Transient Fault Locating Method Based on Line Voltage and Zero-mode Current in Non-solidly Earthed Network

为解决配电网小电流接地故障时故障点定位困难的问题，提出一种基于线电压和零模电流暂态分量的故障定位新方法。该方法借助馈线自动化（feeder automation，FA）系统实现，不需要额外增加设备。馈线终端检测线电压和零模电流信号，利用暂态线电压的希尔伯特变换与暂态零模电流的乘积计算故障方向参数，FA主站根据故障点前后方向参数极性相反的特征确定故障点所在的线路区段。介绍基于线电压的小电流接地故障检测和接地故障相确定的算法。数字仿真与试验结果表明该方法是正确可行的。

基于暂态信息的小电流接地故障区段定位

提出一种适用于配电系统架空线路的小电流接地故障区段定位新方法。该方法利用故障暂态电压、电流特征频段内分量计算无功功率,根据故障点前后暂态无功功率方向的不同确定故障区段。在故障信息不易获取的检测节点处,提出利用电磁场感应获取故障暂态信息的方法,通过测量架空线路下方垂直地面方向电场获取小电流接地故障暂态电压信息,测量水平方向磁场获取故障暂态电流信息,详细阐述了最佳检测点的计算思路,并以一典型10kV架空线路为例验证了该方法的可行性。最后阐述了利用该方法实现故障区段定位需要解决的若干关键问题。

基于无线通信的配电网单相接地故障定位系统及其动模实验

为解决配电网小电流接地系统的单相接地故障定位难题,研发了一套基于无线通信的配电网单相接地故障定位系统,该系统主要包括线路测量单元和监控主站2部分。线路测量单元安装在配电网各主要节点上,监控主站配置在变电站中。该系统通过ZigBee模块实现单元子节点之间的通信,通过GPRS模块实现测量单元与主站的通信,全网通过GPS实现同步采样。该系统适用于多种故障定位方法,能够实现电气量同步采集、无线通信、数据存储、状态监测和故障定位等功能。与定位系统相对应,还提出一种"先定段,后定位"的故障定位思想。理论分析、PSCAD仿真和动模实验验证了该系统和所提故障定位思想的正确性和有效性。

利用暂态特征的新型小电流接地故障监测系统

介绍一种小电流接地故障监测系统的构成、工作原理及现场应用情况。基于故障产生的暂态零序电压电流在特定频段(SFB)内分量呈容性的关系,利用暂态零序电流幅值比较、极性比较及暂态无功功率方向原理实现故障线路综合选择,并利用瞬时接地故障信息对线路绝缘状态进行监测。该系统结构合理、可适用于配电网自动化系统和变电站自动化系统,检测方法不受消弧线圈、不稳定电弧影响,同时可检测消弧线圈支路接地、网络中存在闭环运行线路等特殊故障。

基于方向行波的小电流接地系统故障选线

从行波传输的角度出发,对小电流接地系统发生故障时的暂态过程进行分析,并通过分析得出以下结论:故障线路的反向电压行波和正向电压行波同时到达,而非故障线路的反向电压行波滞后正向电压行波一定时间后到达;并且故障线路和非故障线路正向电压行波的初始极性相反。利用这两个特征,提出基于正、反向行波能量之比和正向电压行波初始极性的故障选线新判据。通过暂态仿真软件ATP进行仿真,结果证实了上述原理的有效性,且不受故障初相角和过渡电阻的影响。

基于零序电流暂态极大值的小电流接地选线新判据

根据小波变换后的近似系数以及其提供的时域信息,提出了一种基于零序电流暂态极大值的小电流接地故障选线新判据,该判据不受故障初相角、过渡电阻及中性生点接地方式的影响。 ATP算例仿真验证了该算法的有效性。

