Fault Line Selection Method Considering Grounding Fault Angle for Distribution Network

In the distribution network system with its neutral point grounding via arc suppression coil, when single-phase grounding fault occurred near zero-crossing point of the phase voltage, the inaccuracy of the line selection always existed in existing methods. According to the characteristics that transient current was different between the fault feeder and other faultless feeders, wavelet transformation was performed on data of the transient current within a power frequency cycle after the fault occurred. Based on different fault angles, wavelet energy in corresponding frequency band was chosen to compare. The result was that wavelet energy in fault feeder was the largest of all, and it was larger than sum of those in other faultless feeders, when the bus broke down, the disparity between each wavelet energy was not significant. Fault line could be selected out by the criterion above. The results of MATLAB/simulink simulation experiment indicated that this method had anti-interference capacity and was feasible.

融合稳态和暂态特征量的接地故障选线方法研究

单相接地故障是配电网运行时发生概率最高的故障,但接地时存在电气故障特征弱、外界干扰大的情况,使得配电网存在接地选线困难的问题。对此,提出基于稳态和暂态故障特征量相融合的配电网接地选线方法,分析单相接地时接地故障线路与非故障线路对地电容电流突变量五次谐波分量在幅值和相位上的差异性,利用经验小波变换提取故障零序电流的低频分量综合相关系数和高频分量相对权重系数,并利用模糊神经网络实现融合特征量与故障的非线性映射诊断。建立配电网接地故障仿真模型,通过多重干扰下的选线对比分析,验证了本文方法的有效性和优越性。

基于变电站高频滤波边界特性的配电网线模行波选线方法

受母线并联电容器对于线模行波的高频滤波作用的启发,该文跳出基于零模行波设计选线方法的视角,提出利用变电站边界特性的配电网线模行波选线方法。首先,研究证实了电子式电压互感器、金属氧化物避雷器与母线其余设备杂散电容共同组成的智能变电站线路边界具备强健的高频滤波特性,其对于线模行波的折射衰减作用为后续选线方法的设计奠定了基础;然后,基于健全线路与故障线路上线模行波高频瞬时能量的差异构造了选线新判据,其在高阻故障与小相角接地故障等工况下具备较高的灵敏度;最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证了所提选线方法的有效性、灵敏性与可靠性,该方法以线模行波作为所选模量,为故障选线问题的解决提供了全新的思路。

灵活接地系统小电阻退出暂态特征及对暂态故障选线方法影响

灵活接地系统发生高阻接地故障时,中性点小电阻并联阶段保护往往拒动,仍需考虑小电阻退出时的暂态特征对已有暂态故障选线方法的影响。并联小电阻退出时伴随一定的暂态过渡过程,文中针对此过程建立灵活接地系统单相接地故障暂态等值电路。分析了并联小电阻退出时系统各暂态电气量特征、不同故障情况对暂态电气量幅值的影响、暂态零序电流与暂态零序电压的约束关系,明确并联小电阻退出后暂态量对暂态故障选线方法稳定性的影响。当灵活接地系统高阻接地故障小电阻退出时,产生的暂态电气量将导致暂态幅值比较法、暂态极性选线法、暂态功率方向法误动,但暂态零序电流投影法选线正确,仿真验证了分析结果的正确性。

基于CWT-CNN-LSTM的配电网单相接地故障选线方法分析

阐述配电网单相接地故障特征提取难点,分析现有选线方法、选线精度不高的问题,提出一种连续小波变换(Continuous wavelet transform,CWT)和CNN-LSTM的故障选线方法。首先对零序暂态电流进行连续小波变换获取对应的时频灰度图像,然后CNN自适应提取时频灰度图像的局部特征,LSTM层从CNN层学到的局部特征中学习上下文依赖关系,最后通过SoftMax层实现故障选线。仿真结果表明,所提方法的选线精度为99.65%,与CWT-CNN等方法相比,具有较强的鲁棒性。

基于小波分析的10 kV配网线路单端故障定位方法

为准确定位10 kV配网线路单端故障,研究了基于小波分析的10 kV配网线路单端故障定位方法。求解小波基向量,联合DTW选线表达式,完善小波变换机制;定义电量波动方程,完成10 kV配网线路的行波过程分析。按照单端测距参数的取值范围,计算模故障分量与定位选相指标的具体数值,实现基于小波分析的10 kV配网线路单端故障定位方法的设计。测试结果表明,该方法的应用可使相电压检测数值始终保持在端电压的数值范围之内,且不会出现检测电压与端电压极为接近的情况,解决了10 kV配网线路故障准确定位的问题。

