基于故障相电压与零序电流相位比较的中性点不接地系统高阻接地故障保护方法

为降低电力线路故障引发森林火灾的风险,中压配电网接地保护须可靠检测过渡电阻为12kΩ的接地故障。穿越林区的10 kV中压配电系统主要采用中性点不接地方式,现有保护方法依赖零序电压检测故障方向,耐过渡电阻能力不超过6 kΩ,无法满足防治森林火灾的要求。为此,提出了一种基于相电压与零序电流相位比较的中性点不接地系统高阻接地故障保护方法,作为高阻接地故障的后备保护。通过中性点不接地系统高阻接地故障等值电路分析,发现在现有保护的动作死区内,故障相电压与故障线路零序电流近似同相,与健全线路零序电流近似反相的规律,使用故障相电压作为极化量,构造了通过故障相电压与零序电流的相位关系来判断故障方向的高阻接地故障保护方法。相较于现有保护方法,所提方法的耐过渡电阻能力从6 kΩ提升至12 kΩ。所提方法能可靠检测导线触树故障,将保护能力边界提升至防范森林火灾的安全范围内。数字仿真与现场人工试验均验证了所提方法的有效性。

NUMERICAL STUDY OF NON-AQUEOUS PHASE LIQUID TRANSPORT IN A SINGLE FILLED FRACTURE BY LATTICE BOLTZMANN METHOD

In this article,the Non-Aqueous Phase Liquid（NAPL）transport in the single filled fracture was studied with the Shan-Chen multi-component multiphase Lattice Boltzmann Method（LBM）with special consideration of wettability effects.With the help of the model,the contact angle of the non-wetting phase and wetting phase interface at a solid wall could be adjusted.By considering a set of appropriate boundary conditions,the fractured conductivity was investigated in condition that the NAPL blocks the channels in the single filled fracture.In order to study the wettability effects on the NAPL transport,a constant driving force was introduced in the Shan-Chen multi-component multiphase LBM.Flow regimes with different wettabilities were discussed.Simulated results show that the LBM is a very instrumental method for simulating and studying the immiscible multiphase flow problems in single filled fracture.

配电线路单相触树炭化蔓延特性分析

针对配电线路单相触树引燃贯穿问题,搭建真型试验平台进行触树炭化蔓延特性分析。首先,分析单相搭接树干引燃植被演变过程及其泄漏电流、电压、阻抗和温度特性,并界定了初始搭接、水分蒸发、明火蔓延、燃烧贯穿4个发展阶段。然后,试验发现火焰在炭化痕迹上形成,进而分析了炭化蔓延贯穿速率对阻抗、电流变化的影响规律。最后,考虑自然生长植被粗细,研究得到山茶树直径由52.77 mm减小到30.17 mm时,蔓延速率升高了119%;进一步从木材的电学性质(击穿场强)及热传导角度(热容量)揭示尺寸与蔓延速率呈负相关的机理。

配电变压器无触点有载自动调压的一种新方案

配电变压器无触点有载调压技术对稳定电压具有重大意义。有载调压控制系统的耐压问题是限制无触点有载自动调压配电变压器工程应用的关键因素,上电时无触点配电变压器的自启动是另一难点。为解决这2方面的问题,文中设计出一种配电变压器无触点有载自动调压的新方案,其控制系统的电源和测量电压均取自高压(10 k V)分接头,解决分接开关与控制系统的耐压问题;分接开关和控制系统采用悬浮地技术解决对地耐压问题;采用无源自取能触发方式,并利用一组有载调压分接开关在配电变压器上电时实现自启动。模拟实验、理论分析以及近一年的运行试验考核表明,该方案可较好地解决耐压问题,且启动可靠,稳压效果平稳,具有实际应用价值。

基于故障树理论的单相智能电能表黑屏故障分析方法研究

借助故障树相关理论,结合电能表现场故障分析数据,展开了基于单相智能电能表的黑屏故障分析方法研究。首先,进行故障统计与电能表结构分析,将引起电能表黑屏故障的原因进行分类和初步分析;其次,逐单元定位失效原因,建立故障树模型;最后结合故障树模型,进行定性分析和定量分析,确定故障树最小割集,计算系统黑屏故障率和最小割集的概率重要度,确定故障定位与分析顺序,为快速、精确定位和分析电能表黑屏故障提供建议。

基于DTCW-ERE的小电流接地系统故障选线

小电流接地系统发生单相接地故障时,各馈线的小波能量分布各不相同。本文提出了一种基于故障线路小波综合能量相对熵的选线新方法。双树复小波变换(DTCWT)具有很好的近似平移不变性和抗混叠性;能量相对熵(ERE)具有对信号间细微差别进行识别的超强能力。结合双树复小波变换与能量相对熵的优点,根据故障线路综合小波能量相对熵最大的原则进行选线,能够使故障选线更直观、快速有效。仿真结果表明,该方法可以准确有效的进行配电网故障选线。

