Application of Atomic Sparse Decomposition to Feature Extraction of the Fault Signal in Small Current Grounding System

Applying the atomic sparse decomposition in the distribution network with harmonics and small current grounding to decompose the transient zero sequence current that appears after the single phase to ground fault occurred. Based on dictionary of Gabor atoms and matching pursuit algorithm, the method extracts the atomic components iteratively from the feature signals and translated them to damped sinusoidal components. Then we can obtain the parametrical and analytical representation of atomic components. The termination condition of decomposing iteration is determined by the threshold of the initial residual energy with the purpose of extract the features more effectively. Accordingly, the proposed method can extract the starting and ending moment of disturbances precisely as well as their magnitudes, frequencies and other features. The numerical examples demonstrate its effectiveness.

并阻尼谐振接地系统对地参数测量与高阻故障选线新方法

针对谐振接地系统对地参数测量不准确以及高阻接地故障选线困难的问题,提出了并阻尼谐振接地系统对地参数测量与高阻故障选线新方法。基于消弧线圈并联阻尼电阻的投切特性,利用投切阻尼电阻前后零序电压幅值与相位的变化关系,测量系统对地电导与电容参数。在系统正常运行时,通过调整并联阻尼电阻值大小,测量各馈线零序导纳值。在发生接地故障后退出阻尼电阻,测量故障后各馈线零序导纳值,可消除系统参数不对称、互感器采样不同步的影响,主动构造故障前后各馈线的零序导纳相角差,实现故障线路的准确判别。在PSCAD仿真环境下对所提方法进行验证,结果表明:所提方法能够精确测量对地电导与电容参数,测量相对误差不高于0.6%;在不同馈线、不同过渡电阻下发生接地故障时,能准确判别故障线路,耐过渡电阻能力达10 kΩ。

基于VMD和改进聚类算法的配电网故障选线方法

为提高小电流接地系统单相接地故障的选线准确率,设计了一种基于调幅调频函数的变分模态分解VMD(variational mode decomposition)与K-means++聚类算法相结合的故障选线方案。对故障发生后各条线路零序电流信号进行VMD分解,得到多个自适应频带特征的本征模态函数;构造以低频分量的波形相关系数为横坐标和以高频分量初始极性为纵坐标的二维平面,在该二维平面绘制代表各出线的散点分布图;最后通过K-means++聚类算法对所构造的散点点集进行聚类分析,利用代表故障线路的散点属于离群点的特点,筛选出故障线路。通过Pscad软件进行仿真验证,结果表明,该故障选线方法不受条件改变的影响,能够实现对故障线路的准确识别,具有较好的抗噪能力。

基于双频法和漏电流比较法的综合选线技术

针对双频法在实船运用中暴露出来的问题,论文提出了一种综合了双频法和漏电流比较法的选线策略,分析了各支路在不同频率的低频信号下的漏电流关系并应用于双频法无法解决的小电阻接地选线问题,分析了各支路漏电流大小排序与对地电容大小排序间的关系并应用于双频法无法解决的大电阻接地选线问题,当接地电阻处于双频法的可测范围内时仍然使用双频法测支路绝缘电阻的方法进行选线。通过Matlab/Simulink平台的仿真计算表明,该综合选线技术是可行的。

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。

小电流接地系统间歇性弧光接地过电压影响因素分析

弧光接地过电压作为小电流接地系统中最常见的内部过电压之一,对电力系统的安全稳定运行产生巨大威胁。弧光过电压的产生往往伴随着间歇性,通过分析间歇性弧光过电压的暂态特征以及影响因素能够为防治该现象提供必要的参考。为此,考虑了包括电弧重燃时刻、燃弧时长、熄弧时长、电弧电阻在内的几个不同影响因素,通过搭建中性点不接地系统的仿真平台分析间歇性弧光接地过电压的暂态特征,并对比各影响因素的作用程度。结果表明在中性点不接地系统的间歇性接地能够产生明显的过电压,并且过电压的幅值主要受重燃时刻和电弧电阻影响,而燃弧时长、熄弧时长对过电压幅值影响较小。