基于小波包分解多信息融合的配电网故障选线保护方法

为了解决配电网混合线路频发单相接地故障导致选线困难的问题,提出了一种新的保护方法。该方法通过db10小波包对配电网每条出线的零序电流进行第5层分解得到零序电流小波低频重构系数,运用Hausdorff距离算法将每条出线的低频重构系数进行计算得到不匹配度特征值;再结合小波包能量特点得到每条出线归一化后的综合小波能量特征值,将两种故障特征量作为输入量,结合随机森林算法具有数据融合和无需设定阀值的特性,建立配电网故障选线判别模型。通过将不同工况下得到的256组训练样本数据对模型进行训练获得判别模型的最优参数,再将剩余不同的48组测试数据进行模型验证,结果表明该方法在不同的故障条件下故障判别准确率高,具有较强的适用性。同时将所提出的方法与BP神经网络、ELM信息融合选线方法进行了对比,仿真结果表明,在加入信噪比为40 dB和20 dB的高斯白噪声的工况下,所提出的故障选线方法无论是分类准确率还是收敛时间都具有显著的优势。

基于GA优化BP神经网络的有源配电网高阻接地故障选线方法

当配电网发生高阻接地故障时,逆变型分布式电源的接入会向零序网络中注入不平衡的谐波电流,改变原有故障特征的分布规律,导致传统高阻故障选线方法失效。考虑光伏电源接入对配电网的影响,提出了一种基于GA优化BP神经网络通过融合多种故障特征的有源配电网高阻接地故障选线方法。首先,利用Matlab/Simulink搭建谐振接地系统仿真得到选定周波的故障零序电流,根据小波包变换从中提取小波包能量熵和模极大值,并将其作为数据样本。然后,将数据输入优化后的网络中进行训练,得到能够实现智能选线的机器学习模型。最后,算例分析表明该方法较传统算法提高了迭代速度和训练精度,在多种复杂故障条件下具有良好的选线容错率,且具有一定的抗噪能力。

计及分布式电源注入谐波的单相接地故障联合选线

随着配电网线路安全运行要求的提高,分布式电源注入的谐波会使得现有的选线方法失效,且单一判据的故障选线方法愈加难以胜任复杂配电网系统发生单相接地故障后的选线工作。因此文中提出了计及分布式电源注入谐波的谐振接地系统单相接地故障联合选线。针对谐振接地系统中出现单相接地故障后,故障线路与健全线路的暂态零序电流相位、周期变化不同的特点,先根据低频周期差异用多尺度交叉样本熵计算暂态零序电流,再根据高频相位差异用加权暂态能量法及同步挤压小波变换计算高频暂态零序电流的重构误差。此外,使用加权暂态能量法控制计算量并通过多尺度交叉样本熵、加权暂态能量和重构误差3个判据判定故障线路。实验结果显示,文中的联合选线法受不同故障条件的影响小,准确性高,抗干扰性强。

基于时频域特征分析和ML-NN的故障电弧检测与选线

针对低压配电系统方式复杂、负载种类繁多、串联故障电弧的检测难度越来越大的问题,提出了1种基于时频域特征分析和多标签神经网络(ML-NN)分类的串联故障电弧检测与选线的方法.该方法通过采集多回路负载的不同支路发生电弧时的干路电流,对其时域采取统计的方法对故障电流的方差、均值、偏度和峰度进行分析,对其频域采用小波变换的方法得到其故障电流的小波系数特征.将时频域特征作为神经网络的输入进行训练,同时采用反向传播方法来训练模型,实现故障电弧检测和故障选线.经过实验验证,故障电弧检测和选线的准确度分别达到了97.57%、99%.

基于小波包分解和残差网络的故障选线方法

分布式电源与电缆在配电网中大量应用和配电网繁重的检修任务,都对有源谐振接地系统的故障选线带来新的挑战,于是提出一种基于小波包分解和残差网络的故障选线方法。从理论上分析不同故障情况下零序电流的频谱特征,运用小波包分解突出过渡电阻、故障距离和故障初始相角对零序电流的影响。通过残差神经网络模拟出不同故障情况与各馈线运行状态之间的映射关系。上述方法同样适应于有馈线检修停运时导致拓扑结构变化的运行情况,也可运用在出现双重故障的配电网中。通过仿真验证,所提方法在各种故障情况下选线依然准确、可靠且适应性强。

基于小波变换的含分布式电源配电网单相接地故障选线

分布式电源(distributed generation,简称DG)接入导致传统配电网故障选线算法适用性受限,通过零序电流特征分析,利用小波包细节分解算法高阶细节分量DD5,提出基于首端零序电流突变量与突变极性比较的双重选线判据,在PSCAD/EMTDC上搭建含分布式电源配电网仿真模型,验证所述方法在单相接地故障时能够准确定位故障线路,具备一定的耐过渡电阻能力,且方法同样适用于无源配电网。

基于小波变换的小电流接地选线研究

针对小电流接地系统,提出了一种基于小波变换的自适应故障选线方法。首先,利用小波包分解两个周期的暂态零序电流(TZSC),然后引入综合变换值来描述故障信息;其次,对综合变换值进行归一化,计算故障隶属度值;最后,根据最大隶属度值与第二最大隶属度值的差异,输出选定的故障线路。仿真结果表明,该方法不受故障线路类型、故障电阻和故障初相角的影响,具有良好的抗噪声能力。