配电架空线路非接触式故障电流测量方法

提出一种适用于配电架空线路接地和短路故障的非接触式故障电流检测新方法。系统分析了小电流接地故障产生磁场的特征,推导出不同方向磁场与故障电流的函数关系,并从检测位置、信号强度等方面比较了水平和垂直磁场的不同特征,提出水平磁场更适宜检测接地故障。分析了短路故障产生磁场的特征,并推出垂直磁场与短路电流的函数关系,提出通过感应线路下方垂直磁场可以获取短路故障电流。从准确性、实用性、经济性以及安全性等方面阐述了非接触式故障检测方法的特点,最后通过实例仿真和试验验证了所提出分析方法的正确性。

基于双树复小波的相电流行波故障选线新方法

在对配电网单相接地故障电流行波分析的基础上,得出了各相电流初始行波之间的恒定关系式,提出一种基于具有时移不变性的双树复小波的选线算法,该算法避免了实小波的各种缺点,防止选线失效,同时也解决了仅含两相电流互感器的选线问题。另外,考虑了母线分布电容对选线算法的影响,得出分布电容不但不会削弱选线效果反而更有利于选线的结论。通过仿真实例验证了所提出的算法有效、可行、灵敏度高,能够适用于任何出线线路类型相同的配电网。

基于广义最小生成树的多微网源荷储恢复顺序优化策略

随着区域内微网接入数量的增加,逐渐形成不同相序结构的多微网系统,制定合理可靠的源荷储恢复策略对其快速恢复具有重要意义。针对新兴的单相与三相拓扑结构的混联多微网,提出一种考虑其三相不平衡度约束及稳定运行裕度需求的单相/三相多微网源荷储恢复顺序优化策略。提出多微网运行裕度和稳定裕度的概念,将源荷储恢复事件抽象为连通无向图的顶点,采用基于Prim思想的改进广义最小生成树方法进行源荷储恢复顺序优化,并提出考虑簇间权值最小的顶点簇形成方法。经仿真验证,所提策略有效可靠。

树型分支配电网的行波故障定位方法研究

针对配电系统中树型网络故障分支的选择测距困难、准确度偏低的问题,提出一种基于小波变换的三端行波故障测距方法。该方法可以判断零序电压初始行波到达测量点的有效时间,利用时间差与线路长度、分支点位置的关系,对树型网络单相接地故障进行选线定位。该方法在分支点附近不存在死区,且不受波速度,故障角度,接地电阻等因素的影响,即使在测距装置故障、启动失灵或记录错误时间后仍能可靠定位。利用Matlab建立简单树型网络模型进行仿真,仿真结果表明,该方法可以快速准确地选出故障分支,精确定位,有助于进一步提高树型网络行波故障定位的可靠性。

基于电容器投切的复小波选线方法

在对配电网单相接地故障电流行波仔细分析的基础上,得出了各出线电流初始行波之间的恒定关系式,通过采用具有时移不变性的双树复小波来构造选线算法从而避免了实小波的各种缺点,防止选线失效,同时也解决了仅含两相电流互感器的选线问题。另外考虑了母线分布电容对选线算法的影响,得出分布电容不但不会削弱选线效果反而更有利于选线的结论。最后通过仿真实例验证了所提出的算法有效、可行,灵敏度高,能够适用于任何出线线路类型相同的配电网。

10kV架空导线单相触树接地故障模型及其检测方法

针对现有的高阻故障模型难以描述导线触树故障的过渡电阻缓变特征的问题,在分析导线触树故障物理机理的基础上,建立了基于实际物理过程的等效模型。试验结果表明,该模型能够良好模拟不同尺寸接地树木下过渡电阻的短时非线性特性及长时缓变特性。以模型为基础,提出基于故障分量幅值的长时变化趋势进行故障判断的方法。仿真结果表明,该方法的耐过渡电阻能力可达17kΩ以上,在实际线路试验中,导线触树故障检出时过渡电阻约51kΩ。

基于双树复小波与分形维数的配电网选线研究

为提高小电流选线装置的准确率,提出了一种双树复小波与分形维数相结合的暂态选线方法。通过对提取到的故障后1/2周期的零序电流进行双树复小波分解,提取特征频带零序电流,最后通过G-P算法求取关联维数,以关联维数作为小电流接地选线判据。通过典型故障实例,分析现场选线装置选线不准确的影响因素,最后通过仿真和实测数据验证,结果证明在不同故障类型的情况下,该方法均能准确的选出故障线路,提高了现场小电流选线装置准确率。

架空导线单相触树接地故障的放电引燃机制研究

近年来世界范围内因电气故障引发森林火灾的案例时有发生,严重威胁到民众的生命财产安全。该文针对架空导线单相触树引燃植被的事故,分析了高压电场作用下植被的引燃机制,并建立树线接触模拟试验平台,得到植被引燃过程中典型的物理特征和电气特征。结果表明:1)放电引燃过程可分为4个典型的阶段并和泄漏电流的变化相对应;2)电流持续导通时间和初始电流是决定引燃能否发生和发展的关键;3)接触部位和炭化通道上的电弧能促进火焰的发展,并导致植被绝缘能力进一步下降;4)引燃过程中存在“炭化效应”和“烹饪效应”的博弈,这种竞争导致电气信号在时域发生变化;5)炭化通道呈典型的电树枝状,树枝中的导电通道集中于表皮和主干的交界面处。从试验结果可知,高压电场下的植被引燃有阶段性发展的特点,分析放电引燃的机制,准确提取并识别植被燃烧各阶段特征,将有助于改善故障检测技术。

