A New Method of Early Short Circuit Detection

To reduce the pressure on contacts and circuit breaker and realize the zone selective interlocking (ZSI) function above the instantaneous protection threshold (e.g., >10In), the short circuit current needs to be early detected. The state-of–art of early short circuit detection (ESCD) method is reviewed. Based on the equivalent model of the short circuit, a new method based on the current and its integration is proposed. The prospective current value can be detected in the early stage of the short circuit. According to the evaluation result, the short circuit current can be early forecasted with the proposed method.

不同容量下并网模式交流微电网短路故障早期检测与区域定位

随着分布式电源(distributed generation,DG)的容量变化,微电网原有的供电结构发生改变,使得潮流大小、方向和功率结构发生变化,对快速检测和定位微电网中的短路故障区域提出了挑战。在MATLAB/Simulink中搭建低压交流微电网模型;通过高尺度小波能量谱算法对微电网与大电网公共连接点(point of common coupling,PCC)处检测到的电流进行分解,提取适应不同容量情况的短路故障特征值,实现了不同容量下微电网短路故障的早期检测;利用小波能量谱特征结合基于正交最小二乘法(orthogonal least square,OLS)的径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络算法提出一种适用于不同容量微电网的短路故障区域定位方法,并进行仿真验证;在此基础上设计并网模式微电网短路故障保护硬件系统,并进行实验验证。结果表明,所设计的保护系统能够快速、准确地同时实现并网模式下交流微电网短路故障的早期检测与区域定位。

基于IC曲线的锂电池早期ISC检测研究

锂离子电池内短路(ISC)是引发热失控事故的主要原因,ISC故障的早期识别对于降低火灾或爆炸相关的风险至关重要,传统的基于滤波容量增量曲线的检测方法容易受到干扰。针对如何提取容量增量曲线上的特征参数进行早期内短路检测问题,提出了一种基于二阶RC等效电路的电压重构模型。首先,使用传统滤波方法对锂电池进行容量增量分析,然后使用电压重构模型进行对比,并对电压重构模型进行抗噪声干扰试验,电压重构的误差仅为0.0008 V,为早期内短路检测工作奠定了基础。最后,在公开的试验数据上进行试验,研究了不同充电速率、不同电池类型对容量增量曲线的影响。在此基础上,得到了用于诊断短路故障的特征峰。试验结果表明,所提出的基于电压重构模型的方法能够有效对抗噪声干扰,为早期微内短路检测提供了参考。

一种基于电压反馈控制的配电网短路故障柔性限流方法

在短路故障发生初期快速检测出故障并对短路电流进行限制,有利于电力系统安全稳定运行。采用电流半周波曲线与时间轴围成的面积作为判据进行短路故障早期检测,结合配电网短路故障特征与级联H桥变流器输出特性,提出了将3个单相级联H桥多电平变流器应用于配电网短路故障柔性限流。所提限流装置采用电容耦合的方式实现并网。选取电压信号作为反馈量,采用适当的控制方法使装置输出合适的电压以达到限制故障电流的目的。仿真结果表明,在短路故障早期检测的基础上,所提方法能实现对故障电流首个峰值的抑制,减小危害,减轻断路器的开断负担,且投入限流时无需进行故障选相。

低压系统短路电流快速分断控制实现的研究

本文分析了实现低压系统短路故障早期检测的主要难题,设计了基于短路故障早期检测模型的短路电流快速分断控制系统并进行了有效验证,解决了短路故障早期检测理论的实际应用问题。同时,为开发智能型保护电器提供了一个有效的试验验证方法。

基于形态小波的低压系统短路故障早期检测

低压配电系统中存在着较强的脉冲噪声及白噪声干扰,影响了短路故障特征的准确提取。为充分利用短路后电流变化率剧增这一重要故障信息以对短路故障进行早期检测,必须设计有效的滤波算法,在保留故障信号特征的前提下最大限度地抑制噪声干扰的影响。该文将数学形态学滤波器作为多尺度小波变换的前置滤波单元,形成一种新型的形态小波算法模型,并应用于低压系统短路故障早期检测中。该模型兼顾了数学形态学滤波器与多尺度小波变换各自的优点,可以较好地提取故障特征、抑制各种噪声,并能够在硬件上实时实现。计算机仿真结果和在以TITMS320F2812DSP为核心的硬件系统实验证实了该模型的有效性。