基于零序导纳幅值比的同母两回线异相接地复故障选线方法

消弧线圈接地系统发生同母两回线异相接地故障时,常规选线装置存在准确率不高的问题。针对消弧线圈接地系统发生的同母两回线异相接地复故障选线难的问题,文中通过线路首端的零序电流和母线零序电压信息获得线路的零序导纳,分析消弧线圈接地系统发生同母两回线异相接地故障特征,发现故障线路零序导纳的幅值大于非故障线路零序导纳的幅值,在高阻接地时仍呈现出此特征。在此基础上提出了基于零序导纳幅值比的消弧线圈接地系统同母两回线异相接地复故障选线方法,利用故障线路与非故障线路零序导纳幅值的差异建立故障选线判据,将所有故障线路全部选出。PSCAD仿真结果表明,该选线方法准确率高,不受故障位置、消弧线圈补偿度的影响,具有较强的耐受过渡电阻的能力。

基于K均值聚类算法的谐振接地系统故障区段定位方法

现有的谐振接地配电网单相接地故障定位方法存在通信依赖过度、特征分析复杂和阈值设置困难等问题,现场运行的适用性较低。本文基于深度融合智能开关在配电网中的应用,研究三相电流变化量的波形特征,提出基于K均值聚类算法的就地选段方法。该方法提取各区段数据特征量,发挥K均值聚类算法无监督学习的优点,使各检测节点只需处理本地故障信号,从而减轻通信压力。利用仿真和现场数据验证该方法的可行性,结果表明,该方法在多种故障工况下都表现出较高的可靠性,并且能够较好地适应现场环境。

变电站内设备小电流接地的分析及处理

小电流接地是35 kV及以下电压等级配电网常见的故障类型,通常发生于线路设备。变电站内设备发生小电流接地故障的情况非常少见,容易被配网调控员和变电站值班员忽视,但其对电网造成的影响远大于线路设备小电流接地。为此,介绍了小电流接地的现象和处理流程,并通过分析一起变电站内设备小电流接地故障的事故情况和处理过程,提出针对变电站内设备小电流接地故障的处理要点和注意事项。

基于二次谐波分量的10 kV单相接地脉冲选线的研究

受电力系统结构、运行工况等因素的影响,现有选线方法均存在不足之处。为保证选线准确性,提出一种脉冲电流选线方法,该脉冲电流流过故障线路,结合二次谐波分量检测技术进行检测。对中性点非有效接地系统进行建模与仿真,结合高压试验室现场试验,以验证该方法的有效性。

基于直觉模糊决策的配电网综合检测方法研究

配电网作为电力生产过程中的最终环节,直接面向电力用户,可靠性高低直接影响到消费者对整个电网运转管理的评价。配电网运行过程中的带电检验是保证配电网可靠运行的关键方式,实际运行中检测任务常遭遇多原因型设备异常情况,单一判断依据严重程度均无须即刻停电消缺。该种缺陷的严重水平不可依靠单一判据定性,应归纳所有检测方法结果进行判定。基于直觉模糊决策算法模型,提出了一种应用带电检测设备异常情况的综合检测方法。该方法使用红外检测技术对测得的设备异常点最高温度、通过最高温度和最低温度计算的温升和超声波检测技术测得的信号强度三个评价元素进行综合指标分析并对严重程度进行排序,为复检提供依据。

基于机器学习的钢厂单相接地选线系统

本文提出了一种基于机器学习的钢厂单相接地选线系统,旨在实现准确、快速地识别接地故障。该系统通过采集钢厂不同位置的电压和电流信号,利用多种机器学习算法对不同地点的电压和电流进行分类和预测。实验结果表明,基于机器学习的接地选线系统在分类准确率方面均优于传统方法。本文的研究贡献在于将机器学习应用于钢厂单相接地选线系统,并取得了良好的效果。未来研究方向包括系统的优化和推广应用,以进一步提高接地选线的准确性和效率,为钢厂的稳定运行提供有力保障。

变电站改造关键技术及模拟断路器制作方式研究

以某35 kV/10 kV变电站为分析对象,通过采用负荷临时转接、小电流接地装置故障选线方法、电流互感器极性校验、单相接地故障选线算法、主变方向闭锁保护以及距离校验方法,改善传统变电站运行中的不足。研究表明,变电站在负荷转接中可以采用临时开闭所,故障选线分析可以运用故障限流谐波算法或故障电流基波选线算法。

