于单相接地故障的特点,从理论上分析了不接地系统、谐振接地系统,并量化分析暂稳态的零序电流值、故障前后配电网中各电气量的变化以及各馈线的故障特征。最后,应用本文方法对于一实际故障进行分析结果表明,选出恰当的角度对故障信息进行提取并定制合适选线方案具有一定意义。

基于本地测量的小电阻接地系统高阻接地故障选线方法

为解决小电阻接地系统高阻接地故障选线失灵问题,依据故障馈线与健康馈线在其始端本地测量的零序电流相量实部符号差异,提出了一种基于本地测量的高阻接地故障选线方法。首先,建立了小电阻接地系统的故障零序等效网络,对故障零序电流特征进行理论分析;然后,推导了故障馈线与健康馈线的零序电流相量实部特征,并利用其符号差异作为选线依据,避免了时间同步精度的影响。最后,通过仿真分析验证所提方法对高阻接地故障选线的有效性,且验证了所提方法对电弧故障的适用性。

基于VMD和零序电流暂态量相似度的高阻选线方法

针对配电网谐振接地系统高阻接地故障特征微弱和选线困难等问题,提出了一种基于变模态分解(variable mode decomposition,VMD)和零序电流暂态量相似度的高阻选线方法。首先,通过建立高阻接地故障零序等效网络,分析得到各线路零序电流暂态量的特征;然后,利用VMD提取零序电流和母线零序电压导数的暂态分量;最后,依据故障线路零序电流暂态量与母线零序电压导数暂态量的相关性系数小于健全线路的特征形成选线判据。利用搭建的仿真模型进行验证。结果表明,所述方法在不同工况下均能准确选出故障线路,且不受噪声干扰,具有较强的适用性和抗干扰能力,提高了高阻接地故障选线的准确性。

一种利用零序电压低频振荡幅值及持续时间在线检测变压器绝缘缺陷的方法

电压互感器绕组的绝缘劣化不易发现,但最终可能导致变压器爆炸,导致相间短路等事故。目前,电力变压器、避雷器等设备都有在线检测绝缘状态的方法。然而,对电压互感器绕组绝缘的在线监测还没有成熟的方法。提出了一种基于零序回路的小电流扰动方法。利用扰动后零序电压低频振荡的特征参数来评价绕组的绝缘状态,检测故障。理论建模、仿真试验和现场试验表明,当电压互感器绕组的绝缘电阻在0~40 kW范围内时,零序电压上可检测到10 Hz左右的低频振荡,其幅值和持续时间与绝缘损坏程度成正比。因此,这可作为在线检测电压互感器绕组绝缘缺陷的标准。

同塔四回输电线路三相不平衡电流仿真分析

同塔四回线路各导线电磁耦合紧密,三相电流不平衡现象更为严重。为解决同塔四回线路三相不平衡电流过大的问题,首先,以实际输电线路为例,基于电磁暂态与电力电子仿真软件(electromagnetic transient&power electronics,EMTPE)建立了电磁暂态模型,并通过与实测数据对比验证模型的有效性;随后,利用所建模型分析线路三相电流不平衡的主要影响因素,同时根据分析结论指出导线相序排列方式及空间位置分布不恰当是引起宁夏某同塔四回输电线路三相电流不平衡的主要原因,并提出更换一回线相序排列为逆相序的解决方案;最后,结合工程规划情况,给出了该同塔四回线路各导线的最优相序组合方式,为后续工程建设提供指导建议。

500 kV线路互感导致系统零序电压和零序电流异常增大的分析和处理

文章介绍了一起500 kV线路事故,该线路因同杆4回线架设的制约,部分区域三相换位不充分,导致线路间的互感很大。在部分线路冷备用时,线路保护装置因零序电压大而报警的事故。根据报警信息的提醒,分析系统中可能出现的零序电压和零序电流,并进一步进行仿真模拟计算,得到系统零序电流的具体分配,定位主要受影响的设备,然后进行设备影响分析并采取对应措施进行处理。

一种基于图像的配电网单相接地故障选线方法

文中针对中性点经消弧线圈接地引起故障电流微弱,故障特征不明显,导致谐振接地系统发生单相接地故障时选线速度慢、选线困难等问题,提出了一种基于图像的配电网单相接地故障选线方法。该方法获取各馈线故障零序电流,通过连续小波变换(CWT)得到CWT系数矩阵,将系数矩阵生成RGB图像;然后,通过感知哈希算法计算正常馈线与故障馈线生成RGB图像之间的汉明距离,以汉明距离判断各RGB图像之间的差异,进而确定故障馈线;最后,对比了基于皮尔逊相关系数选线方法和基于EMD分解零序电流高频分量选线方法,结果表明所提方法应用于谐振接地系统中选线速度快,且不受故障电阻、故障位置、故障初始相角等因素的影响。

基于波形相关性的直流配电网主动式接地故障选线

采用小电流接地方式的直流配电网发生单极接地故障时故障特征较弱,为准确可靠选出故障线路,文中提出基于注入信号波形相关性的接地故障选线方法。所提方法首先将预先设计的附加控制策略施加于直流配电网的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)上,实现探测信号注入。然后结合零模网络,得出故障特征为:各条健全馈线首端计算的特定频率零模电流流向相同、而其与故障馈线首端计算的零模电流流向相反。最后,基于该故障特征设计选线判据,引入皮尔森相关性系数比较各条馈线的归一化零模电流和总归一化零模电流的相关性,根据健全馈线相关性系数接近于1、故障馈线相关性系数接近于-1的特征完成故障选线。仿真结果表明,所提方法在高阻接地故障下能可靠识别发生在母线或各条馈线任意位置的单极接地故障。

基于经验小波分析的小电流接地系统单相接地故障选线方法

针对小电流接地系统单相接地故障选线中因故障特征量不明显而导致选线困难甚至误选的问题,提出了一种基于经验小波变换(Empirical Wavelet Transform,EWT)的小电流接地系统单相接地故障选线方法。该方法利用经验小波变换能自适应分割傅里叶频谱以分离不同模态和提取调幅-调频模态函数的优点,对小电流接地系统中单相接地故障零序电流的模态分量进行提取,并以零序电流的低频模态分量综合相关系数和高频分量能量值实现故障线路的综合选线。最后在Matlab仿真软件中验证了所提方法的有效性和优越性。