基于短路早期检测的中压故障电流快速限制技术

为了提高故障电流限制器(FCL)在中压系统中的性能,提出基于短路电流早期检测的故障限流技术。在建立中压配电短路故障仿真模型的基础上,提出利用Mallat多尺度分辨小波变换实现短路电流早期检测。以中压动态模拟系统为对象,验证了中压短路电流早期检测的有效性。以串联谐振型FCL为例,分析对比了基于常规短路判据与早期检测的故障限流效果;以断路器分断苛刻度为指标,分析早期短路检测对故障分断能力的影响。仿真分析表明,基于短路电流早期检测的故障限流技术性能良好。

环网配电系统短路故障早期辨识研究

短路故障早期发现,将有利于提高环网柜配电系统运行可靠性,为此,提出环网配电系统短路故障早期辨识方法研究。基于小波包细节分解算法,研究环网柜系统全相角范围的短路故障早期辨识方法;以三相短路故障为例,建立环网配电系统短路故障仿真模型,分析短路故障及其相关线路的早期故障信号特性,提出基于短路故障早期检测的环网柜故障线路判定方法。仿真实验验证了环网柜配电系统短路故障早期检测及其故障线路判别方法的有效性,为环网配电系统保护研究提供了有益的探索。

高压输电线路短路故障早期检测研究

为提高电力系统供电可靠性和电能质量,高压快速转换开关应运而生,而现有故障检测技术大多需要数个毫秒的时间,对高压快速转换开关而言略为缓慢。提出将小波变换应用于高压输电线路短路故障早期检测上,采用小波变换第四尺度细节分量作为故障特征量。基于Matlab/Simulink仿真平台,通过设置合理的短路判断阈值,可将短路故障与空载合闸、功率补偿及负荷投切等系统操作引起的过电压和涌流区分开来,验证了此方法的可行性。仿真结果表明,小波变换方法最短可在0.2 ms时间内辨识出短路故障。小波变换短路故障早期检测技术与高压快速转换开关的有机结合将为电力系统可靠稳定运行提供有利的保障。

形态小波在低压系统短路故障早期检测中的DSP实现

本文将具有多结构元素的广义形态开滤波器作为三次B样条二进小波变换的前置滤波单元,形成一种新型的形态小波滤波器,并应用于低压系统短路故障早期检测中。该滤波器可以较好地抑制各种噪声、保护故障特征,并从整体上降低了算法的复杂程度,使之在硬件上实时实现成为可能。本文研制了以美国TI公司新近推出的TMS320F2812DSP为核心的短路故障早期检测系统,在此系统上实时实现了上述形态小波滤波算法。计算机仿真及实验结果均证实了该算法能够有效滤除低压系统中常见的白噪声及脉冲噪声,同时也证实了该算法在低压系统短路故障早期检测应用中的有效性。

低压系统多层级短路故障早期检测辨识研究

从实现低压系统多层级短路故障全范围选择性协调保护技术出发,分析短路故障早期检测的必要性及其应用要求,提出全相角短路电流小波包细节分解的早期故障检测方法,建立低压系统多层级三相短路故障实型仿真模型,解决现有方法存在个别故障初相角区间无法有效识别的问题。其次,针对负载启动与短路故障状态电流信号奇异性,在故障后0.1ms仿真实现全相角短路故障早期快速检测及有效的状态辨识;最后,通过分析短路故障相关支路的早期检测特性,提出实现短路故障支路准确判定的早期检测辨识机理。本文研究为低压系统多层级全范围的新型短路故障选择性协调保护奠定了理论基础。

基于TMS320F2812的短路故障早期检测技术

基于电流形态小波判据,建立短路故障早期检测模型,设计了基于TMS320F2812的短路故障早期检测硬件电路。运用形态学滤波和3次B样条算法,实现了短路故障快速、准确地判断,为快速切断故障电路奠定基础。

相控开关的早期故障检测及过零预测方法研究

本文分析了相控开断技术的意义和难点,简要介绍了短路电流过零点预测现状。将短路故障早期检测技术引入高压断路器短路故障分断,采用小波变换第四尺度小波分量作为短路故障特征量,通过建立动模实验室模型仿真验证其对中压线路短路故障早期检测可行性,仿真表明在400μs后即可判断短路故障。在此基础上,针对相控开断技术中短路电流过零点预测的需求,本文提出故障早期检测的短路电流等比直流分量递推的故障电流预测算法,在故障早期检测出故障后,使用约半个周波的采样时间后实现电流过零点预测,通过Matlab对0°~180°故障初相角及含有谐波和噪声的故障信号进行仿真,结果表明过零点误差在小于0.5ms,满足相控开断技术的需求。最后,采用Compact-RIO测控系统经动模实验室实验验证了早期检测及其过零预测的快速性和有效性对绝缘油老化引起的一起高压电缆终端故障进行了深入的分析,结合可能造成终端内绝缘油老化的原因,提出了相应。