Duffing振子信号检测方法用于配电网单相故障接地保护

Duffing振子信号检测技术利用混沌系统的分岔特性来检测外界信号,将待测信号作为Duffing方程周期策动力的摄动,利用初值敏感性可以获得很高的测量灵敏度和良好的抗噪性能。基于Duffing振子信号检测技术提出一种新型的单相接地故障选线方法。故障后故障线路和非故障线路零序电流将使Duffing振子系统分别处于大周期或混沌状态,据此可以选出故障线路,从而将选线问题转化为待测故障信号从无到有的敏感检测问题,简化了选线过程,抗噪性能好,提高了接地保护的灵敏度。文中给出了该方法的具体实现步骤。采用虚拟仪器技术,开发了基于混沌选线方法的小电流接地系统单相接地故障选线仪。实验室物理模拟实验和现场录波数据分析结果证明了该方法的可行性和有效性。

小电流接地故障暂态过程的LC谐振机理

对于小电流接地故障,传统基于健全相充电与故障相放电的暂态机理,尚未得到严格理论或实践验证,且仅能反映部分暂态过程。提出一种基于电感—电容(LC)谐振的小电流接地故障暂态机理,即在建立基于线路分布参数小电流接地故障全网模型的基础上,分析各模网络及同模网络内不同检测点阻抗的依频变化(交替呈现容性与感性)特性,给出其间发生LC串联/并联谐振的条件与能量交换规律。研究发现,小电流接地故障暂态过程由同模网络内单条出线、不同线路间的若干组LC并联/串联谐振以及线模和零模网络间LC串联谐振组成,其中频率最小且能量最大的模网络间串联谐振为主谐振,其产生的暂态电压电流含有明确的故障位置信息且易于利用。

小电流接地故障谐波分析及其对谐波选线的影响

针对小电流接地系统单相接地故障的谐波选线原理,分析了电源侧、负荷侧和故障点自身的谐波源及其产生的故障谐波电流特征,在分别分析其独立作用对谐波选线影响的基础上,综合分析了多谐波源共同作用时对谐波选线的影响。研究表明:电源侧和负荷侧谐波源起主导作用,其主要通过故障点故障前谐波电压体现;故障点谐波源产生的谐波电流小、作用可忽略;各谐波源的大小、相位和故障点相对谐波源的位置是影响谐波选线的主要因素。仿真验证了上述观点。

配网自动化系统小电流接地故障暂态定位技术

分析了小电流接地故障的暂态过程、暂态电流分布特征,以及配网自动化(DA)系统实现接地故障定位面临的问题。介绍了暂态功率方向定位方法和暂态电流相似性定位方法的原理和特点,提出了综合利用两者特点确定故障区段的方法:利用前者大致估计故障所在区段,利用后者确定具体的位置。最后阐述了故障选线装置接入DA系统的必要性,给出了DA系统接地故障定位流程。静态模拟试验和现场运行结果均表明,基于所提方法的DA系统故障定位功能成功率高,且可有效辨识故障和扰动。

非线性负荷对小电流接地故障谐波选线的影响分析

针对小电流接地系统单相接地故障的谐波选线原理,分析得出:故障点故障前谐波电压大小是决定选线可靠性的主要因素。通过分析非线性负荷作为谐波源的特征,及正常运行时产生的谐波电压电流在线路中的分布规律,发现非线性负荷谐波源占主导作用的系统中发生稳定性接地故障时,谐波选线可靠性与故障点位置密切相关,总体而言故障点距离非线性负荷较近时选线可靠性较高,而远离非线性负荷时选线可靠性较低。同时,三相负荷非线性程度不对称时,产生谐波电流大的相选线可靠性高。仿真结果验证了上述观点。

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。

架空线单相断线接地复故障分析

中低压6～66 kV配电系统中,架空线路单相断线接地复故障时有发生,危及人身安全,影响电力负荷正常运行。在考虑接地点在负荷侧及考虑负荷性质的前提下,对小电流接地系统单相断线接地复故障时保护安装处、断线点、接地点和负荷侧的电流、电压进行分析,并导出各点电压、电流的计算公式,绘出相应的电压、电流相量图。分析表明,保护安装处、接地点及负荷侧的电压与负荷性质和过渡电阻有关;断线相断线点的电压与负荷性质有关。用PSCAD仿真验证上述结论的正确性。研究结果为小电流单相接地故障、单相断线故障和断线接地复故障的判断提供了理论依据。

