计及燃弧频次的配电网单相接地故障分类与辨识

尽管采用小电流接地方式的配电网发生单相接地故障时短路电流较小,但若故障发生后燃弧现象长时间存在,将会显著增加火灾发生风险。为减小火灾隐患,已有多数研究从燃弧现象发生与否角度对故障进行辨识,但并未计及燃弧频次的影响。为此,针对某地配电网实际单相接地故障案例,通过系统分析不同故障场景下零序电流变化特性与燃弧之间的关联规律,从火灾隐患程度角度提出了计及燃弧频次的单相接地故障分类方法;进一步挖掘出不同种类故障发生后零序电流波形分别呈现“平肩畸变”、“瞬态值”等特征,并利用不同频带能量占比、谐波重心和燃弧周期数对波形畸变特征进行了数学描述;以前述数学特征量作为输入,研究建立了基于长短期记忆(long short-term memory, LSTM)网络的故障种类辨识模型,经某电力公司现场收集的223组现场典型故障案例验证,模型识别准确率达96.4%,可有效识别燃弧故障种类,对于减小森林火灾隐患、节约配电网运维成本意义重大。

某核电厂变压器零差保护跳闸案例分析

变压器零序差动保护作为反映变压器单相接地短路故障的主要保护,其误动问题使其应用颇为谨慎。从一起核电厂备用变低压侧零差保护跳闸案例出发,通过查看事件发生时故障录波装置的记录波形和动作时序、查验现场设备实时状态、分析保护跳闸发生前后的零序电流值以及对现场保护整定的定值进行核算,考虑到中压大功率电机启动方式对回路不平衡电流的影响,分析认为本案例保护动作与大功率电机启动方式和变压器零差保护的定值控制逻辑方式有关。又对其他几种零序差动保护原理进行比较,提出在工程实际应用中变压器零序差动保护定值设置时需注意的几点问题。

基于零序电流突变量的配电线路带电回路识别

配电线路带电回路识别过程中,未对线路异常情况进行检查,导致识别效果存在误差,对此,研究基于零序电流突变量的配电线路带电回路识别。首先,分析配电网的等效电路结构,计算零序电流的数值和分布情况。然后,通过零序电流突变量计算,检测三相电流是否平衡,识别存在电流异常的线路和节点。最后,采用深度优先遍历算法进行带电回路的识别,并结合粒子群优化算法提升识别效率。实验结果表明:采用所提方法后,配电线路带电回路识别精度均高于90%;配电线路带电回路识别时间始终低于15s,说明所提方法能够更准确地识别出带电回路,提高计算效率。

基于暂态零序电流时频特征量的配网故障选线方法

中性点经消弧线圈接地的配电网系统不同故障条件下发生单相接地故障时,健全馈线和故障馈线的暂态零序电流在短窗时域和频域分布特性不同。利用各馈线故障后1/4工频周期时窗的故障暂态零序电流数据,经小波包分解并将其重构至不同频段,进而求得的时频特征量能在一时频窗内充分反映信号的时频特性,利用相关系数表征暂态零序电流的时频分布特性及其变化规律,并结合综合相关系数形成选线判据,实现配电网单相接地故障选线。大量电磁暂态仿真表明,该方法准确、可靠。

同塔双回线路接地故障零序电流分布特性分析

分析了不同运行方式、零序互感强弱及不同故障位置下同塔双回线路外部接地故障和内部接地故障时零序电流的分布规律。外部接地故障主要考虑了同塔双回线路零序阻抗不同的影响,内部接地故障则主要考虑了双回线路并列运行、一回线路充电热备用、一回线路接地挂检等运行方式下零序互感及故障位置的影响。由于同塔线路间零序电流同向流动的"零序助磁"与反向流动的"零序去磁"效应,造成零序电流分布规律的异变,极端情况下将导致零序电流I段保护的超越。结合广东电网实际算例,提出了避免零序电流I段保护超越的整定措施,零序I段的整定应考虑运行方式、互感强弱及故障位置的综合影响,以避免同塔线路故障,相邻健全线路零序电流I段受互感影响而超越误动。

基于暂态零序电流特征的小电流接地选线装置

提出了一种利用故障时暂态量信息的易于工程实现的小电流综合选线方案,并以此开发出了YH-B811小电流选线装置。装置算法基于自适应捕捉特征频带内的暂态零序电流幅值与零序电流低频有功分量幅值比较的综合选线原理。前者可以随系统运行方式、故障条件的变化自适应地捕捉特征频带内暂态电流分量幅值并通过比较选出故障线路;后者是当故障初始角较小、过渡电阻很大、暂态分量很小时,提取零序电流有功低频分量幅值进行比较选线。该综合算法可适用于中性点不接地、非直接接地系统单相接地故障的各种情况。装置硬件部分是基于MCF5272和FPGA的高精度快速工作平台。