小电阻接地系统高阻接地故障检测技术综述

小电阻接地系统发生高阻接地故障时电流小于传统的零序电流保护动作阈值,并且时常伴随有电弧的发生,难以准确检测与切除高阻接地故障。文章基于零序等效网络分析了小电阻接地系统单相高阻接地故障时母线零序电压理论特性和各出线零序电流特征;针对高阻接地故障常伴随发生的电弧现象,从故障点燃弧的物理过程出发,详尽分析了常用的Cassie电弧模型、Mayr电弧模型、改进的Mayr电弧模型、Mayr-Cassie组合电弧模型和Emanuel电路模型等六种电弧模型的物理近似过程、数值推导过程、试验验证及适用条件;分别从时域的伏安特性分析法和零序电流畸变法、频域的故障电流信号法和故障电压信号法出发,分析了高阻接地故障检测方法中的信号处理过程、故障特征提取方法、检测方法的优点与不足;认为采用零序电流波形在过零点附近畸变引起的波形斜率曲线变化作为故障特征具有明确的数学与物理意义,采用零序电压信号经小波包分解后高频段与低频段能量比作为故障特征,基本不受故障条件、系统结构等因素的影响,具有较好的检测效果。

基于电流修正的智能接地配电系统高阻接地故障选线判据优化方法

智能接地配电系统所用选线判据具有所有线路动作门槛统一的优点,但灵敏性较差,运用其进行选线存在高阻接地故障时保护易拒动问题。电流修正选线法在高阻接地故障时依然能正常选线,但每条线路动作门槛须单独整定,较为繁琐。为解决上述问题,本文结合原判据与电流修正方法,提出一种兼具二者优点的新判据,有效应对高阻接地故障的同时,保留了动作门槛统一的优点,无须其他线路电气特征即可完成选线。新判据在原理上不受过渡电阻影响,耐过渡电阻能力只取决于测量设备精度。经Matlab建模仿真,验证了方法的有效性及新判据的可靠性,仿真结果表明,本文方法能有效应对4 000Ω以下的高阻接地故障。

The Optimization on Operation Characteristicsof Urban Medium Voltage Network

Traditional small current grounding system has many advantages. Pilot operation shows that optimized one has even better operation characteristics. It has proven to be a geenrallly properand relatively perfect neutyal grounding method in urban MV network.

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。

零序电流互感器配大电阻的配电网单相接地故障检测

为了简化配电网单相接地故障检测装置的构成和增强单相接地故障特征,探索了一种基于零序电流互感器配较大负载电阻的配电网单相接地故障检测方法。分析了零序电流互感器配大负载电阻时的特性,并通过仿真和实验手段验证了其正确性。在此基础上,研究了二次侧电阻的参数选取问题,探讨了所研究方法在中性点不接地配电网用户侧分界开关单相接地保护装置和变电站单相接地选线装置中的应用,结合典型例子采用数字仿真的方法验证了其可行性,并与传统方法对比分析,结果表明所论述方法在进行单相接地选线时具有故障特征更明显的特点,在实现用户侧单相接地保护时可使电路更简单。

基于格拉姆角场-改进残差网络的小电流接地系统故障选线

针对小电流系统发生单相接地故障时特征信息不明显、现有选线方法易受故障情况和环境噪声影响的问题,本文提出一种基于格拉姆角场(GAF)和改进残差网络(PrResNet)的小电流接地故障选线新方法。首先,搭建仿真模型采集零序电流等数据,利用GAF变换将一维零序电流时序信息转换成二维图像信息;然后,对残差网络(ResNet)进行改进,提出PrResNet用于提取图片特征;最后,通过Softmax输出选线结果。通过测试GAF-PrResNet在配电网不同运行工况和故障条件下的选线效果,证明了基于GAF-PrResNet的故障选线模型能够在强噪声干扰场景下实现不同故障位置和过渡电阻条件下的高精度选线,且具有较强的鲁棒性。

含限流电抗器的环形直流微电网暂态对地高频电压保护方法

直流线路保护是直流微电网技术发展的关键,限流电抗器为直流故障保护算法的设计提供了便利。针对含限流电抗器的环形直流微电网,利用限流电抗器的故障暂态高频电压特性,提出一种基于限流电抗器两端对地高频电压的保护方法。该方法利用故障后线路两侧限流电抗器两端对地高频电压的差异性识别区内外故障,对于线路背侧阻抗呈容性将导致保护无法正确动作的情况,通过选择合适的频率能够很好地解决。仿真结果表明,该保护方法可快速、准确地判断故障线路和故障极,灵敏度与可靠性高,阈值易设定且无须相邻线路保护配合,对双端数据同步要求较低。该方法在不同的故障场景和运行方式下均能可靠进行故障识别和故障选极,并且耐受过渡电阻能力较强。