利用空间电磁场感应检测小电流接地故障

针对架空线路小电流接地故障信号不易获取的问题,提出一种利用电磁场感应实现非接触式故障检测的新方法。对三相架空线路周围故障前后的电场和磁场特征进行了深入研究,发现线路下方水平磁场与零模电流基本成比例关系,垂直电场与零模电压基本成比例关系。利用电磁场传感器感应水平磁场和垂直电场可以获取零模电流和零模电压信号,利用获取的故障信号,提取故障特征,可以实现小电流接地故障选线与定位。提出了现场应用方案和需要解决的若干关键问题,最后通过仿真验证了该方法的正确性。

基于双CPU系统的综合选线装置设计

基于单种判据的小电流单相接地故障选线成功率普遍较低,提出一种基于模糊理论的综合选线装置,通过对选取的各暂、稳态判据进行隶属度函数设计,形成各判据选线结果的模糊集,通过加权处理得到完备的选线结果。在硬件方面,利用uPSD3334D的系统功能和接口能力及TMS320VC33的数据处理能力,组成双CPU系统。装置具有组网功能及友好的人机交互界面,较好地满足了配网自动化的要求。该装置已通过实验室实验并取得了较好的选线效果。

小电流接地故障暂态选线与定位技术

我国中压配电网中性点多采用不接地或经消弧线圈接地方式,单相接地(小电流接地)时故障选线和定位困难,长期以来现场实用效果均不理想。接地故障瞬间存在明显的暂态过程,暂态信号包含了丰富的故障位置信息。介绍了利用暂态信号的小电流接地故障选线技术,以及基于配电网自动化(DA)系统的暂态故障分段定位技术。暂态检测技术可靠性高、适应性好、无安全隐患,已在现场获得成功应用。

架空线路小电流接地故障零模电压信号获取新方法

提出一种通过电场感应获取架空线路小电流接地故障零模电压信号的新方法。阐述了线路下方由三相电压共同产生电场的特征,提出故障前后垂直地面方向电场的变化量与零模电压基本成比例关系,通过感应该电场变化量可以获取暂态及稳态零模电压信号。提出利用电荷放大器和平行金属极板组成的电场传感器感应空间电场获取零模电压信号的方法。最后通过仿真和试验验证了该方法的正确性。

基于附加低频信号的单相接地故障选线法

研究了小电流接地系统的特点,在此基础上分析了各种保护,讨论了存在的问题,提出利用附加低频信号技术进行小电流接地系统保护和故障选线的新理论。该理论的主要特点是采用低频信号,通常选用12.5Hz、14.5Hz等系列,其大小约为50Hz的1/N(N>1)。在此基础上进行了保护分析,建立了电路模型,分析了该理论的各相关参数的计算方法。同时阐述了该理论的优点:利用该理论不会改变系统的运行状态,同时也几乎不受实际负荷变化的影响。根据该方法的原理和特点,最后提出利用幅值法和相位比较法可以进行可靠选线。

煤矿6kV供电系统漏电保护研究

煤矿使用的6 kV供电系统中,采用的接地方式主要是中性点大多不接地,少数连接电阻后接地,这种方式发生故障的概率较高,会对整个供电系统造成安全隐患。在漏电保护方法中,信号注入法由于其适应性强、性能稳定的特点在矿井供电系统中获得了较为广泛的应用。结合信号注入法优势的基础上,研究了一套新的煤矿6 kV供电系统漏电保护装置,可以实现自动检测接地故障的发生并且自动跳闸,具有较高的使用价值。

相轨迹用于小电流接地系统单相接地故障检测与选线

在分析现有各种小电流接地系统单相接地故障选线方法的基础上,对小电流接地系统单相接地故障的系统零序电压和线路零序电流的相轨迹特性进行了深入分析,提出了使用相轨迹方法来选线的原理。该方法计算简单方便,结果直观易懂,选线结果不受CT极性影响。该原理适用于中性点不接地系统和非有效接地系统,并在该系统发生间歇性接地故障时仍可保证正确选线,比其它方法容易实现。通过MATLAB环境不同条件下各种接地故障的仿真研究,验证了上述方法的正确性。