一种基于图像的配电网单相接地故障选线方法

文中针对中性点经消弧线圈接地引起故障电流微弱,故障特征不明显,导致谐振接地系统发生单相接地故障时选线速度慢、选线困难等问题,提出了一种基于图像的配电网单相接地故障选线方法。该方法获取各馈线故障零序电流,通过连续小波变换(CWT)得到CWT系数矩阵,将系数矩阵生成RGB图像;然后,通过感知哈希算法计算正常馈线与故障馈线生成RGB图像之间的汉明距离,以汉明距离判断各RGB图像之间的差异,进而确定故障馈线;最后,对比了基于皮尔逊相关系数选线方法和基于EMD分解零序电流高频分量选线方法,结果表明所提方法应用于谐振接地系统中选线速度快,且不受故障电阻、故障位置、故障初始相角等因素的影响。

配电网故障自动定位技术研究综述

根据已有的研究成果,对配电网故障自动定位技术研究涉及的主要内容,即故障选线、区段定位、故障测距进行了综述。故障选线是为了识别判断母线多条出线中的故障线路,其主要包括:基于外加注入信号的故障选线,基于故障稳态量、暂态量和综合式故障选线等。区段定位旨在迅速隔离故障并恢复非故障区域供电,主要研究包括:基于现场设备采集的故障实时信息、基于故障投诉电话等定位方法以及故障特征微弱时的故障识别判断。故障测距的目的是直接定位出故障位置,其主要包括:注入法故障测距、基于稳态量故障测距和基于暂态量故障测距。结合配电网故障自动定位技术及最新研究成果,对其发展方向进行了展望。

应用小波包分析实现配电网单相接地故障选线

应用小波包具有良好的频域分频特性,以适当频率带宽对配电网发生单相接地故障后各条线路的相电流故障分量进行分解,得到其在不同频段下的输出,按照能量最大的观点自适应地确定线路健全相的暂态故障电流分布最集中的特征频带,并根据特征频带内重构后的故障相与健全相之间能量比值的大小判断线路为故障或健全。大量基于PSCAD和MATLAB的仿真试验表明,该选线方法可以正确判别故障线路和健全线路,且具有较高的灵敏度。

基于暂态小波能量的小电流接地故障选线新方法

为解决小电流接地系统在相电压过零点附近发生故障选线不准确的问题,在详细分析小电流接地系统暂态零序网络故障特性后,提出了一种新的基于暂态小波能量的小电流接地系统选线新方法。首先将各馈线暂态零序电流进行小波变换;再利用小波系数计算小波高频能量和小波低频能量;最后根据相电压峰值附近故障和过零点附近故障时故障信号能量谱特征不同,通过比较小波高频能量或小波低频能量极大值进行选线。采用EMTP进行大量仿真,结果表明,该方法不受故障合闸角、故障距离、过渡电阻、电弧及系统运行方式等因素的影响,在线路末端发生单相高阻接地或在相电压过零点附近发生故障时均可以准确可靠选线。

小波奇异熵及其在高压输电线路故障选相中的应用

泛化的信息熵目前已在数据挖掘、信号识别和故障诊断等领域得到了广泛有效的应用。小波熵是一种典型的泛化熵测度,其在电力系统故障检测和识别中的应用具有巨大的潜力。探索各类小波熵算法的机理及其所揭示的电力系统现象本质是进一步开拓其应用的前提。对于小波熵算法之一的小波奇异熵,该文在研究小波变换、奇异值分解及信息熵理论的基础上,分析了其应用原理和本质。基于对小波奇异熵的研究,将其应用于高压输电线路的故障相识别,并提出了基于故障暂态的故障选相判据和方案。基于PSCAD/EMTDC的故障仿真结果表明:该故障选相方案能快速准确地识别各类故障,并且不易受到故障时刻、过渡电阻、故障位置等因素的影响,具有较好的适应性。

基于暂态量的超高压输电线路故障选相

在分析超高压输电线路三相导线间耦合关系的基础上,该文提出了一种基于暂态量的故障选相方案。该方案算法利用小波变换表征电流故障分量的暂态能量,并通过比较三相间能量的相对大小来识别故障类型和判别故障相别。大量EMTP仿真测试表明,该算法在不同的故障条件下(包括在不同的故障位置、过渡电阻、初始角等)都能基本正确地快速选出故障相,并在一定程度上弥补了基于初始行波的选相方法之不足。动模试验数据也充分验证了故障选相新方案的可行性。

一种基于谐波小波的单相接地故障选线方法

为了提高配电网单相接地故障选线方法的精度和鲁棒性,重点分析了谐波小波的表达式及谐波小波变换算法,在这基础上提出了一种基于谐波小波的单相接地故障选线方法。该方法首先在线路出口处并联谐振滤波装置,改变线路出口处的特征阻抗,然后将采样到的故障信号运用谐波小波变换算法完成对暂态电流特征频带内电流成分提取,最后通过比较特征频带内暂态电流能量幅值及能量衰减系数实现故障选线、选相。仿真实验表明该方法选线精度高而可靠,具有较高的工程应用价值。