短路故障快速检测与限制技术综述

常规短路判据主要通过电流幅值判断电力系统中的短路故障,其存在检测速度较慢、短路电流大等缺点。在综述近年短路保护快速检测与识别方法的理论或应用研究基础上,为了限制过大的短路电流,介绍了故障限流的传统方法以及故障电流限制器技术的发展,提出短路故障早期限制技术,且通过中压配电系统建模仿真验证该技术的有效性。短路故障的早期及快速检测技术与故障电流限制器有机结合,具有良好的应用前景。

智能配电系统多层级选择性保护技术

智能电网是整个电力行业未来的发展方向,作为其中的重要组成部分,保障智能配电系统供电的可靠性与持续性尤其受人关注。本文从建设坚强智能配电网的需求出发,总结了传统过电流保护技术的不足和包括应用在线监测以及对控制与保护等方面的技术要求,提出低压配电系统多层级选择性保护技术,并分析了多层级选择性保护系统的关键技术实现,展望该技术的应用趋势,为实现多层级全范围选择性保护提供一个新思路。

基于ANN及DSP的短路故障早期检测的实时实现

研究了基于人工神经网络(ANN-Artificial Neural Network)及数字信号处理器(DSP-Digital Signal Processor)的电力配电系统短路故障早期检测实时实现的技术.包括基于TI TMS320F2812 DSP及多层前馈神经网络(BP-Back Propagation)的短路故障早期检测实时实现的硬件系统以及软件设计等.实验结果证实了神经网络算法应用于电力配电系统短路故障早期检测并在DSP硬件上实时实现的可行性及实时性.

低压系统短路故障建模及电流预测技术

短路电流峰值对低压系统选择性保护及其断路器可靠分断十分重要,迄今尚缺乏深入研究。利用短路故障早期检测技术,在仿真分析短路故障早期参数的基础上,采用灰度关联度,得出对短路电流峰值的主要影响因素,并采用极端学习机(ELM)实现短路电流峰值的预测。仿真结果表明,灰色关联度可有效辨识短路电流主要因素,降低了短路电流预测特征变量维数。基于短路故障早期检测及极端学习机的短路电流预测方法,具有鲁棒性强且精度高的特点,为低压选择性保护技术的实现奠定基础。

故障电流早期检测及其过零点预测的相控开断技术

为实现相控分断短路电流技术,提出了基于故障早期检测的等比直流分量递推故障电流预测算法,从而快速准确地识别短路故障并预测电流过零时刻。基于Compact-RIO短路故障测控系统,在FPGA上将故障早期检测的等比直流分量递推故障电流预测算法予以技术实现,采用函数/任意波形发生器进行仿真模型与动模实验室短路电流数据验证,结果表明:算法故障识别时间在1 ms以内,过零点预测的误差在0.5 ms以内,在一定程度上提高了相控开断技术的快速性和准确性,为相控分断故障电流争取了较为可观的时间。

基于二维云模型的短路电流峰值预测

短路电流峰值预测对低压系统选择性保护的实现至关重要,目前仍缺乏深入研究。利用短路故障早期检测技术,建立了低压系统单相短路故障仿真模型。获取全相角范围短路故障电流波形,并分析不同相角下短路电流峰值的特点。通过短路故障电流历史数据,构建基于条件云发生器的预测规则,从而建立基于二维云的短路电流峰值预测模型。实验结果表明,基于二维云模型的短路电流预测方法能够准确预测出短路故障电流峰值,为低压选择性保护技术的实现奠定基础。

低压系统短路故障早期辨识及其技术实现

针对现有低压系统短路保护大多存在速度慢和可靠性低等缺点,本文提出将广义形态滤波与小波包细节分解相结合来实现短路故障早期检测的方法,且建立低压系统多层级短路试验系统,并以NI Compact-RIO为测控模块,对本文所述方法加以技术实现,验证了广义形态与小波包细节分解法在低压系统短路故障早期检测应用的有效性和快速性,且全故障初相角下的实际检测时间不超过0.2ms,为低压系统选择性协调保护奠定了理论基础与技术条件。