接地故障零序方向元件拒动保护改进方案

对于大电源长线路的输电系统,当线路末端发生接地故障时,虽然零序电流达到定值,零(负)序方向元件由于零(负)序电压可能达不到方向元件的门槛值,造成保护拒动。针对这类问题,提出了2种解决方案：一种是当零(负)序方向元件由于零(负)序电压可能达不到方向元件的门槛时,以正序电压代替零(负)序电压作为零序电流方向判别；另一种是采用无方向零序电流反时限过流保护作为接地故障后备保护,并提出了新的电流互感器断线方案,解决了国内保护装置电流互感器断线与反时限零序后备存在的矛盾。

断线故障对零序过流保护的影响及保护新方法

在电网运行中发现,线路断线故障有可能会引起相邻线路零序过流保护的误动,特别是重负荷下的多回线路,断线故障后引起的同断面相邻线路零序过流末段保护同时误动会加剧事故扩大。通过理论和仿真分析,研究了重载线路发生断线故障的故障特性,及其对零序过流保护的影响,提出了适应线路断线故障的零序过流保护新方案,并通过实际保护装置的RTDS试验验证其有效性。

光纤纵差保护的应用及灵敏度的提高

结合广东省电力系统近年来光纤差动保护的实际运行情况 ,分析了影响传统分相式全电流差动原理保护装置可靠性和灵敏度的各种因素 :负荷电流、线路的分布电容电流、制动系数k和TA特性。提出了一种利用相电流突变量构成分相式突变量差动保护 ,利用两端零序电流构成零序差动后备保护的新方案 ,即利用相电流突变量保护相间故障和接地故障 ,将零序差动保护作为高阻接地故障的后备保护手段 。

一种基于电流自构参考量的电流方向纵联保护

基于零序方向或者负序方向构成的保护在电力系统继电保护中占重要地位,但当系统经高阻接地或PT断线时,一些测量点的序电压很小,进而影响方向元件的判别。为解决上述问题,提出一种仅利用测量电流本身(如零序电流或者负序电流)自构建零序或者负序的参考量值,基于测量电流与参考量的比较结果转换为状态量,进一步由线路两端方向状态比较构成保护判据。在系统发生不对称故障后,利用故障零/负序电流的微分、反向等数据综合处理,获取送受端方向一致的电流参考量,再基于测量零/负序电流与参考量的比较构建新的方向判据。该方法不需要电压信息,大大降低了保护的通信量,在高阻接地、不同故障初始角等情况下仍正确动作,可应用于广域系统。仿真结果验证了本保护判据的可靠性。

零序直流系统漏阻对整流管导流状态的等效变换

零序直流系统整流管对微小检测电流的导流性能需要进一步认识,本文选择电网漏电状态,建立整流管各导通时段的电路模型,研究漏阻变化与检测源共接点电位之间的关系,揭示了漏阻高于临界值[2]之后共接点电位的变化趋势,它接近于检测源限流电阻与共接点取样电阻互易位置检测电网接地状态形成的电位值。经假设、验证、拉格朗日插值实验,证明存在一漏阻值可以使两检测源共接点电位相等。显然,只要能合理选取检测源内电路参数,检测源对高漏阻的检测特性就可以与检测低漏阻时相同。

暂态信号特征分量在配网小电流接地选线中的应用

研究了小电流接地系统发生单相接地故障后的暂态信号及其暂态特性,根据线路分布参数的故障模量模型分析了不同接地方式下零序网络的电气量分布规律。介绍了4种基于暂态信号特征分量的选线方法,对不同工况的单相接地故障进行了仿真,比较了各选线方法的性能。仿真结果表明各选线方法受消弧线圈的影响很小。

基于暂态电流极性的小电流接地系统故障选线装置

根据均匀传输线路的频率特性,对于空载线路,当频率小于fm时,线路输入阻抗呈容性,线路可用一集中电容等效.小电流接地系统发生单相接地故障时,对零序分量来讲,非故障线路相当于空载.根据这一特点,对小电流接地系统中线路的零序参数相频特性进行研究,得出系统发生单相接地故障时不同频带上暂态零序电流特性.在选定频带(Selected Frequency Band,SFB)内,非故障线路零序电流极性和故障线路相反.应用小波包对各线路的暂态零序电流进行分解,小波包系数的符号代表了相应频带零序电流的极性,通过比较SFB内小波包系数的符号,便可找出故障线路.RTDS(Real Time Digital Simulator)试验结果表明此方法可以准确地实现单相故障选线.