10 kV架空导线单相触树接地故障检测方法

针对单相触树接地故障(TSF)检出困难的问题,进行了TSF建模和检测方法研究。通过分析导线触树过程中的树木温度变化,构建了基于树木电阻率、高度、半径、电阻率-温度特性等实际物理参数的TSF过渡电阻工频时变模型。利用所建模型,分析得到不同10 kV系统发生TSF时的零序电压、电流随时间的变化规律。基于TSF零序电流缓慢单调上升的特征,提出了监测零序电流超过阈值的持续时间的TSF检测方法,并利用多周期测量数据提高测量可靠性。以数字仿真和10 kV TSF试验对模型和方法进行了验证。验证结果表明,所建模型能够准确地模拟不同尺寸树木TSF的过渡电阻随时间的缓变曲线,所提方法的TSF检测灵敏度可达几十千欧,能够大大提升TSF的检出率。

多鸽巢自适应排序的快速相位展开方法

为提升单目结构光测量系统的测量精度和效率,对结构光三维重建中最重要步骤相位展开算法进行了改进,提出一种多鸽巢自适应排序的相位展开算法,其有效地抑制了相位展开过程中的误差传递,并能显著提升计算效率。首先,根据像素的二阶差分定义像素的不可信函数,并将相邻像素组合成为像素组;然后,自适应构建具有不同不可信值范围的鸽巢使其满足误差传递要求,并依次将像素组放入对应参数的鸽巢中;最后,根据鸽巢的不可信值从小到大依次进行相位展开。在单目结构光系统中开展验证实验,实验结果显示:提出的相位展开算法相较原算法提速38.37%,且在点云求解精度上有较大提升,有效优化了测量系统相关性能。

植被含水率对导线触树单相接地故障特性的影响分析

输配电线路走廊的导线触树单相接地故障可能引燃植被、诱发火灾,威胁线路的正常运行。植被含水率是影响导线触树单相接地故障的重要因素,但含水率对故障发展过程、故障特性的影响尚不明确。以典型植被桉树为对象,开展了导线触树单相接地故障试验研究。基于试验现象及泄漏电流波形,从炭化通道发展及含水率变化的角度分析了植被高阻接地故障发展过程,研究了含水率对故障过程中泄漏电流、炭化通道、等效电阻等特性的影响规律。随后,揭示了泄漏电流第一峰值与含水率关系,建立了基于植被长度、直径、含水率的泄漏电流第一峰值预测模型,通过试验验证了预测模型的准确性。该研究成果对于导线触树单相接地故障的检测、诊断及预测具有重要意义。

配电线路单相触树接地故障特征分析

针对树线矛盾引发山火问题,本文搭建配电线路单相触树接地故障真型试验平台并以竹线搭接为对象进行研究。试验分析了树线放电引燃过程及其泄露电流变化特征,在此基础上界定初始搭接、放电击穿、水汽蒸发和明火蔓延4个发展阶段,并对引燃过程中的等效阻抗变化特征进行分析。试验分析表明,在一定范围内电压和含水率的增加使引燃时间减少;同时,本文从电场强度和植被电导率角度揭示了影响机理。研究成果对配电线路引发山火的防治具有一定指导意义。

综合多域特征及融合算法的配电网单相接地故障类型识别

区分配电网中发生的单相接地故障类型,能够有针对性地制定故障检修策略,提升故障处置效率。配电自动化设备作为配电网故障快速辨识与处理的重要载体,对故障分类的原理及效果差异性较大,准确率无法满足电力系统工作需求,为此提出一种基于分类回归树与多核残差网络(classfication and regression tree and multi-core ResNet, CART-MRN)的树状结构故障类型识别方法。首先,建立树状故障分类结构,利用Fourier变换、经验模态分解(empirical mode decompsition, EMD)分解等方法提取故障点电压电流的多域故障特征;其次,结合特征分析与信息增益建立适应不同小电流接地系统的融合算法模型,并引入粒子群算法优化网络超参数;最后,通过现场录波数据验证与对比实验,证明该方法能快速、有效地完成单相接地故障分类识别,且更具有适应性。

单相触树接地故障引燃特性及模型分析

针对单相触树引燃植被进而引发森林火灾问题,为明确植被的引燃特性与温升机理,搭建试验平台对导线接触松木进行研究,分析导线触树引燃植被过程中的引燃现象与温度变化。分析发现植被引燃分为初始接触、水分蒸发、炭化通道、蔓延贯穿4个阶段;同时,泄漏电流受温度影响也呈现出明显的4个发展阶段特点;植被温度升高的热量来源于电流热效应与物体传热。根据热量作用途径与温升机理,提出计算燃点-时间的温升模型,对植被蔓延至不同位置的明火时间进行预测分析。验证结果表明,计算模型具有较高的准确性,对指导线路引发森林火灾防治工作具有重要意义。