基于线路零序频率特性的小电流接地系统故障选线

根据均匀传输线路的频率特性,对于空载线路,当频率小于fm时,线路输入阻抗呈容性,线路可用一集中电容等效。小电流接地系统发生单相接地故障时,对零序分量而言,非故障线路相当于空载。根据这一特点,对小电流接地系统中线路的零序参数相频特性进行研究,得出系统发生单相接地故障时不同频带上暂态零序电流特性。在选定频带SFB(SelectedFrequencyBand)内,非故障线路零序电流极性和故障线路相反。应用小波包对各线路的暂态零序电流进行分解,小波包系数的符号代表了相应频带零序电流的极性,通过比较SFB内小波包系数的符号,便可找出故障线路。EMTDC仿真试验结果表明该方法可以准确地实现单相故障选线,并验证了文章对输电线路零序输入阻抗相频特性分析的正确性。

基于相频特性与多频带分析的小电流接地系统故障选线

根据线路的相频特性将频率分为不同的区段,论证了在选定频段(SFB)内,小电流接地系统健全线路零序电流极性与故障线路相反;应用小波包以适当频率带宽对各线路的暂态零序电流进行分解,小波包系数的符号表示相应频段零序电流的极性;在SFB内按照能量最大的原则,确定各线路暂态零序电流分布最集中的频带所对应的小波包分解树节点,通过比较所有线路暂态零序电流在各自能量最大节点处的小波包分解系数的极性,自适应地实现故障选线。PSCAD仿真试验结果表明,该方法能够准确、可靠地实现电缆—架空线混合传输线的小电流接地系统单相故障选线。

基于小波包的永久性单相接地故障的故障选线的仿真研究

利用小波包的分频特性和重构算法,分别求取各线路中零序电流各频带能量,选出能量最大的频带为特征频带,对该频带的零序电流和系统零序电压通过模极大值和极性进行比较初步选定出可能故障的线路,然后在此基础上利用检测并联电阻投入瞬间在零序电流上所产生的二次奇异点最大值的方法来确定故障线路。仿真结果表明了该方法的有效性和正确性。

基于能量谱相似度自适应聚类的配电网接地故障区段定位方法

分析谐振接地系统发生单相接地故障时各区段故障暂态零序电流的相似性特征,提出基于故障暂态零序电流Hilbert瞬时能量谱相似性自适应仿射传播聚类(adAP)的故障区段定位方法。所提方法对故障后首半个工频周期的故障线路各区段的故障暂态零序电流进行局部特征尺度分解(LCD),对得到的各频带波形进行Hilbert变换得到Hilbert瞬时能量谱。计算Hilbert瞬时能量谱两两间的动态时间弯曲距离,对动态时间弯曲距离构成的相似度矩阵进行adAP,根据Silhouette指标最高的聚类情况定位故障区段。在电弧故障、存在分布式消弧线圈系统、不同消弧线圈补偿度系统、噪声干扰、两点接地、采样不同步的场景下的仿真结果和现场数据验证结果表明,所提方法能克服工程应用中可能存在的影响,鲁棒性好、准确度高。

基于零序电流特征量的选择性漏电保护选线方法

针对现有选择性漏电保护装置灵敏度低、可靠性差的问题,提出了一种基于零序电流特征量的选择性漏电保护选线方法;分析了供电系统漏电故障时各支路零序电流的逻辑关系,介绍了基于零序电流特征量的选择性漏电保护选线方法的原理及实现。该方法根据各支路零序电流互感器二次侧零序电流的逻辑关系及数值关系建立特征量,并以该特征量作为选线判据。Matlab仿真结果表明,该方法能够有效地选出故障线路。

小电流接地系统故障选线的暂态零序电流变化率方法

分析了小电流接地系统发生单相接地故障时暂态零序电流的特点,给出了利用故障线路与非故障线路暂态零序电流变化率差异的选线判据,提出了小电流接地系统故障选线的暂态零序电流变化率方法.该方法不受系统中性点接地方式、电压初相角、过渡电阻的影响,故障判别准确,选线灵敏度高,算法简单,实用性强.最后用Matlab中建立的小电流接地系统仿真模型验证了该方法的有效性.

多端柔性直流配电网接地方式设计

多端柔性直流配电网是柔性直流输电技术与配电网相结合的新型应用形式,该配网技术采用多端电压源换流器构建跨台区低压直流互联系统,利用优化下垂控制实现台区间基于配电变容比(容量比例)的自适应潮流转供。针对所采用的电压源换流器,推导出其稳态零序等效电路,并得出零序入地电流的计算式。通过分析电压源变流器直流侧不同接地方式下稳态零序入地电流、交流侧滤波器不同接地方式下滤波效率及交流滤波器共模电压,提出直流侧不接地、交流滤波器直接接地具有较优的稳态运行特性。基于PSCAD/EMTDC建立了4台区等值配电网的多端柔性直流配电网电磁暂态模型,以交流阀侧单相接地故障及直流侧单极接地故障为典型暂态故障场景,对比分析了不同接地方式下的交/直流侧故障电流水平、直流母线电压波动及故障电压恢复特性等暂态特性,结论验证了所选接地方式同时具有优越的暂态故障特性。